JPH08512245A - 光触媒除染の方法ならびにそのシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 連続的に汚染された液体を浄化するための方法ならびにそのシステムを本明細書において開示する。本発明は実質的にすべての汚染物質がスラリーから除去され、スラリーの渦流が実現されるように形成された表面の間でスラリーの照射を行う。本発明はセラミック膜フィルターを使用することによりスラリーから除染排液の分離を行う。セラミック膜フィルターに比較的高い圧力で空気を適用して、セラミック膜に堆積した光反応触媒粒子をすべて除去するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 光触媒除染の方法ならびにそのシステム 技術分野 本発明は一般に汚染された液体の連続的かつ効率的な光触媒除染の方法ならび にそのシステムに関する。 背景技術 スラリーは汚染された液体と光反応触媒の混合物から得られる。充分な光エネ ルギーでスラリーを照射すると光反応触媒の表面に電子と正孔の形成が行われる 。汚染された液体の電気化学的な変化はこのような形成によるものである。この ような電気化学的変化は一般に光触媒反応と呼ばれている。光触媒反応は、たと えば分解、光合成、汚染物質の酸化、汚染物質の還元、微生物の滅菌、金属蒸着 、その他等のさまざまな目的に使用されている。たとえば、光触媒反応は有毒な 有機物を二酸化炭素と水に酸化するために用いることができる。 触媒が化学反応を完成させるために必要な「反応エネルギー」を減少する場合 に触媒反応が得られる。光触媒反応では、反応エネルギーは入射するバンドギャ ップのある光の光子エネルギーによって提供される。入射バンドギャップ光は可 視光と紫外光により提供される。入射バンドギャップ光が光反応触媒によって吸 収されると、電子と正孔の荷電キャリアの対が光触媒粒子内部に発生する。これ らの荷電キャリアが化学物質との間の「酸化還元」（レドックス）反応を行う。 つまり、アナターゼニ酸化チタンなどの光励起された光反応性触媒は、他の方法 で必要とされるよりも実質的に低い温度で反応を進めることができる。 従来技術では１度に大量のスラリーに照射を提供している。このような方法で スラリーを照射することで、光源に曝されている光反応触媒だけ−−光源に接近 する触媒粒子だけ−−が照射される。そのため、スラリーのある程度の部分だけ が１度に光触媒反応を起すことになる。たとえば、クーパーら（Cooper et al. ）に譲受された米国特許第５，１７４，８７７号では、タンク型リアクター内で １度にスラリー全体に光触媒反応を起させることを開示している。タンク式リア クターの底部にあるスラリーはスラリー全部に光触媒反応が起るまでタンク型リ アクターの上部へ攪拌される。 さらに、従来技術は触媒がスラリー全体に懸濁し均一に分散するように、徹底 的にスラリーを連続攪拌するようになった。たとえば、クーパーら（Cooper et al.）に譲受された米国特許第５，１７４，８７７号では、さまざまな材質と形 状からなりリアクタータンクの底部に配置してスラリー内部で触媒粒子を懸濁状 態に維持するための攪拌インペラーを提供している。これは時間がかかり効率も 良くないことが証明されている。 光触媒反応が起ってしまえば、また汚染された液体から汚染物質が排除されれ ば、除染排液から光反応触媒を分離することが必要になる。出願人が注目してい る従来技術ではクーパーら（Cooper etal.）に譲受された米国特許第５，１１８ ，４２２号に開示されているように、ポリプロピレン等の高分子物質から成る膜 を使用した 濾過技術が提供されている。 除染排液から光反応触媒を分離するために高分子膜を使用する場合、幾つかの 重大な問題に直面する。高分子材料から成る膜は高温高圧用途には耐えられない 。不可避的に、光反応触媒は膜に凝集する。従来の方法では高分子膜への光反応 性触媒の堆積を「逆流洗浄」法で排除して膜にかかる力を小さくしようと試みて きた。高分子膜の弾力性のため、これでもある種の触媒は高分子膜に包埋されて しまう。 従来技術による逆流洗浄法では、高分子へ堆積した光反応触媒を除去するため に実質的な時間にわたってすでに回収した大量の除染排液を高分子膜を通して逆 流させる必要がある。逆流洗浄を行うために実質的な時間を必要とするため、液 体が光触媒反応に曝される度合と量は大幅に減少する。つまり連続フロー処理は 実現できない。さらに、弾性高分子の伸縮と疲労がもとで高分子膜は故障率が高 い。さらに、高分子膜は各種有機溶媒に溶解し、化学薬品を使用せずに滅菌する ことが出来ない。のみならず、高分子膜は交換が必要になるまでわずか数年、場 合によっては数か月しか連続使用できない。 これ以外にも問題になるのは高分子膜を使用するシステムにおける高分子膜の 影響である。従来技術のシステムは高分子膜の逆流洗浄を行えるようにするため 、アキュムレータ、緩衝タンク、遠心ポンプ等の機材を含む必要がある。逆流洗 浄操作を行った時に沈澱した触媒粒子が固まらないようにするための混合装置も 必要とされる。 逆流洗浄には実質的な時間をかける必要があるので、たまにしか行われない。 その結果、大量の触媒粒子が膜に付着する。その影響で、触媒を除染排液から分 離するのに必要な時間が増加する。さら に、スラリー内の触媒濃度が大幅に変動する。 要するに、従来の方法ならびにシステムは効率的な液体の除染を提供していな い。むしろ従来の方法ならびにシステムは時間がかかり非効率的である。これは スラリー内に分散している触媒に効率的な方法で照射することが出来ない結果で ある。さらに、従来の方法ならびにシステムは触媒から除染排液を連続分離する ことが出来ない。この不能性は大規模な商業用途の場合等のように大量のスラリ ーを分離に供する場合に増大する。 したがって、光触媒反応による汚染液体の浄化を連続的、効率的かつ効果的に 行えるようにするため前述の従来技術の問題を克服するような方法ならびにシス テムを提供することが非常に望ましい。 発明の要約 したがって、本発明の目的は汚染液体を純化するための実質的に連続かつ効率 的な方法ならびにシステムを提供することである。 汚染液体を純化するための従来の方法ならびにシステムとは対照的に、本発明 においては実質的に連続した方法で特に大量の汚染液体を純化することの出来る 方法ならびにシステムを使用する。