JPH06339682A - 含窒素化合物の酸化方法 - Google Patents
含窒素化合物の酸化方法Info
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- JPH06339682A JPH06339682A JP12951593A JP12951593A JPH06339682A JP H06339682 A JPH06339682 A JP H06339682A JP 12951593 A JP12951593 A JP 12951593A JP 12951593 A JP12951593 A JP 12951593A JP H06339682 A JPH06339682 A JP H06339682A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光触媒を用いた光化学反応によりアンモニアを
速やかに酸化でき、さらには排液、河川、湖沼等に含ま
れる含窒素有機化合物を低コストで分解、除去すること
ができる含窒素化合物の酸化方法を提供する。 【構成】水中に溶解している含窒素化合物を、光触媒の
存在下で酸化する方法において、該含窒素化合物の水溶
液中での状態が非イオン性となるように含窒素化合物水
溶液のｐＨを保持することを特徴とする含窒素化合物の
酸化方法。
速やかに酸化でき、さらには排液、河川、湖沼等に含ま
れる含窒素有機化合物を低コストで分解、除去すること
ができる含窒素化合物の酸化方法を提供する。 【構成】水中に溶解している含窒素化合物を、光触媒の
存在下で酸化する方法において、該含窒素化合物の水溶
液中での状態が非イオン性となるように含窒素化合物水
溶液のｐＨを保持することを特徴とする含窒素化合物の
酸化方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は含窒素化合物の酸化方法
に係り、さらに詳しくは排水処理、浄水処理および河
川、湖沼等の浄化処理などにおける含窒素化合物の分
解、除去に好適な含窒素化合物の酸化方法に関する。
に係り、さらに詳しくは排水処理、浄水処理および河
川、湖沼等の浄化処理などにおける含窒素化合物の分
解、除去に好適な含窒素化合物の酸化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から産業活動によって生じる廃液や
排ガス中から有害な化学物質を除去し、または無害化す
る技術の開発が盛んに行われており、近年、光触媒を利
用した環境汚染物質の分解、除去が注目を集めている。
光反応では反応に必要なエネルギーの一部または全部を
光で与えるため、反応の選択性が高く、また処理対象物
質全体を高温にする必要がない。さらに光触媒を用いる
と光エネルギーの利用率が高まり反応速度を速くするこ
とが可能である。このため、光触媒を用いた反応を環境
中の低濃度の汚染物質の分解、除去に利用し、低コスト
で効率的に環境浄化を行う方法および装置の種々の開発
がなされている。
排ガス中から有害な化学物質を除去し、または無害化す
る技術の開発が盛んに行われており、近年、光触媒を利
用した環境汚染物質の分解、除去が注目を集めている。
光反応では反応に必要なエネルギーの一部または全部を
光で与えるため、反応の選択性が高く、また処理対象物
質全体を高温にする必要がない。さらに光触媒を用いる
と光エネルギーの利用率が高まり反応速度を速くするこ
とが可能である。このため、光触媒を用いた反応を環境
中の低濃度の汚染物質の分解、除去に利用し、低コスト
で効率的に環境浄化を行う方法および装置の種々の開発
がなされている。
【０００３】例えば、特開昭６０−１８７３２２号公報
には光触媒と廃棄物が入った反応容器中に光を照射して
廃棄物中の有害物質を分解する方法、特開昭６３−１１
１９２９号公報には光触媒を用いて排ガス中の亜酸化窒
素を分解し、無害化する方法、特開平１−１４３６３０
号公報には光触媒でフロンガスを処理する方法、特表平
３−５０２４２６号公報には窒素酸化物気体を光触媒を
用いて還元する方法、特表平２−５０１５４１号公報に
は有機または無機物質で汚染された水を光触媒を用いて
浄化する方法、特表平２−５０１５４３号公報には液体
有機物質に過酸化物を添加し、光触媒により酸化して二
酸化炭素とする液体有機物質の無害化方法、特開平３−
１９３１９１号公報および特開平４−４５８９６号公報
には水道水を光触媒で浄化する方法、特開平３−１９４
号公報には二酸化チタンを光触媒として用いる汚染物質
水溶液の処理方法がそれぞれ開示されている。一方、ア
ンモニアおよび含窒素有機化合物は、排液、河川、湖沼
等の悪臭の原因物質である場合が多く、これらを水中よ
