JPH04371233A - 光触媒とそれを用いた有機ハロゲン化合物分解処理装置 - Google Patents

光触媒とそれを用いた有機ハロゲン化合物分解処理装置

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JPH04371233A
JPH04371233A JP3175993A JP17599391A JPH04371233A JP H04371233 A JPH04371233 A JP H04371233A JP 3175993 A JP3175993 A JP 3175993A JP 17599391 A JP17599391 A JP 17599391A JP H04371233 A JPH04371233 A JP H04371233A
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photocatalyst
organic halogen
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oxygen
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孝二 佐藤
Yuichi Sayama
佐山 裕一
Shigeo Takahashi
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、DPEやトリクロロエ
チレン等の有機ハロゲン化合物を分解処理する為の光触
媒及びそれを用いた処理装置に関し、更に詳細には、有
機ハロゲン化合物との反応性を高めるために、光触媒を
排水中に浮遊状態に置くと共に回収を迅速化させる触媒
の形態及びその特性を利用した装置の開発に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明者は、前記DPEやトリクロロエ
チレン等の有機ハロゲン化合物の分解に、光触媒と酸素
との組合せが光エネルギ−を効率良く変換して、分解反
応を効率良く進めることを見い出し、先に有機ハロゲン
化合物分解処理装置として提案している(特願平2−2
33861号)。その概要は、有機ハロゲン化合物を含
む排水を溜める貯留槽と、その貯留槽に臨んでオゾン又
は空気を混入させて充分な酸素を溶存させる酸素混入器
と、カラム内に照射ランプの光照射により励起する光触
媒を排水と接触する状態で配した反応槽とを連設させた
ことを特徴としている。そして、この光触媒には、Ti
O2,ZnO,RuO2,WO3,TiNb2O7,N
b2O5 等を含むが、これらは、a)例えばセラミッ
クスに焼結させて筒状又はボ−ル状とするか、又は、b
)5〜10μ程度の微粒子状態のものをそのまま排水中
に混合させる状態で使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、さらに鋭意研
究を進めた結果、上記発明には次のような問題が含まれ
ることが明らかとなった。 a)触媒をセラミックスに焼結させて筒状又はボ−ル状
とした場合には、触媒と有機ハロゲン化合物との接触の
機会が少なく、反応速度が著しく落ちることになる。 b)一方、微粒子状とした触媒では、この反応性の問題
は解消されるが、その径を細かくするほど水流の影響を
受け易く、水の回流と共に流されて散逸し易くなり、又
、回収のため回流を止めて沈降させても、その沈降時間
が長時間となり処理効率を著しく悪くする原因となる。 そこで、上記問題を解決する為、本発明は光触媒の形態
を新たに開発し、その特性を利用した装置を開発するこ
とを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明光触媒は、核粒子
内に塊状及び/又は分散状に磁性体を内包させ、その表
面に光照射で励起される触媒粒子を結合させことを特徴
として構成される。又、その表面は光照射で励起される
触媒粒子を表面に打込んで活性を保持した状態で結合さ
せるのが望ましい。そして、その特性を利用した処理装
置は、ゴルフ場、工場等から出される有機ハロゲン化合
物を含んだ排水を一時的に溜める貯留槽と、その貯留槽
に臨んでオゾン又は空気を混入させて充分な酸素を溶存
させる酸素混入器と、当該酸素を溶存した排水が出入自