これは各種部材と処理の相互の協働によって 実現する。 本発明では、ひとつまたはそれ以上の光触媒セルを処理システムに設ける。そ れぞれの光触媒セルは２枚のプレートの表面で形成される空間を含む。円環を形 成する２つの表面の間の距離は、１層だけの光反応触媒が放射される光に曝露さ れるようにする。円環の表面の間のスラリーの渦流が実現されることになる。そ の結果、触媒粒子と汚染分子の回転運動が行われる。 本発明では、フィルターユニットにスラリーを適用する。フィルターユニット はスラリーから除染液体を分離するように作動する。望ましくはセラミック材料 から成るフィルターユニットはセラミック膜に凝集した触媒粒子の堆積物をすべ て排除するためにフィルターユニットへ高い空気圧をかけることによって得られ る衝撃波に曝される。このような衝撃波は１秒以下の持続で、本発明の方法なら びにシステムの連続性に影響しないように間欠的に適用することが出来る。フィ ルターユニットの逆流洗浄に通常４５秒から９０秒必要な高分子膜を使用する従 来のフィルターユニットとは全く対照的である。 フィルターユニットからは主として濃縮した光反応触媒から成るスラリー残滓 が得られる。望ましくは、スラリー残滓のうちの１０％ないし２０％だけをさら に汚染液体との混合用に戻す。残りの８０％ないし９０％のスラリー残滓はフィ ルターユニットへ戻す。これによりフィルターユニットの効率が大幅に向上する ように大量の液体をフィルターユニットに通すことが出来るようになる。 本発明の特徴は、本発明の連続フローを妨げることなく汚染液体から金属を除 去できることである。金属を除去するのに使用する化学物質、たとえば酸や塩基 を本発明の方法ならびにシステムへ追加することが出来るが、これはセラミック 膜がこうした化学物質に対して抵抗力を有するためである。触媒から金属を除去 してしまえば、セラミックフィルターユニットで除染液体と一緒にスラリーから 分離することができる。これ以外では、スラリーをフィルターユニットに通す前 または後に除去システムヘ通して金属除去を行うことも出来る。 本発明は連続運転を提供するものである。スラリーとスラリー残滓は常に連続 移動する。これは触媒粒子の対流を防止し、したがってシステムを大幅に複雑に する混合装置を使用しないで済む。 その他の及びさらなる目的、特徴、及び利点は、本発明の開示のための好適実 施例の以下の詳細な説明を添付の図面と合せて参照することから明らかになろう 。 図面の簡単な説明 本発明の前述の及びその他の目的、態様、及び利点は添付の図面を参照しつつ 本発明の好適実施例についての以下の詳細な説明からより良く理解されるであろ う。図面において、 図１は本発明の好適実施例による連続浄化システムの処理流れ図である。 図２は本発明の別の好適実施例による連続浄化システムの処理流れ図である。 図３Ａは従来の方法により光触媒反応が発生する領域を示す。 図３Ｂは本発明の好適実施例による光触媒反応が発生する領域を示す。 図４は本発明の好適実施例による光触媒リアクターセルの断面図である。 図５は本発明の好適実施例による光触媒リアクターセルの断面図である。 図６は本発明の好適実施例によるセラミック膜の断面図である。 図７は本発明の好適実施例によるセラミック膜アセンブリーの断面図である。 図８は本発明の好適実施例による、フィルターユニットを通して衝撃波を適用 するための別の実施例を示す。 図９は本発明の好適実施例による汚染液体から汚染物質と金属を除去するため のシステムを示す。 図１０は本発明の別の好適実施例による汚染液体から汚染物質と金属を除去す るためのシステムを示す。 図１１は本発明の好適実施例による金属除去システムを示す。 本発明の好適実施例の詳細な説明 本明細書において用いているように、「汚染液体」は望ましくない有機物、無 機物、金属、及び微生物細胞、またはその他の微生物を含む液体である。汚染物 はヒトが嚥下または接触すると一般に有毒であるという意味において望ましくな いものであるが、ここでいう「望ましくない」はこのような有毒物質にのみ限定 するものと理解すべきではない。本明細書において用いているように、術語「除 染排液」は汚染液体の望ましくない物質を、通常無毒な物質を意味する望ましい または受け入れ可能な物質へと変化または変更したことを表わす。このような変 更または変化は汚染物質の酸化、汚染物質の還元、微生物の殺菌および／または 滅菌、または同様なことにより得られる。通常、このような誘起物質の変更また は変化はもともとの汚染液体より分子量が小さい副生成物に物質を分解すること で実現される。「液体」及び「排液」は液状のものに限定されると読み取るまた は解釈すべきではないことに注意すべきである。むしろこれらの術語は空気等の 気体を含むものと解釈されるべきである。 本発明の方法ならびにシステムで使用するのが望ましい触媒は二 酸化チタンアナターゼである。これ以外では、他の触媒、たとえば三酸化チタン 、酸化亜鉛、硫化カドミウム、セレンカドミウム、二酸化錫、三酸化チタンスト ロンチウム、三酸化タングステン、酸化鉄、酸化タンタルなどを用いることが出 来る。望ましくは二酸化チタンアナターゼは２５平方メートル／グラムまたはそ れ以上の表面積を有する粒子から構成する。さらに好適な実施例においては二酸 化チタンアナターゼは７５平方メートル／グラムの表面積を有する粒子から構成 される。本発明においてこの大きさのに酸化チタンアナターゼ粒子を使用するこ とにより、さらに以下で説明するような除染排液の高い収率が達成される。 システムの実施 図１を参照すると、本発明の好適実施例による連続浄化システムの処理流れ図 が図示してある。光反応触媒と汚染液体を含むスラリーは、タンク１００ａ及び １００ｂに含まれる。タンク１００ａ、１００ｂは弁１０２、１０４で制御され る。弁１０２はタンク１００ａ、１００ｂへのスラリーの流入を制御する。ポン プ１０６から流出する液体は流量計１０８と圧力計１１０を通過し、弁１１２に 達する。弁１１２は参照番号１１４ａおよび１１４ｂで示した径路に沿ってスラ リーを流すことが出来る。スラリーが径路１１４ａに沿って流れるように配向さ れた時、スラリーは処理システム１１６に入る。処理システム１１６はスラリー に光触媒反応を起すように動作し得る。光触媒反応の結果、汚染物質は消滅しス ラリーから除去される。 