り除去することは環境保全上非常に有益である。このた
め、特開平１−２８８３２２号公報、特開平１−２８８
３３２１号公報、特開平１−２３１９２６号公報、特開
平１−２１８６３５号公報、特開平１−１５９０３１号
公報、特開昭６３−８０８３３号公報等には、光触媒を
用いて悪臭物質を分解、除去する装置が種々提案されて
いる。
には光触媒と廃棄物が入った反応容器中に光を照射して
廃棄物中の有害物質を分解する方法、特開昭６３−１１
１９２９号公報には光触媒を用いて排ガス中の亜酸化窒
素を分解し、無害化する方法、特開平１−１４３６３０
号公報には光触媒でフロンガスを処理する方法、特表平
３−５０２４２６号公報には窒素酸化物気体を光触媒を
用いて還元する方法、特表平２−５０１５４１号公報に
は有機または無機物質で汚染された水を光触媒を用いて
浄化する方法、特表平２−５０１５４３号公報には液体
有機物質に過酸化物を添加し、光触媒により酸化して二
酸化炭素とする液体有機物質の無害化方法、特開平３−
１９３１９１号公報および特開平４−４５８９６号公報
には水道水を光触媒で浄化する方法、特開平３−１９４
号公報には二酸化チタンを光触媒として用いる汚染物質
水溶液の処理方法がそれぞれ開示されている。一方、ア
ンモニアおよび含窒素有機化合物は、排液、河川、湖沼
等の悪臭の原因物質である場合が多く、これらを水中よ
り除去することは環境保全上非常に有益である。このた
め、特開平１−２８８３２２号公報、特開平１−２８８
３３２１号公報、特開平１−２３１９２６号公報、特開
平１−２１８６３５号公報、特開平１−１５９０３１号
公報、特開昭６３−８０８３３号公報等には、光触媒を
用いて悪臭物質を分解、除去する装置が種々提案されて
いる。
【０００４】しかしながら、光触媒を用いて光化学反応
によりアンモニアを硝酸イオンに酸化する反応は、同じ
光触媒を用いて光化学反応により有機化合物を酸化分解
する反応と較べると反応速度が遅いという欠点がある。
このため、光触媒による酸化反応でアンモニアを酸化処
理しようとすると大きな反応装置が必要となり、さらに
照射される光エネルギーも格段に増加するため、アンモ
ニアの分解除去に対する光化学反応の応用は実用にいた
っていないというのが現状である。また、含窒素有機化
合物を光触媒を用いて光化学反応により酸化分解する
と、反応の途中でアンモニアが生成する場合が多いこと
から、アンモニアの光触媒による酸化反応の遅延は、ア
ンモニアのみならず含窒素有機化合物の酸化分解処理に
おいても半導体光触媒を用いた光化学反応を適用する上
で克服すべき課題であった。
によりアンモニアを硝酸イオンに酸化する反応は、同じ
光触媒を用いて光化学反応により有機化合物を酸化分解
する反応と較べると反応速度が遅いという欠点がある。
このため、光触媒による酸化反応でアンモニアを酸化処
理しようとすると大きな反応装置が必要となり、さらに
照射される光エネルギーも格段に増加するため、アンモ
ニアの分解除去に対する光化学反応の応用は実用にいた
っていないというのが現状である。また、含窒素有機化
合物を光触媒を用いて光化学反応により酸化分解する
と、反応の途中でアンモニアが生成する場合が多いこと
から、アンモニアの光触媒による酸化反応の遅延は、ア
ンモニアのみならず含窒素有機化合物の酸化分解処理に
おいても半導体光触媒を用いた光化学反応を適用する上
で克服すべき課題であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題を解決し、光触媒を用いた光化学反応に
よりアンモニアを速やかに酸化でき、さらには排液、河
川、湖沼等に含まれる含窒素有機化合物を低コストで分
解、除去することができる含窒素化合物の酸化方法を提
供することにある。
従来技術の問題を解決し、光触媒を用いた光化学反応に
よりアンモニアを速やかに酸化でき、さらには排液、河
川、湖沼等に含まれる含窒素有機化合物を低コストで分
解、除去することができる含窒素化合物の酸化方法を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の含窒素化合物の
酸化方法は、水中に溶解している含窒素化合物を、光触
媒の存在下で酸化する方法において、該含窒素化合物の
水溶液中での状態が非イオン性となるように含窒素化合
物水溶液のｐＨを保持することを特徴とする。
酸化方法は、水中に溶解している含窒素化合物を、光触
媒の存在下で酸化する方法において、該含窒素化合物の
水溶液中での状態が非イオン性となるように含窒素化合
物水溶液のｐＨを保持することを特徴とする。
【０００７】本発明の方法に用いられる光触媒は、その
存在によって光反応が促進されるものであればよく、必
ずしも光触媒自身が光で励起される必要はない。このよ
