JPH09105120A - 水処理装置 - Google Patents
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Abstract
水性生物の付着防止や、水の浄化処理に使用しうる安全
で且つ効果的な水処理装置を提供する。 【解決手段】 紫外線を透過し得る素材で形成された中
空管20の内部に、立体的な網目構造を有する多孔質セ
ラミックの表面に二酸化チタンの如き光触媒活性を有す
る材料を担持させた多孔質体14を配置して、自然光又
は人工光に暴露しながら管20内に通水することを特徴
とする水処理装置21。好ましくは、光を効率的に利用
するためのリフレクター22を中空管20近傍の好適な
位置に配置する。
Description
結される配管に対する水性生物の付着防止や、水の浄化
処理に使用しうる、安全で且つ効果的な水処理装置に関
する。
水パイプに種々の水生生物が付着してパイプを劣化させ
ることが知られている。例えば、発電所の取水・排水パ
イプ、等に、フジツボ類、ムラサキガイ、ゴカイ、コケ
ムシ類、カイメン類、ホヤ等の海洋生物や珪藻類等の藻
類、海草類等の水生生物が付着して、機能を低下させ、
パイプ材料を劣化させる問題があり、これらの水生生物
の付着を防止する種々の技術が提案されている。
注入する方法があるが、トリハロメタン等の有害な有機
塩素化合物が発生する可能性があり、好ましくない。ま
た、パイプ内に水生生物付着を防止しうる塗料を塗布す
る方法がある。該水生生物付着防止作用を有する塗料と
して、トリブチルスズオキシド等の有機錫系塗料が知ら
れているが、溶出した塗料の魚類や人体への影響が懸念
されている。このため、錫系の代替塗料として亜酸化銅
系のものが汎用されている。これらはいずれも忌避成分
の溶出により、水性生物の付着防止を図っているため、
海洋、河川に使用するには環境的観点からは好ましくな
かった。
技術として、有害物質の分解を効率的に行う種々の方法
が検討されている。この水処理に光触媒機能を有する材
料の使用が提案されている。これは、光触媒機能を有す
る材料粉体を液体に懸濁させて水の浄化を行うものであ
るが、処理後に液体と粉体とを分離することが困難であ
るため、汎用されるには至っていない。光触媒機能は、
後述するように材料表面近傍のみで発現するため、光触
媒機能を有する材料を基材に固定化しても、液体との接
触面積が少ないため、効率が悪いという問題があった。
の担体として、富山県工業技術センター研究報告No. 7
(1993年)においてセラミック多孔質体が提案され
ているが、工業的な規模にスケールアップするには、光
触媒材料への光エネルギーの供給方法など、なお、種々
の問題があった。
考慮してなされたものであり、本発明の目的は、環境汚
染の虞がなく、水生生物付着防止を発現し、さらに、水
の浄化を効率よく行い得る優れた水処理装置を提供する
ことにある。
果、光触媒機能を有する材料を利用することによって、
本発明の前記課題を解決し得ることを見出し、本発明を
完成した。
目構造を有する多孔質セラミックの基材表面に光触媒活
性を有する材料を担持させてなる多孔質体を内部に配置
した中空体を備え、該中空体が紫外線を透過し得る素材
で形成されることを特徴とする。
用するためのリフレクターを配置することが好ましい。
体的な網目構造を有する多孔質セラミックの基材表面に
光触媒活性を有する材料を担持させてなる多孔質体を内
部に配置した中空体を備え、該中空体内部に、さらに、
該多孔質体に光エネルギーを供給するための紫外線光源
を配置することを特徴とする。
央付近に形成された長孔内に配置することが好ましい。
酸化チタン、酸化亜鉛炭化ケイ素及びこれらの混合物か
ら選択されることが好ましく、前記多孔質体を構成する
多孔質セラミックは、アルミナ−シリカ系セラミックで
あることが好ましい。
酸化亜鉛炭化ケイ素等の無機材料にそのバンドギャップ
以上のエネルギーを持つ光を照射すると、その表面上に
正孔・電子対が生成する現象をさす。
図である。光エネルギーにより生じた正孔10は、水と
接することにより下記の反応を生じる。
生じる。
2 - (活性酸素:スーパーオキサイドイオン)はオゾン
以上の強い酸化作用を有している。この活性酸素は強い
殺菌力を有しており、微生物の細胞膜を破壊する作用を
発現する。この働きは活性酸素の寿命が非常に短いこと
から光触媒の表面のみでおこり、表面から離れた部位に
は影響を及ぼすことはない。
光触媒機能を有する材料の担持体である立体的な網目構