処理システム１１６でスラリーを光触媒反応させる前にスラリー に化学添加物質を組み合せても良い。このような添加システムを参照番号１１８ で図示してある。化学的添加物は、たとえば空気、酸素、過酸化水素等のオキシ ダントが望ましい。オキシダントはさらなる酸素を提供して正と負の荷電の使用 を均衡させる。 処理システム１１６からは除染排液と光反応触媒の組み合せが排出される。こ のような組み合せは圧力計１２０で測定され弁１２２に向う。弁１２２はこの混 合物が２つの径路、即ち参照番号１２４ａと参照番号１２４ｂで示した径路のう ちの一方に流れるように配向する。混合物が径路１２４ａにそって流れるように 向けられると、処理システム１１６でさらに除染を受けるためにタンク１００ａ および１００ｂに再循環する。弁１２２が混合物を流路１２４ｂに沿って流すと 、混合物はフィルターユニット１２６に向う。フィルターユニット１２６は混合 物をスラリー残滓と除染排液に分離するように動作し、スラリー残滓は高濃度の 光反応触媒と小量の液体を含む。除染排液は排出口１２８ａを通り、さらに弁１ ３４を通過する。濃縮されたスラリー残滓は排出口１２８ｂから圧力計１３０、 弁１３２を通り、タンク１００ａ、１００ｂに再循環される。弁１３４は排出口 １２８ａに設けてフィルターユニット１２６に凝集したまたは包埋した触媒粒子 を移動させるためにフィルターユニット１２６に向って高圧空気を提供するよう に配置するのが望ましい。このような高圧空気は導管１５０から供給する。これ によりフィルターユニット１２６に衝撃波を印加する。 フィルターユニット１２６は図１に図示してあるようにクロスフローモードの 運転またはデッドエンドモードの運転のどちらかで使用できる。デッドエンドモ ード運転で使用する場合、分離した除染 排液だけがフィルターユニット１２６から排出される。つまりスラリー残滓は流 路１２８ｂ経由で戻されない。 図２を参照すると、本発明の別の好適実施例による連続浄化システムの処理流 れ図が図示してある。ポンプ２０２は何らかの供給源からチェック弁２０４、フ ィルター２０６、圧力計２１０を経由して処理システム１１６へ流すように動作 する。径路２３０ｂも処理システム１１６へ継がっている。流路２３０ｂはフィ ルターユニット１２６から得られた光反応触媒を処理システム１１６に供給する 。光触媒処理システム１１６はポンプ２０２で供給される汚染液体の除染を行う ように動作する。 光触媒処理システム１１６は除染排液と触媒をブースターポンプ２１６へ流す 。ドレイン２１４と圧力計２４８が処理システム１１６とブースターポンプ２１ ６の間に間置してある。ブースターポンプ２１６は処理システム１１６から供給 される除染排液と触媒にかかる圧力を増加させるように動作し得る。ブースター ポンプ２１６はこのような除染排液と触媒を再循環ポンプ２１８へ流す。再循環 ポンプ２１８は除染排液と触媒を充分な速度でフィルターユニット１２６に流す ように動作し得る。フィルターユニット２１６は触媒から除染排液を分離するよ うに動作し得る。フィルターユニット１２６は分離した除染排液を排出口２２４ ａ経由で流し、一方スラリー残滓は排出口２２４ｂを通して流す。除染排液はさ らに弁１３４を通過する。 フィルターユニット１２６をさらに効率的に運転させるには、高速で液体を通 過させる必要がある。フィルターユニット１２６経由でこのような大容量を実現 するには、排出口２２４ｂを通過する実 質的な量のスラリー残滓を流路２３０ａに沿って流し、再循環ポンプ２１８によ って吸引されてフィルターユニット１２６を通過するようにする。排出口２２４ ｂ経由で放出され流路２３０ａに吸い込まれないスラリー残滓は流路２３０ｂに 沿って処理システム１１６へ流れる。望ましくは、流路２３０ａに沿ってスラリ ー残滓の約８０％から９０％が流れ、スラリー残滓の約１０％から２０％は流路 ２３０ｂに沿って流れる。このようにすると、光反応触媒から除染排液を効率的 に分離できるような充分な量がフィルターユニット１２６に提供される。 流路２３０ｂに沿って流れるスラリー残滓は制御弁２３２ならびに流量検知器 ２３４を通過する。流路２３０ａに沿って流れるスラリー残滓は充填ポート２５ ０の運転を介して完全に荷電した触媒に置き換えることが出来る。 容器２３６は、たとえば酸素、空気、過酸化水素等のオキシダントを含む。オ キシダントは容器２３６から弁２３８の制御を介してポンプ２４０へ流れる。オ キシダントポンプ２４０は処理システム１１６で行われる光触媒反応を促進させ るために処理システム１１６へオキシダントを流すように運転し得る。 電気制御ユニットは参照番号２４２で示してある。電力は接続２４４で電気制 御ユニットへ供給する。オキシダントポンプ２４０、ブースターポンプ２１６、 再循環ポンプ２１８はモータースターターで起動制御され、流量検知器２３４、 ２２０は流量検知器モニターでモニターする。モータースターターと流量検知器 モニターは電気制御ユニット２４２の一部をなし参照番号２５２で示してある。 電気制御ユニット２４２は参照番号２２２で示したように空気供給 とタイマーをさらに含む。空気供給とタイマー２２２は、フィルターユニット１ ２６から光反応触媒の堆積を除去するため、弁１３５の制御を介してフィルター ユニット１２６へ高圧空気パルスを提供するように動作し得る。このような逆流 パルスは導管１５０経由で供給される。電気制御ユニット２４２は充分な強度の 紫外光を充分な持続時間にわたって処理システム１１６へ供給するように動作し 得る。 フィルターユニット１２６を効率的に運転するためには、フィルターユニット １２６を通る実質的な速度を達成する必要がある。したがって、除染排液と触媒 の実質的な量がフィルターユニット１２６を通過しなければ成らない。従来のシ ステムは処理システムとフィルターユニットの大きさを増大させてこのような実 質的な速度と量を提供する流量に対応してきた。さらに、従来のシステムは充分 なフィルターユニットの膜透過圧を発生させるためにフィルターユニットの排出 端に弁を設けている。これにより大幅なエネルギー損失が発生する。本発明はこ のような変更を必要とせず、−−処理システム１１６またはフィルターユニット １２６を大型化したり、またはフィルターユニットの排出口に配置した弁による エネルギー損失を増加させることなく、フィルターユニット１２６を通過する必 要な速度と量を必要な膜透過圧で維持している。