うな光触媒としては、二酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、チタ
ン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3 ）、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）、酸化タングステン（ＷＯ3 ）、硫化カドミウム
（ＣｄＳ）、硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）、カドミウム
テルル（ＣｄＴｅ）、カドミウムセレン（ＣｄＳｅ）、
酸化銅（ＣｕＯ2 ）、酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）、酸化錫
（ＳｎＯ2 ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、シリコン
（Ｓｉ）などの紫外から可視域にかけての光のエネルギ
ーに相当するバンド・ギャップを有する半導体単体また
はこれらの半導体に金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジ
ウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒ
ｕ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、酸化
ロジウム（ＲｈＯ2 ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2 ）、
酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化イリジウム（ＩｒＯ2 ）
等の金属もしくは金属酸化物を担持したものが挙げられ
るが、これら以外の光触媒を用いても本発明には何ら差
し支えない。
存在によって光反応が促進されるものであればよく、必
ずしも光触媒自身が光で励起される必要はない。このよ
うな光触媒としては、二酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、チタ
ン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3 ）、酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）、酸化タングステン（ＷＯ3 ）、硫化カドミウム
（ＣｄＳ）、硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）、カドミウム
テルル（ＣｄＴｅ）、カドミウムセレン（ＣｄＳｅ）、
酸化銅（ＣｕＯ2 ）、酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）、酸化錫
（ＳｎＯ2 ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、シリコン
（Ｓｉ）などの紫外から可視域にかけての光のエネルギ
ーに相当するバンド・ギャップを有する半導体単体また
はこれらの半導体に金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジ
ウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒ
ｕ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、酸化
ロジウム（ＲｈＯ2 ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ2 ）、
酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化イリジウム（ＩｒＯ2 ）
等の金属もしくは金属酸化物を担持したものが挙げられ
るが、これら以外の光触媒を用いても本発明には何ら差
し支えない。
【０００８】上記光触媒は、例えば、粒径５０〜０．０
１μｍ、好ましくは５〜０．１μｍの微粒子状で含窒素
化合物を含んだ液中に１〜０．０１重量％の割合で混入
し、懸濁状態で用いられる。光触媒の微粒子は多孔質
材、ガラス繊維などの担体に担持して用いてもよい。ま
たこれらの担持物を液中に適当な間隔で配置してもよ
く、またこれらの光触媒自体を箔状または糸状に成形し
て液中に適当な間隔で配置してもよく、さらにこれらの
光触媒を板状または糸状の基材の上に厚さ１０〜０．０
１μｍ、好ましくは１〜０．０１μｍの薄層に成形し、
これを液中に適当な間隔で配置して用いてもよい。また
光触媒は単一で用いても複数組み合わせて用いてもよ