在な容器と、その容器内に光の照射ランプを備え、特許
請求の範囲第1項ないし第2項記載の光触媒を排水に浮
遊する状態で混入させた反応槽と、傾斜させた沈降板を
水流に平行させて配設し、その沈降板の一部に板表面を
磁化させる電磁石装置を連結させた回収槽とを連設した
ことを特徴として構成される。
【0005】(作用)核粒子の表面に結合した光触媒は
、排水中に浮遊し、排水中に含まれる有機ハロゲン化合
物と接触するので、反応の機会が増大し、光照射を受け
て励起した際に、これを迅速に分解し反応効率を高める
と共に、核粒子に内包させた磁性体の作用で、電磁石等
の電磁吸着力により一定箇所に集めることができ、反応
後の触媒の回収を速やかにする。その際、触媒粒子を核
粒子の表面に打込んで活性を保持した状態で結合させる
と、触媒の表面が接着剤等で隠蔽されることがないので
、反応効率を一層高めるように作用する。そして、本発
明処理装置は、貯留槽にゴルフ場、工場等から出される
有機ハロゲン化合物を含んだ排水を一時的に溜め、その
貯留槽に臨んた酸素混入器でオゾン又は空気を混入させ
て充分な酸素を溶存させ、当該酸素を溶存した排水を光
照射ランプを備えた反応槽内に投入する。そして、この
反応槽内に前記光触媒を排水に浮遊する状態で混入させ
ると、迅速な分解反応が惹起される。更に、分解反応の
後、回収槽に入ると、電磁石を連結させた沈降板が核粒
子中の磁性体に作用して吸着作用を発揮し、その際、水
流に平行して傾斜させて沈降板を形成してあるので、沈
降板と光触媒との沈降距離が短く且つ均一であり、電磁
力が全触媒に及んで、瞬時のうちに光触媒を沈降板の上
に沈殿させる。
【0006】
【実施例】先ず、光触媒1は、触媒の中心に核粒子1a
を設け、その表面にTiO2,ZnO等の触媒1b粒子
を配する。核粒子1aとは、光触媒1を担持させる為の
比較的大きな粒子をいい、例えば、ナイロン12等の合
成樹脂で形成した粒子径30〜100μ程度の塊をいう
。そして、本発明光触媒1は、この核粒子1a内に、分
散状又は塊状に磁性体1cを内包させた球状体とする。 この磁性体1cには、フェライト、ニッケル、コバルト
等の強磁性を示す材料が適している。そして、これを塊
状にする場合は、図1に示す如く、ナイロン12等の核
粒子中に10〜50μ程度の磁性体を塊状に内包させる
。又、分散状とする場合には、ナイロン12等の樹脂中
に粒状の磁性体1cを混練させて核粒子中に分散させる
【0007】次に、この核粒子1aの表面に触媒粒子1
bを固着させるが、例えば接着剤等で固着させた場合に
は、液状の接着剤が光触媒の表面を覆ってしまい、ハロ
ゲン化合物と触媒との接触の機会が失われ、光触媒の活
性が落ちる虞がある。そこで、本発明光触媒1は、望ま
しくは核粒子1aの表面に打込んで活性を保持したまま
固着させる。この打込み手段には、図2に示す如く、粉
砕機2の中に、突起を放射状に週設させた回転盤2aと
、内壁面に凹凸を刻んだケ−シング2bとを組合せて、
ここに不活性ガスと共に静電現象を利用して核粒子に光
触媒1を付着させた粒子を投入し、回転盤2aを高速回
転させて、突起により粒子を打撃し、又、内壁の凹凸に
衝突させて、その圧縮作用により触媒粒子1bを核粒子
1aに埋設させて固着する装置を用いることができる。 この結合手段により、表面が接着剤等の障害物で覆われ
ることがなく、活性を保持した触媒粒子1bが核粒子1
aの周囲に形成される。
【0008】次に、この光触媒1を利用した装置を説明
すると、図3に示す如く、本発明装置は排水の貯留槽3
と、酸素混入器4又はオゾン発生器5と、照射ランプ6
bを備えた反応槽6とを有するが、これに加えて反応槽
の後工程に触媒の回収槽7を設けることに特徴がある。 先ず、排水の貯留槽3から簡単に説明すると、ゴルフ場
や農園等からDPE(ジメチルクロロヒドロキシエチル
リン酸)やDDVP(ジメチルジクロロビニルリン酸)
等の塩素系化合物を含む除草剤や殺菌剤が、又、半導体
製造工場やドライクリ−ニング工場から、トリクロロエ
チレンやテトラクロロエチレン等が排出されるが、貯留
槽3は、これらを含む排水を貯留させる槽であり、排水
量に合せて一定量が貯留できれば良い。
【0009】そして、この槽に臨ませて酸素混入器4を
付設させる。この酸素混入器4は、図4に示す如く、負
