JPH067906B2 - 光触媒による脱臭方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、家庭やオフィス内の悪臭（調理臭・食品臭・
たばこ臭・体臭・ペットおよびトイレの臭いなど）の脱
臭のため用いられている光触媒の脱臭方法に関するもの
である。

従来の技術 家庭やオフィス内で発生する悪臭（調理臭・食品臭・た
ばこ臭・ペットおよびトイレの臭いなど）の成分は、窒
素化合物（アンモニア・アミン類・インドール・スカト
ールなど）、硫黄化合物（硫化水素・メチルメルカプタ
ン・硫化メチル・二硫化メチル・二硫化ジメチル等）、
アルデヒド類（ホルムアルデヒド・アセトアルデヒドな
ど）、ケトン類（アセトンなど）、アルコール類（メタ
ノール・エタノールなど）、脂肪酸および芳香族化合物
など、多種多様である。

従来、このような悪臭を脱臭する方法として、悪臭物質
と薬剤とを科学反応させる方法、芳香剤で悪臭物質をマ
スキングする方法、活性炭やゼオライトなどで悪臭物質
を吸着する方法および、これらの方法を組み合わせて用
いる方法があった。以上のように様々な脱臭方法が使用
されているが、薬剤や芳香剤は共に悪臭物質と反応した
後、再生はほとんど不可能である。また、吸着剤の場合
も吸着容量が飽和すると脱臭性能は著しく低下する。従
って、どの場合においても、定期的に新しいものとの交
換が必要になってくる。

このような煩わしい操作の頻度を大幅に減少あるいはこ
の操作そのものが必要でなくなる脱臭方法として、酸化
チタン等の半導体に紫外線を照射し、それによって励起
された半導体が有機物などを酸化分解する光触媒の利用
が試みられている。

発明が解決しようとする課題 光触媒を用いた脱臭方法では一般的によく使用されてい
る活性炭で、脱臭が困難なアセトアルデヒド類およびそ
の他の悪臭物質を効果的に脱臭し、また、長期間その性
能の維持を可能とする方法が検討されている。この場
合、光触媒を実際の各種脱臭器に組み入れ、設計する
際、光触媒反応を最も効率よく起こす紫外線強度と半導
体触媒の関係が判明しておらず支障を来していた。この
設計因子を取り入れず脱臭機器を作成した場合、反応効
率の悪い脱臭器のできる可能性が大きく、充分その性能
を発揮できない。また、半導体触媒も活性が最高状態に
達しないため、別の臭いを持つ中間生成物が発生すると
共に悪臭物質による劣化が生ずるものである。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、
光触媒反応を最も効率よく起こす紫外線強度と半導体触
媒の関係を把握し、このような条件を満たす光触媒によ
る脱臭方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、上記目的を達成するために、波長250ｎｍで
紫外線強度が2.0mW／cm²以上の紫外線を半導体触媒に照
射し、大気中の悪臭成分を分解する光触媒による脱臭方
法とするものである。

作 用 本発明者などは、光触媒による悪臭分解・無臭化を研究
中であるが、半導体触媒による光触媒反応と紫外線強度
の関係を検討していくうち、波長250ｎｍで紫外線強度
が2.0mW／cm²までは、紫外線強度の増加に伴い光触媒活
性も増加するが、それ以上紫外線強度を上げても活性は
増加せず一定の値を示すことを見いだした。

光触媒の作用原理は、現在子細に検討中であるが、半導
体触媒である混合金属酸化物の価電子帯の電子が紫外線
照射によりエネルギーを得、伝導帯に励起され、そこで
生じた価電子帯の正孔は、触媒表面に吸着している水か
らの水酸基と反応し、伝導帯に励起された電子は酸素と
反応して、活性の高いＯＨラジカル・Ｏラジカル・Ｏ_２
イオンが生じ、これらが悪臭物質を酸化分解するものと
推測される。半導体触媒分子１個が光触媒として活性化
するエネルギーは決まっているが、波長250ｎｍの紫外
線強度が2.0mW／cm²以上あれば半導体触媒を光触媒とし
て最も活性化した状態で利用することができる。

