JPH09206558A

JPH09206558A - ガス中の有害物質除去装置

Info

Publication number: JPH09206558A
Application number: JP8014612A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Sugihara; 慎一杉原
Original assignee: SHINNITSUKA KOSAN KK
Current assignee: SHINNITSUKA KOSAN KK
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス中の有害物質、特に、腐食成分、刺激性
成分、悪臭成分や青果・花卉の保存阻害物質など被酸化
性有害物質の除去装置を提供する。【解決手段】紫外線照射機構と、光触媒による有害物
質分解機構と、オゾン処理機構とを備えてなるガス中の
有害物質除去装置。【効果】ガス中の有害物質、特に、腐食成分、刺激性
成分、悪臭成分や青果・花卉の保存阻害物質など被酸化
性有害物質をほぼ完全に除去することができる。家庭用
や民生用の脱臭器として有効であるのみならず、半導体
工場等の産業用空気清浄装置として極めて有用。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス中の有害物
質、特に、腐食成分、刺激性成分、悪臭成分や青果・花
卉の保存阻害物質など被酸化性有害物質の除去装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体産業等のエレクトロニクス
産業の進歩に伴い、製造工場では、微細な塵埃だけでな
く、アンモニアや有機アミン等の塩基、硫黄酸化物や窒
素酸化物等の酸、硫化水素やメルカプタン等の腐食性物
質、炭化水素やハロゲン化炭化水素など各種物質の混入
を厳しく管理している。そこで、現在、製造工場の空間
自体をクリーンルーム化するため、空調設備に各種ガス
の除去を目的とする吸着剤やイオン交換膜を設置するこ
とが一般的になってきた。

【０００３】また、生活レベルの向上と生活環境に対す
る清潔指向から、工業的に発生する腐食性成分や悪臭成
分及び刺激成分のみならず、タバコ、カビ、その他悪臭
や硫黄酸化物や窒素酸化物等の車から発生するガスなど
健康被害をもたらす有害物質の除去が要求されるように
なってきた。

【０００４】これらの有害物質を除去する手段として
は、活性炭等の物理的吸着剤を使用したり、有害物質を
吸着分解する化学的吸着剤を使用することが一般的に行
われている。しかしながら、半導体産業等の産業分野に
おいても、ビル空調等の民生分野においても、これらの
吸着剤を使用するシステムは、吸着能力や分解能力が再
生できないので、除去能力に飽和点がくると取り替えな
ければならず、メンテナンスコストが高いという問題が
ある。

【０００５】吸着剤等の除去能力に飽和点がくる除去シ
ステムに代えて、紫外線照射でオゾンを発生させ、この
オゾンの酸化力によって有害物質を分解する除去システ
ムが採用されるようになった。しかしながら、アンモニ
ア、硫化水素、硫化メチル等の代表的ながす状悪臭物質
とオゾンとの反応速度定数は１．２×１０⁶ｍｏｌ^-1ｍ
ｉｎ^-1以下であり、数分以上の反応時間を要する。した
がって、家庭用冷蔵庫の脱臭用のように密閉系でしかも
処理量の少ない箇所には有効であっても、居室や工場で
の使用には無理がある。また、オゾン酸化装置を取り付
けると、オゾンの人体への有害作用の面からそれを分解
除去し、環境基準（０．０６ppm 以下）を満足させる必
要がある。それゆえ、オゾン発生機構とオゾン処理機構
（オゾン分解能及び／又はオゾン吸着能を有する物質）
をセットにして取り付ける必要がある。

【０００６】さらに、オゾン酸化に加えてラジカル酸素
を生成させ、このラジカル酸素の強力な酸化力により有
害物質の分解及び解裂を行わせ、さらに、触媒による有
害物質の分解とオゾン処理を行う複合システムが提案さ
れている（リアライズ社発行「オゾン利用の理論と実
際」３４９頁）。しかしながら、この複合システムで
も、有害物質によっては除去率が５０％程度のものもあ
り、満足できるものとは言い難い。

【０００７】さらにまた、酸化チタンに代表される半導
体の粉末を利用した光触媒を環境清浄化に使う提案も多
数されている。酸化チタン光触媒反応の特徴は、非常
に強い酸化力を利用すること、固体表面反応であるこ
と、光反応であることに要約され、の特徴でほとん
ど全ての物質を最終酸化状態まで酸化し、無害化できる
が、その一方、やの特徴が環境清浄化技術としてマ
イナス要因となっている。