本発明はフィルターユニット１ ２６を通ってスラリー残滓を戻すことによりこれを行うものである。 ブースターポンプ２１６は除染排液の圧力水頭を増大するように機能する。流 路２３０ａに沿って流れるスラリー残滓と一緒に除染排液は循環ポンプ２１８に よってフィルターユニット１２６へ向け られる。帰還径路２３０ａを経由してスラリー残滓の８０％ないし９０％が戻る のが望ましいので、フィルターユニット１２６を実質的な量が連続的に通過する 。適切な速度と量の維持は電気制御ユニット２４２で制御及びモニターされる。 結果的に最小量のスラリー残滓だけが処理システム１１６へ戻されるのが望まし い。このようにすると、処理システム１１６をすべてのスラリー残滓の戻りに対 応させるために大型化する必要がない。つまり、処理システムを通る濾過流量は フィルターユニット１２６を通る膜流量より大幅に少なくなる。濾過流量を膜流 量と等しくする必要がないことにより、処理システム１１６において最小量の触 媒しか通過しないためチャネル効果が回避される。 さらに、本発明は処理システム１１６へ戻されるスラリー残滓の量を制御する ことでフィルターユニット１２６への触媒粒子の堆積を補償することが出来る。 その上、流路２３０ｂにそって弁２３２を配置してあるため、最小量のスラリー 残滓だけがここを通過する。これにより、フィルターユニットの排出口に弁を配 置しすべてのスラリー残滓がこのような従来の弁を通過する従来システムに比べ た場合、最小限のエネルギー損失となる。 供給ポンプ２０２はフィルターユニット１２６の排出能力に供給流量を適合さ せるためバイパスレギュレータ２２８を介して調節するのが望ましい。バイパス レギュレータ２２８はポンプ２０２と並列に、関連導管とともに配置する。この ような配置を行うことによりフィルターユニット１２６の流量に適合させるため ポンプ２０２がバイパスレギュレータ２２８およびこれに付随する導管を介して 液体を循環させることが出来るようになる。つまり、バイパスレギ ュレータ２２８は供給ポンプ２０２を通る流量とフィルターユニット１２６の流 量を均衡させるように機能する。バイパスレギュレータ２２８を用いることで、 緩衝タンクおよび／またはアキュムレータ、または追加の処理制御の必要がなく なる。バイパスレギュレータ２２８はスラリー残滓の流れの上手に配置されるこ とで摩耗の問題を回避している。 処理システム 空気と水の処理に使用されるものを含む流体用の従来技術の光触媒処理システ ム及びリアクターはチャネリングの問題を抱えている。チャネリングは光触媒処 理で汚染物質を処理することの出来ない処理システム内の量または径路と定義す ることが出来る。これは典型的には光子が触媒粒子に到達できないことによって 発生する。チャネリングは充分な量の触媒が存在せず、光が汚染液体を通過する または液体に吸収される場合にも発生する。 図３Ａを参照すると、従来の方法による光触媒領域が図示してある。光触媒領 域３００は触媒粒子３０２と汚染物質の分子３０４を含む。触媒粒子３０２ｂと 汚染物質分子３０４ｂが紫外線光源から離れている時、また触媒粒子３０２ａの 表層の後側にある時、触媒粒子３０２ａの表層を通って光が進入できないため汚 染物質分子３０４ｂは光触媒反応を受けない。逆に、汚染物質の分子３０４ａは 紫外光と触媒粒子３０２ａに接近しているため光触媒反応を受ける。したがって 汚染物質の分子３０４ｂは領域３００の外側部分を自由にながれる、または、言 い換えれば、光触媒反応を受けることなく領域３００を「通過」する。 さらに、光触媒処理では最大の効率のために触媒粒子の回転及び転位する動き の両方が必要とされる。さらに触媒粒子と汚染物質分子の間の最適な変換のため には汚染物質分子の転位運動も必要である。しかし領域３００が増大するにつれ 、触媒粒子３０２ａと汚染物質の分子の回転及び転位運動は減少する。 処理を最適化するためには、光触媒反応領域を縮小するのが望ましい。その結 果として、チャネリングの発生が減り効率が劇的に増加する。望ましくは触媒粒 子３０２の完全な１層だけが紫外光に曝される。つまり、すべての光が曝露され た触媒粒子３０２によって容易に吸収される。触媒粒子３０２は必ずしも同一の 平面を占有しなくても良い。むしろ触媒粒子３０２は全体として実質的にすべて の光を取り込めるのであれば紫外光からさまざまな距離で無作意な間隔を取るこ とが出来る。 図３Ｂを参照すると、本発明の好適実施例による光触媒反応領域が図示してあ る。光触媒反応領域３００を減少させることで、単一の触媒粒子３０２ａの層だ けが紫外光に曝露される。領域３００を減少することによって、剪断力はさらに 顕著になる。このような剪断力は、図３Ｂに図示してあるように、触媒粒子３０ ２ａと汚染物質の分子３０４ａの回転運動を提供するの必要な渦流を発生させる 。言い換えれば、スラリーが照射を受ける際に移動する径路の横断方向の距離を 減少することにより、回転運動の増大と反応率の増加を実現することが出来る。 処理システム１１６は一つまたはそれ以上の光触媒セルまたは堰を含むのが望 ましい。こうしたセルのそれぞれは平行または同心円状のプレートの間でスラリ ーが内部を通過する空間によって形成さ れる円環を有する。 図４を参照すると、本発明の好適実施例による光触媒セルの断面が図示してあ る。光触媒セル４００は配管４０４内部に同心円状に配置してあるチューブ４０ ２を含む。チューブ４０２の外側表面は参照番号４０２ｏで示してあり、配管４ ０４は参照番号４０４ｉで示してある内側表面を有する。同心円状の表面４０２ ｏと４０４ｉの間に形成される空間は円環と称する。円環は参照番号４０６で示 してある。 図５を参照すると、本発明の好適実施例による光触媒セルの断面が図示してあ る。光触媒セル４００は配管４０４から構成するのが望ましい。配管４０４はプ ラスチック、ステンレス鋼、またはその他の好適な材料から成るのが望ましい。 配管４０４には流入口５０２と排出口５０４が設けてある。 配管４０４の中央部にはランプ４０８が配置してある。ランプ４０８はＧ６４ Ｔ５Ｌ型低圧水銀紫外線ランプ等の紫外線ランプが望ましい。ランプ４０８は、 光反応触媒として二酸化チタンアナターゼを使用する場合、波長４００ナノメー トルまたはこれより短い波長の紫外光を放射するのが望ましい。二酸化チタンア ナターゼを光反応触媒として用いる場合、２５４ナノメートルの紫外線波長が特 に好適である。