造を有する多孔質セラミックは、直径が数mmのマクロ
ポアと、直径が数μmのミクロポアとを有する構造体で
あり、金属酸化物系セラミックス及び非酸化物系セラミ
ックスの粉体を用いて作られるもの、例えば、金属酸化
物系セラミックスとしてアルミナ、コージライト、ムラ
イト、ジルコニア、シリカ、マグネシア等及びこれらの
混合物、非酸化物系セラミックスとして、炭化ケイ素、
窒化ケイ素から得られる多孔質セラミックスなどが好ま
しく用いられる。
えば、前記の材料をシルト状(泥水状)としてこれをフ
ォーム剤に含浸させ、1500℃ていどの高温で焼結さ
せて製造する方法等が挙げられる。
宜、光触媒材料と称する)としては、二酸化チタン(T
iO2 )、酸化亜鉛(Zn2 O)、炭化ケイ素(Si
C)、二硫化モリブデン(MoS2 )、酸化第二鉄(F
e2 O3 )、酸化第二インジウム(In2 O3 )、三酸
化タングステン(WO3 )など、所謂光触媒半導体と称
される材料はすべて使用することができるが、太陽光な
どの自然光で光触媒機能を発現する二酸化チタン、酸化
亜鉛、炭化ケイ素などが好ましく用いられる。これら
は、1種を用いても、その光触媒機能を損なわない限り
において、2種以上を混合して用いても、さらに、これ
らを主材とする合金として用いてもよい。
きの材料としても用いられる二酸化チタンは、安全性も
確認されており、バンドギャップが3eVであって40
0nm以下の波長の光、即ち、太陽光で励起され光触媒
機能を発現するため、特に好ましい。
持させる方法としては特に制限はないが、ゾル−ゲル法
により構成材料の表面に光触媒材料を適用する方法、ス
プレードライ法、溶射法等が一般的である。ゾル−ゲル
法による具体的な適用方法としては、多孔質セラミック
をエタノールで洗浄し、乾燥して清浄にしたものを、チ
タンイソプロポキシド/エタノール溶液中に浸漬しなが
ら加水分解を行い、溶液から取り出して乾燥する方法等
が挙げられる。
孔質体14の斜視図、図2(B)は、多孔質体14の空
孔部分の拡大断面図である。多孔質体14の表面のみな
らず、内部の空孔内においても基材である多孔質セラミ
ック16の表面に光触媒材料の層18が形成されてい
る。
る中空体の形状に制限はなく、箱体の如き直方体であっ
てもパイプの如き管状であってもよいが、処理の効率か
ら、中空管を用いることが好ましい。
置に適応する形状、例えば、中空管を用いる場合には円
柱状、に成形したのち、光触媒材料を担持させる処理を
行うことが好ましい。また、液体との接触面積と処理中
の目詰まり防止の観点から、光触媒材料を担持させた多
孔質体のマクロポアの直径は0.5〜8mm程度である
ことが好ましい。光触媒機能は低下しにくいため、この
多孔質体は長期間メンテナンスを行うことなく、連続使
用が可能である。また、水に含まれた固形物により目詰
まりを生じた場合でも、取り出して洗浄することによ
り、再使用が可能であるため資源の無駄がない。
処理に必要な光を供給するものであるが、この内部に多
孔質体を配置した中空体を紫外線を透過し得る素材で形
成することにより、外部の光、即ち、太陽光の如き自然
光や、工場等の設備に付属する蛍光灯などの照明からの
人工光を利用することができる。このような光があたる
場所にこの装置を配置して外部光を利用することによ
り、水の浄化や水性生物付着防止のための処理に必要な
光エネルギーを供給するために特別な装置や光源が不要
となる。
等の紫外線透過性無機材料、ポリカーボネート、フッ素
樹脂系等の有機合成樹脂等が挙げられるが、強度と耐久
性の観点から、フッ素樹脂系などの有機合成樹脂製を用
いることが好ましい。
置にリフレクターを備えることにより、自然光や人工光
を集光して効率的に光触媒材料に供給することができ、
また、リフレクターの反射を利用して前記の光源と対向
する方向からも光を供給することができるため、水処理
を一層効率的に行うことができる。図3は、本発明の水
処理装置21の多孔質体14を内部に配置した中空管2
0近傍にリフレクター22を設けた状態を示す斜視図で
ある。リフレクター22は、パイプの如き中空体の長さ
方向の全域に亘って利用し得るように設けられていて
も、図3に示すように中空管20近傍の一部にのみ設け
られていてもよい。
しうる場所に配置して用い、中空体20内の光触媒材料
を担持させた多孔質体14を光に暴露しながら中空体2
0内に通水することにより水処理を行うものである。
を用いて、光触媒材料として太陽光や蛍光灯の光等で光
触媒機能を発現する材料を選択して、水処理装置を構成