く、また使用形態も単一である必要はなく、複数の形態
を組合わせて用いてもよい。
１μｍ、好ましくは５〜０．１μｍの微粒子状で含窒素
化合物を含んだ液中に１〜０．０１重量％の割合で混入
し、懸濁状態で用いられる。光触媒の微粒子は多孔質
材、ガラス繊維などの担体に担持して用いてもよい。ま
たこれらの担持物を液中に適当な間隔で配置してもよ
く、またこれらの光触媒自体を箔状または糸状に成形し
て液中に適当な間隔で配置してもよく、さらにこれらの
光触媒を板状または糸状の基材の上に厚さ１０〜０．０
１μｍ、好ましくは１〜０．０１μｍの薄層に成形し、
これを液中に適当な間隔で配置して用いてもよい。また
光触媒は単一で用いても複数組み合わせて用いてもよ
く、また使用形態も単一である必要はなく、複数の形態
を組合わせて用いてもよい。
【０００９】本発明における含窒素化合物には、アンモ
ニア、各種脂肪族アミン、アニリンまたはその誘導体、
ピリジンまたはその誘導体等が含まれる。これらはいず
れも塩基性を示す化合物であり、水溶液中では水溶液の
ｐＨに応じて水素イオンを受け入れたり放出したりす
る。あるｐＨの水溶液中でそれぞれの物質がイオン化し
た状態で存在する割合は、それぞれの物質の解離定数よ
り容易に計算することができる。例えば、水中でのアン
モニアの酸塩基平衡は（Ｉ）式で与えられる。これよ
り、あるｐＨ値でのアンモニアのアンモニアイオンに対
する存在比ｒa は（II）式で表わすことができる。 ｋa ＝〔ＮＨ3 〕〔Ｈ+ 〕／〔ＮＨ4 + 〕 （Ｉ） ｒa ＝〔ＮＨ3 〕／〔ＮＨ4 + 〕＝ｋa ／〔Ｈ+ 〕＝ｋa ／１０-pH （II）
ニア、各種脂肪族アミン、アニリンまたはその誘導体、
ピリジンまたはその誘導体等が含まれる。これらはいず
れも塩基性を示す化合物であり、水溶液中では水溶液の
ｐＨに応じて水素イオンを受け入れたり放出したりす
る。あるｐＨの水溶液中でそれぞれの物質がイオン化し
た状態で存在する割合は、それぞれの物質の解離定数よ
り容易に計算することができる。例えば、水中でのアン
モニアの酸塩基平衡は（Ｉ）式で与えられる。これよ
り、あるｐＨ値でのアンモニアのアンモニアイオンに対
する存在比ｒa は（II）式で表わすことができる。 ｋa ＝〔ＮＨ3 〕〔Ｈ+ 〕／〔ＮＨ4 + 〕 （Ｉ） ｒa ＝〔ＮＨ3 〕／〔ＮＨ4 + 〕＝ｋa ／〔Ｈ+ 〕＝ｋa ／１０-pH （II）
【００１０】上記式において、ｐｋa ＝ｌｏｇ10（−ｋ
a ）とすると、ｐＨ＝ｐｋa ＝９．２４のときにはｒa
＝１であり、ｐＨ＝ｐｋa ＋１のときにはｒa ＝１０、
ｐＨ＝ｐｋa −１のときにはｒa ＝０．１である。従っ
て、アンモニアの場合はｐＨを９．２４以上、好ましく
は１０前後に保てば良好な反応速度が得られることとな
る。アンモニア以外の含窒素化合物についても同様な方
法で最適なｐＨ値を決定することができる。代表的な含
窒素化合物の解離定数は化学便覧等の資料より容易に知
ることができる。
a ）とすると、ｐＨ＝ｐｋa ＝９．２４のときにはｒa
＝１であり、ｐＨ＝ｐｋa ＋１のときにはｒa ＝１０、
ｐＨ＝ｐｋa −１のときにはｒa ＝０．１である。従っ
て、アンモニアの場合はｐＨを９．２４以上、好ましく
は１０前後に保てば良好な反応速度が得られることとな
る。アンモニア以外の含窒素化合物についても同様な方
法で最適なｐＨ値を決定することができる。代表的な含
窒素化合物の解離定数は化学便覧等の資料より容易に知
ることができる。
【００１１】水溶液中の含窒素化合物を非イオン性の状
態とするために水溶液のｐＨを調整するが、このｐＨ調
整は、例えば、適当なｐＨに調整した緩衝液を含窒素化
合物水溶液に添加することによって行うことができる。
反応前の含窒素化合物水溶液の含窒素化合物の種類と濃
度および該水溶液の量が明らかな場合は、添加すべき緩
衝液の量は容易に計算できる。水溶液の濃度または量が
把握できない場合は、該水溶液のｐＨを直接測定しなが
ら緩衝液を注入し、所定のｐＨに達したところで停止す
る方法が採用される。
態とするために水溶液のｐＨを調整するが、このｐＨ調
整は、例えば、適当なｐＨに調整した緩衝液を含窒素化
合物水溶液に添加することによって行うことができる。
反応前の含窒素化合物水溶液の含窒素化合物の種類と濃
度および該水溶液の量が明らかな場合は、添加すべき緩
衝液の量は容易に計算できる。水溶液の濃度または量が
把握できない場合は、該水溶液のｐＨを直接測定しなが
ら緩衝液を注入し、所定のｐＨに達したところで停止す
る方法が採用される。
【００１２】緩衝液としては、入手および調製の容易さ
から、炭酸水素ナトリウム溶液、炭酸ナトリウム溶液ま
たはこれらの混合溶液が好ましい。これらの緩衝液は炭