ランプ４０８の効率、力率、及び寿命を増加させるには電子安定 器（図示していない）を使用する。電子安定器はランプに供給される電圧の調整 に用いる。電子安定器を作動させた場合のランプ４０８の効率は、標準的な鉄心 コイル型安定器の使用と比較して実質的に高効率である。電子安定器はプログラ ム自在な論理回路で制御することが出来る。 透明配管４０２はランプ４０８を取り囲み配管４０４と同心円状に配置してあ る。配管４０２はランプ４０８が放射する波長において高い透光性を有する材料 から構成するのが望ましい。たとえば、配管４０２は、光反応触媒として二酸化 チタンアナターゼを使用する場合に好適な例として、波長２５４ナノメートルの 光がランプ４０８から放射される場合、石英ガラスから構成するのが望ましい。 配管４０２の外側表面と配管４０４の内側表面の間に形成される領域は円環と 称し、参照番号４０６で図示してある。つまり、除染排液と光反応触媒は光触媒 セル４００へ流入口５０２から入り、ランプ４０８で照射を受ける円環４０６を 通過して、排出口５０４を経由して光触媒セル４００から排出される。 図３Ａを参照して説明したように、従来のリアクターは過剰に広い円環を有し ている。このようにすると、光源に近いところを通過する触媒の粒子だけが活性 化され光触媒反応を受けることになる。しかし光源に近いところを通過しない触 媒粒子は、もっともランプに近い粒子が光源から放射されるエネルギーを吸収し てしまうので、活性化されない。本発明においては、配管４０２と４０４の許容 範囲が可能な限り有限に維持している。つまり光触媒反応セル５００を通過する 触媒粒子の実質的にすべてが照射によって活性化される。 円環４０８の幅は（図４に図示してあるように）表面４０２ｏと４０４ｉの間 の距離で決まる。円環４０６の幅は使用する触媒粒子の直径と、さらに処理すべ き汚染物質の最大の分子の大きさを加えたものに等しいのが望ましい。 ２５平方メートル／グラムまたはそれ以上の表面積を有する二酸化チタン粒子 を使用する場合、円環４０６は１ミリメートル以下の 幅を有するのが望ましい。これは汚染物質の分子と触媒粒子に到達するまでに紫 外光はランプ４０８光源から１ミリメートル以上入り込まない。１ミリメートル またはそれ以下の円環の幅は、たとえば鋼材、プラスチック、及びガラス等の市 販の製造品質の材料を用いて容易に得ることが出来る。しかし、円環４０６の幅 は商業的または興行的レベルで可能な限り小さく形成すべきである。小さい寸法 の円環幅を提供することにより、光触媒セル４００に起因する渦流は円環４０６ の間の液流で剪断ストレスにより増加する。剪断ストレスに起因する渦流は二酸 化チタン粒子を完全に懸濁させる。そのため、大きな質量の転移が達成される。 円環４０６内の渦流は（図４に図示してあるように）、表面４０２ｏと４０４ｉ の線条または凹凸模様を作成して円環４０６を形成すると、表面４０２ｏと４０ ４ｉによって低い流量でもさらに増加または生成し得る。表面４０２ｏと４０４ ｉの線条は、たとえば酸による洗浄、ダイの適用、その他の各種の従来技術によ り実現することが出来る。接近させた表面４０２ｏと４０４ｉに剪断ストレスが 存在することで円環４０６を通る完全な渦流が発生しスラリーの完全な混合が行 える。そのため、質量の転移（即ち、汚染物質の触媒粒子への吸収増加）と反応 速度が増加する。円環４０６を通るスラリーの渦流を実現するためには、好適な 渦流境界層の厚みは円環４０６の幅の１／２とする。したがって、表面４０２ｏ と４０４ｉからの渦流境界層は相互に当接することになる。除染を成功させるに は触媒粒子を光子に当接させ、汚染物質分子が励起した触媒粒子の近くに存在す る必要がある。単一の表面を遮蔽するのに必要な量を越えて触媒粒子を添加する と触媒粒子が汚染物質粒子の近くにくる可能性が増大する。しかし、 光にあたらない触媒の量も比例して増加することになる。結果として実質反応率 は低下しチャネリングが発生する。逆に、単一の表面を遮蔽するのに必要な触媒 粒子より少ない触媒粒子を提供すると、光子が逸脱し反応速度が低下する。結果 としてスラリーの一部を再処理する必要が出てくる。 任意の時刻に円環４０６を通過する触媒粒子の質量または量は一定が望ましい 。言い換えれば、一定量の荷電または光反応触媒を維持する。このような触媒質 量または量は、照射され触媒粒子の厚さで倍増した表面積と等しいのが望ましい 。照射される表面積は表面４０４ｉの表面積と同等が望ましい。 処理システム１１６を空気処理に適用する場合、触媒粒子は円環内に懸濁する 、または円環の外側表面に固定することが出来る。空気中の汚染物質は固定した 触媒の後側に入り込むことが出来るので触媒の回転速度は失われるが、チャネリ ング作用は排除される。 フィルターユニット 従来技術の逆流洗浄技術は典型的には４５秒から９０秒の間の停止を必要とす る。これと対照的に、セラミック膜は１秒以下で洗浄することが可能である。セ ラミック膜を使用することで従来の高分子膜に優る幾つかのほかの利点も提供さ れる、言い換えれば、セラミック膜は（ｉ）有機溶媒による化学的侵襲を受けな い、（ｉｉ）膜の寿命を減らすことなく高圧の膜透過圧を維持することが出来る 、（ｉｉｉ）各種ポンプで見られるような高調波や振動の影響により故障しない 、（ｉｖ）膜の清掃を行うために除染排液の使用を必要としない（代わりにガス を使用できる）、（ｖ）高温及び高圧に耐 えることが出来、すべてのｐＨ範囲で使用できる、（ｖｉ）触媒粒子が深く包埋 されにくい、（ｖｉｉ）変形または伸縮しにくい、（ｖｉｉｉ）化学処理を用い なくとも滅菌することが出来る。 高分子膜は伸縮により反復疲労と圧力スパイクで壊れるので、高分子膜は逆流 洗浄を行って触媒の堆積を排除する。逆流洗浄は時間がかかる処理であり、連続 フローを妨げ、システムを複雑にする遠心ポンプ、アキュムレータ、緩衝タンク 、及びその他の装置の好ましからざる使用が不可欠である。 逆流洗浄は向流排除とも呼ばれ、膜に堆積した触媒の除去のために種として用 いられる。逆流洗浄により高分子膜を透過して貯蔵タンク内に回収された除染排 液の流れを反転させ膜の両面に緩い反対の圧力勾配をかけて膜を透過させる。典 型的には、充分な逆流洗浄を行うためには高分子膜を通して全濾過物の１０％な いし２０％を送り込む必要がある。