することにより、格別の光エネルギーの供給手段が不要
となり、長期間メンテナンスを行うことなく水処理能力
が持続するという利点を有する。
について説明する。水処理装置を外部光が利用できな
い、即ち、光の到達しない場所で使用する場合には、中
空体内部の光触媒材料を担持させた多孔質体表面に光エ
ネルギーを供給するための紫外線光源を配置して、紫外
線に暴露しながら該中空体内に通水して水処理を行う。
担持した多孔質体は、前記したものと同様であるが、こ
こで用いられる中空体の素材には特に制限はなく、光を
透過しない着色樹脂を含む有機合成樹脂材料や、金属、
セラミック等の無機系材料等を目的に応じて使用するこ
とができる。
どのような形状のものでも、どのような構成のものでも
よく、例えば、ブラックライト等の公知のものを任意に
使用することができる。
備えられていてもよいが、多孔質体表面に担持された光
触媒材料に効率よく光を供給するためには、多孔質体の
中央付近に配置されることが好ましい。このため、図4
に示すように、多孔質体14の断面中央付近に円柱状の
長孔24を設けて、この長孔24内に一般的な円柱形紫
外線ランプ26等を配置することが好ましい。図4は多
孔質体14の中央付近に紫外線光源26を配置した水処
理装置25を示す一部破断した斜視図である。
に示すように断面中央付近に紫外線光源26を配置した
多孔質体14を複数本、中空体の内部に配置することも
できる。図5は、中空管20内に、複数本の断面中央付
近に紫外線光源26を配置した多孔質体14を備えた水
処理装置中空管20の概略断面図である。
された紫外線光源からの光を効率的に利用するため、内
部に光反射率の高いものを用いることが好ましい。具体
的には、内部を鏡面処理した金属管、内部に光反射率の
高い材料によるコーティング処理を行った樹脂管などが
挙げられる。
孔質体表面に担持された光触媒材料に、多孔質体中央付
近に配置された紫外線光源による光を適用しながら、通
水することにより、水処理を行う。
装置においても、水と光触媒材料との接触面において強
い酸化作用により、有害な有機物質の分解、微生物の細
胞膜を破壊する作用を発現する。このため、水の中に存
在するフェノール、エチレングリコール等の化合物は分
解され、また、光触媒材料に付着した水性生物の種子や
幼生体は生長を阻害され、水性生物のパイプ表面にへの
付着が防止される。また、この働きは活性酸素の寿命が
非常に短いことから光触媒の表面のみでおこり、表面か
ら離れた部位には影響を及ぼすことはなく、水系への影
響が極めて少ない。さらに、光触媒材料の担持体として
多孔質セラミックを使用しているため、耐久性にすぐ
れ、光触媒材料と水との接触面積が大きいため、効率よ
く水処理を行うことができる。
さ500mmの中空管内に、二酸化チタンを担持させた
アルミナ−シリカ系多孔質セラミックを配置した。
0mmにわたって配置した。この装置全体を太陽光に暴
露しながら、60リットル/時の流速で、一日に6時間
通水した。
イプの内部表面には藻類の発生及び水性生物の付着は殆
ど認められなかった。 (実施例2)二酸化チタンを担持させたアルミナ−シリ
カ系多孔質セラミックの断面中央付近に長孔を設け、紫
外線ランプを配置した 前記の紫外線ランプを備えた多孔質体を金属製の直径1
60mm、長さ600mmの中空管内に配置した。
ル/時の流速で、一日に6時間通水した。
イプの内部表面には藻類の発生及び水性生物の付着は殆
ど認められなかった。 (実施例3)実施例2で用いた水処理装置を用いて、フ
ェノールを混合した純水を紫外線ランプを点灯しなが
ら、12時間連続的に処理した。
較して大幅に減少しているのが確認された。
で、環境汚染の虞がなく、水生生物付着防止機能を発現
し、さらに、水の浄化を効率よく行い得るという優れた
効果を有する。
し、(A)は光触媒材料を表面に担持させた多孔質体の
斜視図であり、(B)は多孔質体内孔の拡大断面図であ
る。
置を示す斜視図である。
処理装置を示す一部破断した斜視図である。
数本備えた水処理装置の中空管の概略断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 立体的な網目構造を有する多孔質セラミ
ックの基材表面に光触媒活性を有する材料を担持させて
なる多孔質体を内部に配置した中空体を備え、 該中空体が紫外線を透過し得る素材で形成されることを
特徴とする水処理装置。 - 【請求項2】 前記中空体の近傍にリフレクターを配置
することを特徴とする請求項1記載の水処理装置。 - 【請求項3】 立体的な網目構造を有する多孔質セラミ