圧を生じさせる回転羽根4aの先に外気と通じた導入パ
イプ4bを臨ませて空気を混入させるものが利用できる
。該酸素混入器4には、オゾン発生器5をつなぐことが
でき、このオゾン発生器5は、図5に示す如く、電極5
a、5a間に誘電体5bを挟み、放電空隙間5cに金属
充填剤5dを装填して交流高電圧を印加できるものが利
用できる。この酸素混入器5及びオゾン発生器5は、排
水処理液中に充分な酸素を溶存させる為のもので、この
溶存酸素は、上記ハロゲン化合物を分解させるに重要な
働きをなすものである。例えば、トリクロロエチレンを
分解する場合は、   C2HCl3 + H2O + 3/2O2  →
  2CO2 + 3H+ + 3Cl−の反応で示さ
れる通り、二酸化炭素を生成するハロゲン化合物の分解
反応が進行する。この反応進行は、酸素がない場合と比
較すると、反応速度が3〜5倍程度増加し、反応効率を
著しく向上させる。
【0010】次に、6が反応槽で、例えば図3に示す如
く、処理液を流動させるカラム6a内に、中央に照射ラ
ンプ6bを備え、その周囲を透明板で囲み、空間を区切
ってバッフル板6cを介設させ、入口から出口までの間
をカラム6a内で回転流動させる。そして、この反応槽
6内に、上記光触媒1を投入し、処理液中に光触媒が浮
遊しつつ、カラム6a内を流動しつつ、照射ランプ6b
からの光照射を受けられるようにする。
【0011】そして、7が前記反応槽6の後工程に配置
する回収槽で、図6に示す如く、槽体7aを設け、その
一端に反応槽6からの導入口を配し、他端に流出口を設
け、その導入口から流出口に至る流路の過程に、沈降板
7bを配する。この沈降板7bは光触媒との沈降距離を
比較的短く且つ均一に保つため水流に平行させて傾斜状
に形成し、例えば、傾斜角45゜の角度で、下を邪魔板
7dで支えて約10cm間隔に深さ100cmの板体を
6〜8枚程度を互いに平行に並設する。そして、この沈
降板7bは、表面を鉄板又は銅板等の磁性体に形成し、
裏側を合成樹脂、セラミックス等非磁性体7b’で覆い
、表側磁性体に通磁するよう電磁石7cを連結させる。 この電磁石7cは、コイルを巻いた鉄塊を沈降板7bの
中央部に、各沈降板毎に配し、沈降板7bの表面に可及
的に効率良く磁力線が発生するように形成する。そして
、スイッチのON−OFFで沈降板表面の磁力線が発生
及び消滅を繰返すようにする。又、この沈降板の一部に
は、望ましくは、バイブレ−タ−等の加振装置7eを連
結し、上記沈降板に電磁力を生じさせ、これを消滅させ
た後、振動によって光触媒が下方向に沈降するのを円滑
化する。
【0012】次に、本発明の作用を説明すると、先ず、
ゴルフ場や農園から等から排出されるDPEやDDVP
等の除草剤や殺菌剤、又、半導体製造工場やドライクリ
−ニング工場から、トリクロロエチレンやテトラクロロ
エチレン等含む排水を貯留槽3内に一定量が貯留させる
。そして、その貯留槽3内に付設させた酸素混入器4か
ら、負圧を生じさせる回転羽根4aの先に外気と通じた
導入パイプ4bを臨ませて空気を混入させ、又は、オゾ
ン発生器5からオゾンの形で導入し、排水の処理液中に
充分な酸素を供給する。次いで、該酸素を溶存させた排
水を反応槽6に導いて中を通すと、バッフル板6cの旋
回作用で処理液が回転しつつ流動し、その間に、反応槽
6内に投入した光触媒1が接触する。このとき光触媒1
は、核粒子1aを、例えばナイロン12等の合成樹脂で
粒子径を10〜50μ程度の塊とし、比重を全体で1〜
1.5に近い値とすると、水中で沈降することなく浮遊
状態となり、処理液の流動と共に回遊し、処理液と光触
媒との接触の回数を増大させる。従って、反応の効率を
接触頻度の面から向上させる。又、光照射を受けたとき
、突起や凹凸により粒子を打撃、又は、衝突させて、そ
の圧縮作用により触媒粒子1bを核粒子1aに埋設させ
る打込み手段によると、表側は接着剤等の障害物で覆わ
れることがなく、触媒活性を保持し、反応効率を一層向
上させる。
【0013】このとき起こる反応は、前記の通り、有機
ハロゲン化合物が二酸化炭素の生成を伴う分解反応が光
触媒の作用で極めて効率良く進行し、且つ、酸素の存在
がこの反応性を3〜5倍に高めている。
【0014】次に、上記分解反応が進んで、反応槽6の
出口から処理液と光触媒1との混合した水が排出し、回