実施例 以下、本発明の実施例について説明する。

光触媒として用いる半導体は、単独の金属酸化物及びそ
れらの混合物である。代表的なものとして、酸化タング
ステン・酸化チタン・酸化イットリウム・酸化スズなど
がある。本実施例に用いる紫外線は、高圧水銀灯・超高
圧水銀灯・低圧水銀灯・キセノン灯などを単独または、
併用して用いることにより発生させることができる。同
様に半導体光触媒は、光源表面に塗布するか、光源の周
囲に支持体を設けてそれに塗布または、含浸するなどし
て使用する。

次に、具体的な実施例について子細に説明する。実施例
で使用した光触媒は、幅30.3mm、長さ120mm、厚さ0.5mm
のアルミナ−シリカ質のセラミックペーパにチタニアゾ
ルを含浸した後、400−700℃で熱処理し、アナターゼ型
二酸化チタンを約300ｇ／m²担持して作成する。

この触媒１を第１図に示す反応器２に設置し、アルミニ
ウムテープでその反応器を密閉する。次に、栓３を開き
栓４を閉じた状態で、空気５及び試験ガス６のボンベを
開き、混合器７に中で混合させた後、予備サンプリング
口８より混合ガスをサンプリングしガスクロマトグラム
で濃度分析しながら試験ガス濃度を調整する。ここでの
試験ガスは、アセトアルデヒドを用いる。濃度は15ppm
付近、流量は２／minである。濃度調整が完了した
後、光源９を照射する（波長250ｎｍ）。光源９は、紫
外線強度が、3.0mW／cm²以下の場合は殺菌灯としてＧＬ
−１０（10W、三共電気）を用い、3.0mW／cm²の場合は
殺菌灯としてＧＬ−１５（15W、三共電気）を用いた。
紫外線強度の調整は、光源と石英板の間の距離を調整す
ることで行った。光源９を照射し５分間放置した後、栓
４を開き栓３を閉じて５分間放置する。次に、入口サン
プリング口１０、出口サンプリング口１１よりそれぞれ
５mlサンプリングし、ガスクロマトグラムで濃度分析を
行う。この操作を１０分間隔で、１２０分間行い分解率
の経時変化を求める。各紫外線強度での平均分解率は、
分解度が安定した部分での平均値であり、次の式で求め
た。

分解率＝１−Ｋ Ｋ＝出口サンプリング濃度／入口サンプリング濃度 第２図に、紫外線強度と平均分解率の関係を示す。図は
縦軸に平均分解率を、横軸に紫外線強度を示している。
この図からも明らかなように、平均分解率は、紫外線強
度2.0mW／cm²までは紫外線強度に比例して増加するが、
それ以上紫外線強度が増加しても、平均分解率は増加し
ない。つまり二酸化チタンの触媒の活性は、紫外線強度
が2.0mW／cm²以上の光エネルギーで最高の状態が得られ
るということが分かる。

発明の効果 脱臭器に取り付けられている半導体触媒に紫外線が、波
長250ｎｍで紫外線強度が2.0mW／cm²以上照射されるよ
う設計すれば、触媒が小量ですむためコンパクトな脱臭
器で大気中の悪臭成分を効率よく分解するうえ、光触媒
の劣化が防止でき、脱臭器の長期使用が可能になる。ま
た、光触媒が充分活性化され反応を起こすので、別の臭
いを持つ中間生成物などの発生が減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に使用した光触媒反応の試験装
置を示す概略図、第２図は、同紫外線強度と平均分解率
の関係を示すグラフである。 １…触媒、９…光源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】波長250ｎｍで紫外線強度が2.0mW／cm²以
   上の紫外線を半導体触媒に照射し、大気中の悪臭成分を
   分解する光触媒による脱臭方法。