圧力勾配の反転は時間をかけてゆっくりと行 う。圧力勾配は通常５ポンド／インチ（ｐｓｉ）とするが、高分子膜は高い圧力 に耐えられないので通常２５ｐｓｉを越えることはない。高分子膜の逆流洗浄に 時間がかかるので、洗浄はあまり頻繁には行われない。そのため、相当な触媒粒 子の堆積物が逆流洗浄の機会の間に高分子膜に凝集し続ける。結果として膜を通 る透過流量が減少し、触媒の一定量の供給が実現できない。 本発明において、フィルターユニット１２６はセラミック材料から構成するの が望ましい。セラミック膜は故障することなく１５００ｐｓｉまでの高い逆透過 圧に耐えることが出来るので、高圧空気をセラミック膜に瞬間的に適用してセラ ミック膜の表面に「衝撃波」を発生させる。 図６を参照すると、本発明の好適実施例によるセラミック膜が図示してある。 円筒状のセラミック膜６００はセラミック支持６０２により包囲される。除染排 液とスラリー残滓は膜流入口６０６からセラミック膜６００に流入した後膜チャ ネル６０４を通って流れる。スラリー残滓は６０８で膜排出口から排出する。逆 に、除染排液はセラミック膜６００を透過し外部の回収点に到達するまでセラミ ック支持６０２を通って流れ続ける。 セラミック膜６００を透過する除染排液の拡散は、一般に透膜圧と称するセラ ミック膜６００を通して印加される圧力の係数である。望ましくは、通常の動作 において、二酸化チタンアナターゼを光反応触媒として使用する場合に透膜圧は 少なくとも１０ｐｓｉである。セラミック膜６００の孔の直径もセラミック膜６ ００を介した透過を決定する。望ましくは、セラミック膜６００の孔の直径は、 二酸化チタンアナターゼを光反応触媒として使用する場合、１０μｍまたはそれ より小さくする。 セラミック支持６０２は透過性を高くし非常に強靭にする必要がある。望まし くは、セラミック支持６０２はαアルミナから構成する。セラミック支持６０２ は平均孔径１２μｍで４ミリメートルから７ミリメートルの間のチャネル直径を 有する。セラミック膜６００は良く形成された凹凸を有する１層またはそれ以上 の多孔質セラミックから構成するのが望ましい。セラミック膜６００は複数の層 の多孔質セラミック材料から構成することも出来る。望ましくは、もっとも微細 な孔径を有する層がセラミック膜６００の自由表面を形成し、これによって除染 排液の分離を行う。膜を形成する層は相互に、またセラミック支持６０２に、焼 結によって一体的に接合す る。セラミック膜６００は高い耐蝕性を有するαアルミナ材から構成するのが望 ましい。セラミック膜６００は望ましくは平均孔径０．２μｍの孔を有するべき でもある。セラミック膜６００はまた高濃度のリン酸水素（H3PO4）およびフッ 化水素（HF）を除くすべての化学薬品に対する化学的抵抗性を特徴とすべきでも ある。 図７を参照すると、本発明の好適実施例によるセラミック膜のアセンブリーが 図示してある。アセンブリー７００は１枚以上のセラミック膜６００を使用する 。セラミック膜はセラミック支持６０２内部で相互に平行に、アセンブリー７０ ０を形成するように配置する。除染排液はセラミック膜６００に沿ってチャネル ６０４内を流れ、セラミック膜６００を通り、最終的にセラミック支持６０２を 通ってから外部の点に達する。セラミック支持６０２の非常に高い浸透性のため 、除染排液がセラミック支持６０２を通る流れに起因する水頭損失は無視できる 。図７に図示したように、数個のアセンブリー７００を用いてフィルターユニッ ト１２６（図１及び図２に図示してある）を形成することが出来る。 触媒粒子はセラミック膜６００に堆積しここに層を形成することもあり得る。 瞬間的に高圧のガスまたは液体をセラミック膜６００にまた膜チャネル６０４に 適用することでセラミック膜６００の内壁から触媒の堆積物を引き離す。これに よってセラミック膜６００を通る濾過を正常に戻すことが出来る。 望ましくは、１５０ｐｓｉの圧力勾配を膜６００にかけて１２０ｐｓｉの瞬間 的な透膜圧を発生させるようにする。結果として衝撃波が膜６００に印加される 。パルスは持続が１秒以下で、望ましくは０．５秒以下とする。セラミック膜内 部に存在する除染排液だけ が膜に逆流する、即ち貯蔵タンクは保持しない。それぞれの膜６００に逆流する 総浸透量は膜の平方メートルあたり０．５リットルである。たとえば、衝撃波を ５分間隔で使用する場合、透過液の１／３００または０．３％以下が膜６００を 通して逆流する。衝撃波の結果、打撃作用が膜６００の露出した表面に加わり触 媒粒子がここから放出される。望ましくは、衝撃波は連続運転中５分間隔で印加 すべきである。 図２をもう一度参照すると、３方向弁１３４を用いてフィルターユニット１２ ６に衝撃波を供給する。弁１３４が通常位置にある時は、除染液体はフィルター ユニット１２６から排出口２２４ａで放出され、弁１３４を通り、回収される。 弁１３４を他の位置へ急に切り換えると、弁１３４を通る除染排液の流れが止ま り、それ以上の除染排液は回収されなくなる。逆に高圧空気を導管１５０経由で 弁１３４へ、さらにフィルターユニット１２６へ通す。この後、弁１３４を通常 位置へ戻すと除染排液を回収できるようになる。したがって３方向弁１３４は通 常位置から他の位置へ切り換え、また正常位置へ０．５秒以内に戻すように動作 し得るのが望ましい。 そのほか、図８に図示したように空気を用いて衝撃波をフィルターユニット１ ２６に印加することも出来る。図８を参照すると、２方向弁８０２が排出口２２ ４ａに対向して配置してある。通常は弁８０２を閉止位置にする。逆流パルスを フィルターユニット１２６に印加しようとする時、弁８０２を開放位置に切り換 る。高圧空気が供給され、導管１５０を通り、弁８０２を介してフィルターユニ ット１２６へ流れる。したがって２方向弁８０２は閉止位置から開放位置へ、ま た閉止位置へ０．５秒以内に切り換られるように動作 し得るのが望ましい。 汚染液体からの金属除去 汚染液体は金属を含むことがあり触媒粒子に付着してしまう。このようなこと が発生すると、触媒の効率は時間とともに大幅に低下する。汚染液体に含まれる 各種の金属、たとえばクロム等は低レベルの検出であっても望ましいことではな い。 スラリーのｐＨを変化させて、また触媒からの金属除去のためのその他の既知 の化学処理によって、触媒から金属を定期的に除去することが出来る。