収槽7に入る。そして、その電磁石7cのスイッチをO
Nさせると、沈降板7bに接続させた電磁石7cの周囲
に磁力線が発生し、その電磁吸着力が光触媒内の磁性体
1cに及ぶ。同時に、沈降板7bを水流に平行に傾斜さ
せてあるので、沈降板7bと光触媒1との沈降距離が短
く且つ均一であり、電磁力が全触媒に及んで吸着力を発
揮する。従って、光触媒は重力の落下による沈降のみな
らず、電磁石の吸着による落下作用を受け、瞬時のうち
に沈降板7bの上に沈殿する。さて、この沈降が済んだ
ら、電磁石7cのスイッチをOFFにし、沈降板7bの
傾斜を利用して、更に下方向に落下させる。このとき、
バイブレ−タ−等の加振装置7eにより微振動を与える
と、その落下は一層迅速となる。そして、この電磁石7
cによる吸着沈降と加振装置7eによる落下作用を繰返
すことで光触媒1の沈殿を蓄えていく。かくして沈殿さ
れた光触媒1は、循環ポンプ8及び循環パイプ8aによ
り反応槽6内へ戻され、上記と同様にハロゲン化合物の
分解反応に再度使用される。
【0015】
【発明の効果】以上の構成に基づく本発明は、核粒子の
表面に触媒粒子を結合させる形態としたので、処理液の
中に浮遊させることができ、触媒とハロゲン化合物との
接触の機会を増して、反応効率を著しく向上させること
ができる。且つ、その核粒子内に磁性体を内包させて電
磁石による吸着力が働くものとしたので、回収が容易で
、水流による散逸等がなく、反応性の向上と回収率の高
さをバランスさせて、最も効率の良い装置とすることが
できる。その際、核粒子の表面に触媒粒子をその活性が
失われないよう結合したので、微粒子の光触媒と同等の
反応効率を挙げることができる。更に、傾斜面に電磁石
を連結させた沈降板等を有する回収槽を配した処理装置
は、瞬時に沈降作用が働き、迅速な処理が可能である等
、本発明は実行面に優れて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明光触媒の縦断正面図、(B)は
別の態様の縦断正面図である。
【図2】打込み装置を示す正面図である。
【図3】本発明装置の全体の流れを示す模式的正面図で
ある。
【図4】本発明装置の一部である空気混入器を示す縦断
正面図である。
【図5】本発明装置の一部であるオゾン発生器を示す縦
断正面図である。
【図6】本発明装置の一部である回収器を示す縦断正面
図である。
【符号の説明】
1    光触媒 1a  核粒子 1b  触媒粒子 1c  磁性体 2    粉砕機 2a  回転盤 2b  ケ−シング 3    貯留槽 4    酸素混入器 5    オゾン発生器 6    反応槽 6b  照射ランプ 6c  バッフル板 7    回収槽 7a  槽体 7b  沈降板 7c  電磁石 7d  邪魔板 7e  加振器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  核粒子内に塊状及び/又は分散状に磁
    性体を内包させ、その表面に光照射で励起される触媒粒
    子を結合させたことを特徴とする光触媒。
  2. 【請求項2】  核粒子内に塊状及び/又は分散状に磁
    性体を内包させ、その表面に光照射で励起される触媒粒
    子を核粒子の表面に打込んで活性を保持した状態で結合
    させたことを特徴とする光触媒。
  3. 【請求項3】  ゴルフ場、工場等から出される有機ハ
    ロゲン化合物を含んだ排水を一時的に溜める貯留槽と、
    その貯留槽に臨んでオゾン又は空気を混入させて充分な
    酸素を溶存させる酸素混入器と、当該酸素を溶存した排
    水が出入自在な容器と、その容器内に光の照射ランプを
    備え、特許請求の範囲第1項ないし第2項記載の光触媒
    を排水に浮遊する状態で混入させた反応槽と、傾斜させ
    た沈降板を水流に平行させて配設し、その沈降板の一部
    に板表面を磁化させる電磁石装置を連結させた回収槽と
    を連設したことを特徴とする有機ハロゲン化合物分解処
    理装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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