酸塩で構成されているため、含窒素化合物が酸化分解さ
れて硝酸および亜硝酸イオンが生じると、弱酸である炭
酸イオンが炭酸を経て二酸化炭素に分解し、溶液から気
相に放散し、溶液中に無用な成分が残らないという利点
を有する。またこれらの緩衝液だけでは含窒素化合物水
溶液のｐＨを必要な値まで高くすることができない場合
は、ｐＨ調整液として水酸化ナトリウム水溶液等を用い
てもよい。
から、炭酸水素ナトリウム溶液、炭酸ナトリウム溶液ま
たはこれらの混合溶液が好ましい。これらの緩衝液は炭
酸塩で構成されているため、含窒素化合物が酸化分解さ
れて硝酸および亜硝酸イオンが生じると、弱酸である炭
酸イオンが炭酸を経て二酸化炭素に分解し、溶液から気
相に放散し、溶液中に無用な成分が残らないという利点
を有する。またこれらの緩衝液だけでは含窒素化合物水
溶液のｐＨを必要な値まで高くすることができない場合
は、ｐＨ調整液として水酸化ナトリウム水溶液等を用い
てもよい。
【００１３】本発明においては、含窒素化合物水溶液の
ｐＨを調整することによって水溶液中の含窒素化合物を
非イオン性の状態に保つことができ、これによって光触
媒を用いた光化学反応による含窒素化合物の酸化分解が
速やかに進行する。これの理由はおおむね次の３種類の
作用によるものと思われる。第１に、イオン性の状態で
は多くの含窒素化合物は正イオンとなり、水分子によっ
て強固に水和されてエネルギー的に安定な状態となって
いる。このため、イオン性の状態の含窒素化合物を酸化
分解するためには多くのエネルギーが必要となる。これ
に対して非イオン性の状態の含窒素化合物は水溶液中で
よりエネルギー的に不安定な状態であり、容易に酸化分
解を受ける。
ｐＨを調整することによって水溶液中の含窒素化合物を
非イオン性の状態に保つことができ、これによって光触
媒を用いた光化学反応による含窒素化合物の酸化分解が
速やかに進行する。これの理由はおおむね次の３種類の
作用によるものと思われる。第１に、イオン性の状態で
は多くの含窒素化合物は正イオンとなり、水分子によっ
て強固に水和されてエネルギー的に安定な状態となって
いる。このため、イオン性の状態の含窒素化合物を酸化
分解するためには多くのエネルギーが必要となる。これ
に対して非イオン性の状態の含窒素化合物は水溶液中で
よりエネルギー的に不安定な状態であり、容易に酸化分
解を受ける。
【００１４】第２に、水中の半導体（光触媒）表面はｐ
Ｈが低い場合は正に、ｐＨが高い場合には負に帯電して
いる。半導体表面の電荷が零となるｐＨは等電点と呼ば
れ、個々の半導体により異なる。含窒素化合物水溶液の
ｐＨが半導体光触媒の等電点より低いと、正イオンにイ
オン化した含窒素化合物と半導体光触媒表面の正電荷が
反発し、含窒素化合物の半導体光触媒表面への吸着が妨
げられる。光触媒による光化学反応は触媒表面で起こる
ので含窒素化合物の触媒表面への吸着が妨げられると反
応速度が低下する。非イオン性の状態にある含窒素化合
物は光触媒表面に吸着されやすく、反応速度が向上す
る。第３に、含窒素化合物水溶液のｐＨが高いと、含窒
素化合物の酸化によって生ずる硝酸および亜硝酸イオン
が半導体光触媒表面から離脱し易くなり、半導体光触媒
表面の硝酸および亜硝酸イオン濃度が低くなって反応が
促進される。上記の３種類の作用のいずれが主となるか
は、半導体光触媒の種類と含窒素化合物の種類により異
なるものと思われる。いずれにしろ上記３種類の作用の
相乗効果によって含窒素化合物の酸化分解反応が加速さ
れると考えられる。
Ｈが低い場合は正に、ｐＨが高い場合には負に帯電して
いる。半導体表面の電荷が零となるｐＨは等電点と呼ば
れ、個々の半導体により異なる。含窒素化合物水溶液の
ｐＨが半導体光触媒の等電点より低いと、正イオンにイ
オン化した含窒素化合物と半導体光触媒表面の正電荷が
反発し、含窒素化合物の半導体光触媒表面への吸着が妨
げられる。光触媒による光化学反応は触媒表面で起こる
ので含窒素化合物の触媒表面への吸着が妨げられると反
応速度が低下する。非イオン性の状態にある含窒素化合
物は光触媒表面に吸着されやすく、反応速度が向上す
る。第３に、含窒素化合物水溶液のｐＨが高いと、含窒
素化合物の酸化によって生ずる硝酸および亜硝酸イオン
が半導体光触媒表面から離脱し易くなり、半導体光触媒
表面の硝酸および亜硝酸イオン濃度が低くなって反応が
促進される。上記の３種類の作用のいずれが主となるか
は、半導体光触媒の種類と含窒素化合物の種類により異
なるものと思われる。いずれにしろ上記３種類の作用の
相乗効果によって含窒素化合物の酸化分解反応が加速さ
れると考えられる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１および比較例１ 市販のアンモニア特級試薬を蒸留水で希釈し、アンモニ