フィルタ ーユニット１２６（図１及び図２に図示してある）は、セラミック材から構成す る場合、広範な有機汚染物質、ならびに強酸、強塩基、及びその他の触媒から金 属を除去するためシステムに定期的に添加される化学薬品を受け入れることが出 来る。一方従来の高分子膜はこのようなことが出来ない。 図２をもう一度参照すると、金属を触媒粒子から除去するため、化学薬品たと えば酸を流路２３０ａに添加することが出来る。たとえば、流路２３０ａに沿っ て流れるスラリー残滓に酸を添加するために流路２３０ａに沿ってポンプを配置 することが出来る。これによって金属を触媒粒子から充分に分離するための充分 な時間と攪拌を提供する。除去した金属はこの後セラミックフィルターユニット １２６を通過する。セラミックフィルターユニット１２６は除染排液と一緒に、 スラリー残滓から金属を分離するように動作できる。金属と除染排液は排出口２ ２４を通って排出する。除染排液と金属汚染物が混合するのが望ましくなければ 、排出口２２４ａを通る濾過液はさらに処理するため間欠的に回収すべきである 。 金属は図９〜図１１に図示したように汚染液体から除去することも可能である 。 図９を参照すると、本発明の好適実施例による汚染物質及び金属を汚染液体か ら除去するためのシステムが図示してある。ポンプ９０２はフィルター９０４を 通して処理システム１１６へ汚染液体を流す。フィルター９０４は汚染液体から 懸濁した固形物をすべて除去するように動作し得る。処理システム１１６は汚染 液体から金属を除去するように、また汚染液体からすべての汚染物質を除去する ように動作し得る。汚染液体から除去した金属は触媒に付着する。この後、スラ リーは除染排液をスラリーから分離してスラリー残滓を処理システム１１６へ戻 すように動作し得るフィルターユニット１２６を通して流す。 金属が触媒粒子にさらに付着すると、触媒粒子が汚染物質を除去する効率は低 下する。したがって、汚染液体の金属濃度が増加するほど、触媒からいっそう頻 繁に堆積した金属を「掃除」する必要がある図９に図示したように、弁アセンブ リー９０８はスラリーの一部（金属が付着した触媒粒子を含む）を金属除去シス テム９１０へ排除し、また処理システム１１６との組み合せで使用するための「 清掃した」スラリー（金属付着物をすでに除去した触媒を含むスラリー）を追加 するように動作し得る。さらに、参照番号９１２で示した還元システムを用いて スラリーから金属の含まれている排液の量を減少させることもできる。 図１０を参照すると、本発明の別の好適実施例による金属除去のためのシステ ムが図示してある。図１０に図示したシステムにおいて、金属は第１に汚染液体 から除去され、次に汚染物質が後続の処 理で汚染液体から除去される。即ち、スラリーは第１に処理システム１１６ａを 通過し、ここで実質的にすべての金属が汚染液体から除去され、処理システム１ １６ａに関連する触媒粒子に付着させられる。金属除去システム９１０は触媒粒 子から付着金属を除去することが出来る。この後、金属のなくなった汚染液体を 処理システム１１６ｂに通す。処理システム１１６ｂは汚染排液からさらにすべ ての汚染物質を除去するように動作し得る。除染排液がこの後フィルターユニッ ト１２６ｂを通ってから回収される。 図１０に図示したシステムを用いることによって、処理システム１１６ｂが金 属の付着していない触媒粒子との組み合せで作動するため、汚染液体から汚染物 質を除去する上での本システム全体の効率は大幅に向上する。 金属除去システム９１０はスラリー残滓の処理のためにフィルターユニット１ ２６と１２６ａ（それぞれ図９と図１０）と処理システム１１６と１１６ａ（そ れぞれ図９と図１０）の間に配置しても良いことは注意すべきである。 図１１を参照すると、本発明の好適実施例による金属除去システムが図示して ある。図１１は金属除去システム９１０を示す。弁１１００はスラリーをフィル ターユニット１１０６とフィルターユニット１１０８に交互に通過させるように 動作し得る。他の場合、弁１１００はスラリーをフィルターユニット１２６また は１２６ａ（それぞれ図９と図１０）へ弁１１１２経由で通す。 スラリーがフィルターユニット１１０６へ流れるように弁１１００を設定する 場合、弁１１１４は閉じる。処理システム１１６（図９）または処理システム１ １６ｂ（図１０）から取り出されたスラ リーは弁１１００、弁１１０２、弁１１０４を通過して最終的にフィルターユニ ット１１０６へ流れる。弁１１２０が閉じ、また弁１１２２が開いているためこ のようになる。フィルターユニット１１０６は触媒粒子から液体を分離するよう に動作し得る。つまり、金属が付着した触媒粒子はユニット１１０６へ搬入され る。フィルターユニット１１０６から取り出された排液はフィルターユニット１ １０８を介して逆流して流れ、すでに金属付着を除去してありフィルター１１０ ８に持ち込まれたすべての触媒粒子を回収する。この洗浄した「スラリー」が弁 １１１０を通り、弁１１１２を通り、最終的にフィルターユニット１２６へ流れ る。弁１１００を他の位置に切り換えると、処理システム１１６（図９）または １１６ｂ（図１０）から取り出されたスラリーが弁１１００を通り、弁１１１２ を通り、フィルターユニット１２６へ通過するようにしてある。 このあと、弁１１２０を開き弁１１２２を閉じる。容器１１１６は触媒粒子か ら金属付着物を除去するための化学薬品溶液を含む。容器１１１６に貯溜してあ る化学薬品溶液はポンプ１１１８で送り出され、弁１１０４を通り、フィルター ユニット１１０６を通り、弁１１２０を通って流れてから、容器１１１６へ戻る 。これはフィルターユニット１１０６に取り込まれた触媒粒子からすべての金属 を除去するために行う。 フィルターユニット１１０８へスラリーを流すように弁１１００を設定する場 合、弁１１１４が開く。処理システム１１６または１００２から取り出されたス ラリーは、弁１１００から弁１１１４を通り、弁１１１０を通り、フィルターユ ニット１１０８へ流れる。これは弁１１２０が閉じており弁１１２２が開いてい るためにこの ようになる。フィルターユニット１１０８から取り出される排液は弁１１２２を 経由してフィルターユニット１１０８へ流れる。フィルターユニッ ト１１０８からの排液はフィルターユニット１１０６（すでに金属除去を行って ある）に溜った触媒粒子を捕集し弁１１０４を通り、弁１１０２を通り、弁１１ １２を通ってからフィルターユニット１２６へ流れる。 