ックの基材表面に光触媒活性を有する材料を担持させて
なる多孔質体を内部に配置した中空体を備え、 該中空体内部に、さらに、該多孔質体に光エネルギーを
供給するための紫外線光源を配置することを特徴とする
水処理装置。 - 【請求項4】 前記紫外線光源を、前記多孔質体の断面
中央付近に形成された長孔内に配置することを特徴とす
る請求項3記載の水処理装置。 - 【請求項5】 前記光触媒機能を有する材料が、二酸化
チタン、酸化亜鉛、炭化ケイ素及びこれらの混合物から
選択されることを特徴とする請求項1乃至4記載の水処
理装置。 - 【請求項6】 前記多孔質体を構成するセラミックが、
アルミナ−シリカ系セラミックであることを特徴とする
請求項1乃至4記載の水処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7264145A JPH09105120A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 水処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7264145A JPH09105120A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 水処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09105120A true JPH09105120A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=17399092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7264145A Pending JPH09105120A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | 水処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09105120A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1173916A (ja) * | 1997-05-15 | 1999-03-16 | Houshin Kagaku Sangiyoushiyo:Kk | 電磁波殺菌装置及びその電磁波発生器 |
JP2005177742A (ja) * | 1997-05-15 | 2005-07-07 | Hoshin Kagaku Sangyosho:Kk | 電磁波発生器 |
DE202013105277U1 (de) * | 2013-11-21 | 2015-03-10 | Rgenau Industries Kg | Katalysatorträgerkörper |
JP2015116546A (ja) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | スタンレー電気株式会社 | 光触媒浄化装置 |
-
1995
- 1995-10-12 JP JP7264145A patent/JPH09105120A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1173916A (ja) * | 1997-05-15 | 1999-03-16 | Houshin Kagaku Sangiyoushiyo:Kk | 電磁波殺菌装置及びその電磁波発生器 |
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DE202013105277U1 (de) * | 2013-11-21 | 2015-03-10 | Rgenau Industries Kg | Katalysatorträgerkörper |
EP2875859A1 (de) | 2013-11-21 | 2015-05-27 | RGenau Industries KG | Katalysatorträgerkörper |
JP2015116546A (ja) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | スタンレー電気株式会社 | 光触媒浄化装置 |
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