ア濃度１ｐｐｍの溶液を調製し、これに０．０５モル濃
度の炭酸ナトリウム水溶液２ミリリットルを加えた。こ
のアンモニア水溶液約２リットルをパイレックスガラス
製のセパラブルフラスコに分取し、二酸化チタン微粉末
（アナタース型、平均粒径５μｍ）を水溶液に対して
０．１重量％添加し、スターラーで攪拌しながら紫外線
ランプ（１０Ｗブラックライト×４本）をフラスコの四
方より照射した。所定の時間ごとにフラスコ中の液から
１０ミリリットルを採取し、これをイオンクロマトグラ
フで分析して液中のアンモニア濃度を測定した。また反
応前後の溶液のｐＨをガラス電極式のｐＨメーターで測
定した。
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１および比較例１ 市販のアンモニア特級試薬を蒸留水で希釈し、アンモニ
ア濃度１ｐｐｍの溶液を調製し、これに０．０５モル濃
度の炭酸ナトリウム水溶液２ミリリットルを加えた。こ
のアンモニア水溶液約２リットルをパイレックスガラス
製のセパラブルフラスコに分取し、二酸化チタン微粉末
（アナタース型、平均粒径５μｍ）を水溶液に対して
０．１重量％添加し、スターラーで攪拌しながら紫外線
ランプ（１０Ｗブラックライト×４本）をフラスコの四
方より照射した。所定の時間ごとにフラスコ中の液から
１０ミリリットルを採取し、これをイオンクロマトグラ
フで分析して液中のアンモニア濃度を測定した。また反
応前後の溶液のｐＨをガラス電極式のｐＨメーターで測
定した。
【００１６】アンモニア濃度の測定値を紫外線の照射開
始時を１とした相対値に直し、アンモニア残存率と照射
時間の関係を図１中に□印で示した。また測定開始時の
ｐＨ値は９．３であり、１８０分経過後のｐＨは８．８
であった。この条件下でのアンモニアの減少速度は比較
的速く、１８０分の紫外線照射で１７％のアンモニア濃
度の減少が測定された。また比較のため、炭酸ナトリウ
ム水溶液を加えずに上記と同様にして光照射を行ってア
ンモニア濃度および溶液のｐＨを測定した。アンモニア
残存率と照射時間の関係を上記と同様にして図１中に○
印で示した。また照射開始時のｐＨ値は６．７であり、
照射停止時のｐＨは５．９であった。この条件下ではア
ンモニアの減少速度は非常に遅く、紫外線を８００分照
射してもアンモニアは５％減少しただけであった。図１
から、本発明の反応の条件の下限に近い最低限の量の炭
酸ナトリウムの添加でも、ｐＨ調整を行ったことによる
反応速度の顕著な増加が観察された。
始時を１とした相対値に直し、アンモニア残存率と照射
時間の関係を図１中に□印で示した。また測定開始時の
ｐＨ値は９．３であり、１８０分経過後のｐＨは８．８
であった。この条件下でのアンモニアの減少速度は比較
的速く、１８０分の紫外線照射で１７％のアンモニア濃
度の減少が測定された。また比較のため、炭酸ナトリウ
ム水溶液を加えずに上記と同様にして光照射を行ってア
ンモニア濃度および溶液のｐＨを測定した。アンモニア
残存率と照射時間の関係を上記と同様にして図１中に○
印で示した。また照射開始時のｐＨ値は６．７であり、
照射停止時のｐＨは５．９であった。この条件下ではア
ンモニアの減少速度は非常に遅く、紫外線を８００分照
射してもアンモニアは５％減少しただけであった。図１
から、本発明の反応の条件の下限に近い最低限の量の炭
酸ナトリウムの添加でも、ｐＨ調整を行ったことによる
反応速度の顕著な増加が観察された。
【００１７】実施例２および比較例２ 市販のアンモニア特級試薬を蒸留水で希釈し、アンモニ
ア濃度１ｐｐｍの溶液を調製し、これに０．０５モル濃
度の炭酸ナトリウム水溶液２０ミリリットルを加えた。
このアンモニア水溶液約２リットルをパイレックスガラ
ス製のセパラブルフラスコに分取し、白金担持二酸化チ
タン微粉末（アナタース型、平均粒径５μｍ）を水溶液
に対して０．１重量％添加した。白金担持二酸化チタン
微粉末はＫｒｅｕｔｌｅｒらの方法に従って作製した
（Ｂ．Ｋｒｅｕｔｌｅｒ ａｎｄＡ．Ｊ．Ｂａｒｄ，
Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１００，４３１７（１
９７８））。二酸化チタンに対する白金の担持量は２．
５重量％であった。
ア濃度１ｐｐｍの溶液を調製し、これに０．０５モル濃
度の炭酸ナトリウム水溶液２０ミリリットルを加えた。
このアンモニア水溶液約２リットルをパイレックスガラ
ス製のセパラブルフラスコに分取し、白金担持二酸化チ
タン微粉末（アナタース型、平均粒径５μｍ）を水溶液
に対して０．１重量％添加した。白金担持二酸化チタン
微粉末はＫｒｅｕｔｌｅｒらの方法に従って作製した
（Ｂ．Ｋｒｅｕｔｌｅｒ ａｎｄＡ．Ｊ．Ｂａｒｄ，
Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１００，４３１７（１
９７８））。二酸化チタンに対する白金の担持量は２．
５重量％であった。
【００１８】セパラブルフラスコ内の懸濁液をスターラ
ーで攪拌しながら紫外線ランプ（１０Ｗブラックライト
×４本）をフラスコの四方より照射した。所定の時間ご
とにフラスコの中の液から１０ミリリットルを採取し、
実施例１と同様にしてアンモニア濃度測定し、その結果
を図２中に□印で示した。また同様にして溶液のｐＨを
測定したところ、照射開始時のｐＨ値は１０．０であ
り、３６０分経過後のｐＨは９．９であった。この条件
下でのアンモニアの減少速度は非常に速く、３６０分の
紫外線照射で８０％のアンモニア濃度の減少が測定され
た。
ーで攪拌しながら紫外線ランプ（１０Ｗブラックライト
×４本）をフラスコの四方より照射した。所定の時間ご
とにフラスコの中の液から１０ミリリットルを採取し、
実施例１と同様にしてアンモニア濃度測定し、その結果
を図２中に□印で示した。また同様にして溶液のｐＨを
測定したところ、照射開始時のｐＨ値は１０．０であ
り、３６０分経過後のｐＨは９．９であった。この条件
下でのアンモニアの減少速度は非常に速く、３６０分の
紫外線照射で８０％のアンモニア濃度の減少が測定され
た。
【００１９】また比較のため、炭酸ナトリウム水溶液を
加えずに上記と同様にして光照射を行ってアンモニア濃
度を測定し、結果を図２中に○印で示した。また水溶液
の照射開始時のｐＨ値は８．７であり、照射停止時での
ｐＨは６．３であった。この条件下ではアンモニアの減
少速度は非常に遅く、紫外線を３６０分照射してもアン
モニアは１０％減少しただけであった。図２から、ｐＨ
値を高く保つのに充分な量の炭酸ナトリウムを添加した
場合は、反応速度の顕著な増加が観察され、本発明の効
果が実証された。
加えずに上記と同様にして光照射を行ってアンモニア濃
度を測定し、結果を図２中に○印で示した。また水溶液
の照射開始時のｐＨ値は８．７であり、照射停止時での
ｐＨは６．３であった。この条件下ではアンモニアの減
少速度は非常に遅く、紫外線を３６０分照射してもアン
モニアは１０％減少しただけであった。図２から、ｐＨ
値を高く保つのに充分な量の炭酸ナトリウムを添加した
場合は、反応速度の顕著な増加が観察され、本発明の効
果が実証された。
【００２０】実施例３ 市販のジメチルアミン特級試薬を蒸留水で希釈し、ジメ
チルアミン濃度１０ｐｐｍの溶液を調製し、これに０．
１モル濃度の水酸化ナトリウム水溶液２０ミリリットル
を加えた。このアンモニア水溶液約２リットルをパイレ
ックスガラス製のセパラブルフラスコに分取し、二酸化
チタン微粉末（アナタース型、平均粒径５μｍ）を水溶
液にして０．０１重量％添加し、スターラーで攪拌しな
がら紫外線ランプ（１０Ｗブラックライト×４本）をフ
ラスコの四方より照射した。実施例１と同様にして所定
時間ごとのジメチルアミン濃度を測定し、その結果を図
３中に□印で示した。また水溶液のｐＨを測定したとこ
ろ、照射開始時のｐＨ値は１０．９であり、２４０分経
過後のｐＨは１０．８であった。この条件下でのジメチ
ルアミンの減少速度は非常に速く、２４０分の紫外線照
射で９２％のジメチルアミン濃度の減少が測定された。
また比較のため、水酸化ナトリウム水溶液を加えずに上
記と同様にして光照射を行ってアンモニア濃度を測定
し、結果を図３中に○印で示した。水溶液の照射開始時
のｐＨ値は９．８であり、照射停止時のｐＨは８．７で
あった。この条件下ではジメチルアミンの減少速度は反
応の途中から非常に遅くなり、最終的に紫外線を２４０
分照射してもジメチルアミンは１５％減少しただけであ
った。図３から、本発明の方法が含窒素有機化合物の分
解に対して有効であることが明らかとなった。
チルアミン濃度１０ｐｐｍの溶液を調製し、これに０．
１モル濃度の水酸化ナトリウム水溶液２０ミリリットル
を加えた。このアンモニア水溶液約２リットルをパイレ
ックスガラス製のセパラブルフラスコに分取し、二酸化
チタン微粉末（アナタース型、平均粒径５μｍ）を水溶
液にして０．０１重量％添加し、スターラーで攪拌しな
がら紫外線ランプ（１０Ｗブラックライト×４本）をフ
ラスコの四方より照射した。実施例１と同様にして所定
時間ごとのジメチルアミン濃度を測定し、その結果を図
３中に□印で示した。また水溶液のｐＨを測定したとこ
ろ、照射開始時のｐＨ値は１０．９であり、２４０分経
過後のｐＨは１０．８であった。この条件下でのジメチ
ルアミンの減少速度は非常に速く、２４０分の紫外線照
射で９２％のジメチルアミン濃度の減少が測定された。
また比較のため、水酸化ナトリウム水溶液を加えずに上