浄化処理は金属が付着して運び込まれた触媒粒子を含むフィルターユニット１ １０８について行われる。この場合、弁１１２０は開いており弁１１２２は閉じ ている。化学薬品溶液は容器１１１６から弁１１１０を通り、フィルターユニッ ト１１０８を通り、最終的に弁１１２０を通ってから容器１１１６へ戻る。 以上のように、フィルター１１０６と１１０８は弁の操作によって交互に使用 される。このような弁は時間によって、または所定濃度の金属が触媒に堆積した ことを検出して、操作することが出来る。 したがって、本発明の方法ならびにシステムは前述の目的を実現し、前述のお よび本質的なその他の目的と利点を達成するために非常に好適である。本発明の 現時点での好適実施例が開示を目的として与えられているが、部材の構成、相互 接続、及び配置の詳細において多くの変化がなし得ることは当業者には容易に示 唆されるものであって、本発明の主旨と付録の請求の範囲に含まれるものである 。たとえば、円環４０６は同心円状の表面の間の空間を形成するように（図４に あるように）図示してあるが、平行な表面の間の空間としても形成し得るもので ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．汚染された液体に光触媒を混合してスラリーを形成することと、 紫外光で照射される空間に前記スラリーを通して前記スラリーの光触媒反応を 起させることによりスラリー内に除染排液が作られるように成すことと、 複数のセラミックフィルター素子を通る濾過によって前記スラリーから前記除 染排液を分離することと、 前記複数のセラミックフィルター素子に衝撃波を通過させることによって光触 媒のあらゆる堆積を間欠的に除去することと、 実質的に一定の光触媒の補充と合せて上記段階を反復すること を含む汚染液体の浄化のための方法。 ２．前記衝撃波は少なくとも２５ｐｓｉの圧力を適用することで生成される請求 の範囲第１項に記載の方法。 ３．前記スラリー内の汚染物質の度合を検出することと、 選択した汚染物質のレベルに達するまで一定の光触媒を補充して上記方法を連 続的に反復すること をさらに含む請求の範囲第１項に記載の方法。 ４．前記光触媒が二酸化チタンである請求の範囲第１項に記載の方法。 ５．前記光触媒がＴｉＯ₃、ＺｎＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＳｎＯ₂、ＳｖＴｉＯ₂ 、ＷＯ₃、Ｆｅ₂ Ｏ₃、Ｔａ₂ Ｏ₅からなるグループから選択される請求の範囲第 １項に記載の方法。 ６．前記照射される空間を横断する距離は光触媒粒子の直径と汚染物質分子の直 径の和に実質的に等しく成してある請求の範囲第１項 に記載の方法。 ７．前記空間がその間にスラリーの渦流を発生させる請求の範囲第６項に記載の 方法。 ８．前記照射される空間を形成する表面が凹凸に成してある請求の範囲第７項に 記載の方法。 ９．汚染物質の化合物を含む液体の浄化のための方法であって、 前記液体に二酸化チタンアナターゼを混合してスラリーを形成することと、 前記スラリーを照射円環を介して紫外光に曝露して前記汚染物質化合物の酸化 を行い、前記酸化で前記スラリー内に除染排液を提供することと、 前記スラリーを一つまたはそれ以上のセラミック膜フィルターに通すことと、 前記スラリーから分離されたら前記除染排液を回収することと、 前記セラミック膜フィルターに衝撃波をかけることによって前記複数のセラミ ックフィルターから二酸化チタンアナターゼの集積を除去すること を含む方法。 １０．前記スラリーにオキシダントを添加することをさらに含む請求の範囲第９ 項に記載の方法。 １１．前記オキシダントが過酸化物である請求の範囲第１０項に記載の方法。 １２．前記オキシダントが酸素である請求の範囲第１０項に記載の方法。 １３．前記オキシダントが空気である請求の範囲第１０項に記載の 方法。 １４．汚染された液体に二酸化チタンアナターゼ粒子を混合してスラリーを形成 することと、 前記スラリーを紫外線光源に曝露される円環に通すことと、 前記スラリーを前記光源で照射して光触媒反応を起させることと、 前記照射したスラリーを一つまたはそれ以上のセラミック膜フィルターに供給 して残滓を提供することと、 前記セラミック膜フィルターから二酸化チタン粒子の集積を間欠的に除去する ことと、 前記スラリー内に存在する前記二酸化チタン粒子のいくらかに付着した金属を 間欠的に除去すること を含む汚染された液体を浄化するための方法。 １５．前記円環は半径方向の距離を間に有する複数の表面で形成され前記表面の 間の半径方向の距離が約１ミリメートルまたはそれ以下の円環を形成して成る請 求の範囲第１４項に記載の方法。 １６．前記残滓のいくらかを前記セラミック膜フィルターを通して再循環させる ことをさらに含む請求の範囲第１４項に記載の方法。 １７．前記セラミック膜フィルターを通して再循環されなかった前記残滓を除染 液体と混合することをさらに含む請求の範囲第１６項に記載の方法。 １８．前記スラリー内に存在する前記二酸化チタン粒子のいくらかから金属を間 欠的に除去する前記段階は、 前記スラリーの一部を隔離することと、 前記スラリーの一部から前記二酸化チタン粒子を分離することと、 化学物質溶液を適用することで前記分離した二酸化チタン粒子か ら金属付着物を除去すること を含む請求の範囲第１６項に記載の方法。 １９．前記スラリーの前記隔離した部分は金属付着物をすでに除去してあるスラ リーの実質的に等しい部分で置き換えられる請求の範囲第１８項に記載の方法。 ２０．汚染された液体を浄化するための方法であって、 前記汚染された液体に二酸化チタン粒子を混合してスラリーを形成することと 、 照射された円環を通すことで前記スラリーに紫外光を照射することにより前記 スラリー内に除染排液を提供するように前記スラリーを光触媒を介して処理する ことと、 前記スラリーを一つまたはそれ以上のセラミック膜フィルターを通すことによ り前記スラリーから前記除染液体を分離することと、 前記複数のセラミック膜フィルターから二酸化チタン粒子の集積を定期的に除 去することと、 前記スラリーの処理を行う段階と前記スラリーから前記除染排液を分離する段 階を前記スラリーの別の部分に同時に反復すること を含む方法。 ２１．上記方法に付随して実質的に一定の二酸化チタン粒子の補充を用いる請求 の範囲第２０項に記載の方法。