記と同様にして光照射を行ってアンモニア濃度を測定
し、結果を図３中に○印で示した。水溶液の照射開始時
のｐＨ値は９．８であり、照射停止時のｐＨは８．７で
あった。この条件下ではジメチルアミンの減少速度は反
応の途中から非常に遅くなり、最終的に紫外線を２４０
分照射してもジメチルアミンは１５％減少しただけであ
った。図３から、本発明の方法が含窒素有機化合物の分
解に対して有効であることが明らかとなった。
【００２１】
【発明の効果】本発明の方法によれば、光触媒を用いた
光化学反応によって水溶液中の含窒素化合物の酸化分解
反応の反応速度が大幅に向上するため、反応に必要な時
間が大幅に減少し、従来と同一容積の反応装置で従来よ
り多量の含窒素化合物水溶液を処理することができ、ま
た反応に必要な光エネルギーの量が大幅に減少し、運転
コストの低減が可能となる。
光化学反応によって水溶液中の含窒素化合物の酸化分解
反応の反応速度が大幅に向上するため、反応に必要な時
間が大幅に減少し、従来と同一容積の反応装置で従来よ
り多量の含窒素化合物水溶液を処理することができ、ま
た反応に必要な光エネルギーの量が大幅に減少し、運転
コストの低減が可能となる。
【図１】実施例１および比較例１における光照射時間と
アンモニア残留率の関係を示す図。
アンモニア残留率の関係を示す図。
【図２】実施例２および比較例２における光照射時間と
アンモニア残留率の関係を示す図。
アンモニア残留率の関係を示す図。
【図３】実施例３および比較例３における光照射時間と
アミン残留率の関係を示す図。
アミン残留率の関係を示す図。
Claims (1)
- 【請求項１】 水中に溶解している含窒素化合物を、光
触媒の存在下で酸化する方法において、該含窒素化合物
の水溶液中での状態が非イオン性となるように含窒素化
合物水溶液のｐＨを保持することを特徴とする含窒素化
合物の酸化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12951593A JPH06339682A (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | 含窒素化合物の酸化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12951593A JPH06339682A (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | 含窒素化合物の酸化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06339682A true JPH06339682A (ja) | 1994-12-13 |
Family
ID=15011409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12951593A Withdrawn JPH06339682A (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | 含窒素化合物の酸化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06339682A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH094899A (ja) * | 1995-06-16 | 1997-01-10 | Matsushita Seiko Co Ltd | 換気装置 |
| JP2006113006A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Nikkiso Co Ltd | 化学分析用前処理装置 |
-
1993
- 1993-05-31 JP JP12951593A patent/JPH06339682A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH094899A (ja) * | 1995-06-16 | 1997-01-10 | Matsushita Seiko Co Ltd | 換気装置 |
| JP2006113006A (ja) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Nikkiso Co Ltd | 化学分析用前処理装置 |
| JP4549152B2 (ja) * | 2004-10-18 | 2010-09-22 | 日機装株式会社 | 化学分析用前処理装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000801 |