【０００８】そのため、光触媒をガラスやセラミックス
タイル等の平面基板や、ガラスビーズやセラミックスボ
ール上にコーティングして、接触効率や光反応促進を図
っている。また、活性炭やゼオライト等の吸着剤と酸化
チタンを混合したハイブリッド光触媒の提案がされてい
る（触媒誌第３６巻第７号第５２４頁橋本和仁
外「光触媒による環境浄化」参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、ガス中の有害物質、特に、腐食成分、刺激性成
分、悪臭成分や青果・花卉の保存阻害物質など被酸化性
有害物質の除去装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者はガス中の有害
物質を除去する新しいシステムを探索した結果、オゾン
酸化システムと光触媒システムを結合した複合システム
が、各種有害物質を効率的に除去でき、しかも多量のガ
スを短時間に処理できることを見出し、本発明に到達し
た。すなわち、本発明は、紫外線発生機構と、光触媒に
よる有害物質分解機構と、オゾン処理物質によるオゾン
処理機構とを備えてなるガス中の有害物質除去装置であ
る。

【００１１】本発明のガス中の有害物質除去装置につい
て、本発明の概念を示す図１に基づき説明する。図１に
おいて、有害物質２を含むガス１は、本発明装置３に吸
引され、まず、紫外線発生機構４から生成するオゾン及
びラジカル酸素により、有害物質が一部無害化される。
ついで、紫外線発生機構４からの紫外線により励起され
た光触媒５により、さらに有害物質が無害化される。最
後に、オゾン処理物質６により、残存オゾンが分解又は
吸着され、また場合によっては、わずかに残った有害物
質の無害化が行われ、排出ファン７を介してクリーンエ
アー８として装置から放出される。

【００１２】以下、本発明を詳細に説明する。まず、本
発明において、紫外線発生機構とは、２００nm以下の紫
外線と２３０〜２７０ｎｍの紫外線の両方を発生する紫
外線ランプをいい、特に、合成石英ガラス製紫外線ラン
プがこの両方の波長の紫外線を強力に発生するので好ま
しい。なお、２７０ｎｍ以上の紫外線を含んでいても差
し支えない。紫外線ランプから発生する紫外線のうち、
２００nm以下の紫外線特に１８５nmの紫外線は大気中の
酸素をオゾンに変換してオゾン雰囲気を生成する。この
オゾンによってガス中の有害物質が一部酸化されて無害
化される。また、２３０〜２７０ｎｍの紫外線特に２４
５ｎｍの紫外線は、オゾンに作用してこれを酸素とラジ
カル酸素に変換する機能を有するのみならず、ガスに含
まれる細菌等の殺菌効果がある。さらに、後記する光触
媒を励起するものである。ラジカル酸素はオゾンよりは
るかに強力な酸化剤として作用し、ラジカル酸素との接
触により有害物質は効率的に無害化される。

【００１３】次に、本発明において、光触媒による有害
物質分解機構とは、０．５〜５ｅＶの禁止帯域、好まし
くは１〜３ｅＶの禁止帯域を有する半導体により、光触
媒反応を生起させて、有害物質を無害物質への酸化、分
解させる機構をいう。その作用としては、禁止帯域以上
のエネルギーの光照射により、価電子帯から伝導帯への
電子励起が生じ、価電子帯に正孔、伝導帯に電子が生成
する。これらの正孔及び電子が半導体表面に拡散等によ
り現れ、気相や液相での光触媒反応を行うことが知られ
ている。

【００１４】本発明に使用する半導体としては、前記禁
止帯域を有するものであればいずれも使用可能であり、
例えば、二酸化チタン、二酸化スズ、酸化亜鉛、三酸化
タングステン、チタン酸バリウム、酸化第二鉄等の金属
酸化物、例えば、硫化亜鉛、硫化カドミウム、硫化鉛、
セレン化亜鉛、セレン化カドセミウム等の金属カルコゲ
イド、例えば、シリコン、ゲルマニウム等の周期律表第
ＶＩ族元素、例えば、ガリウムリン、ガリウムヒ素、イ
ンジウムリン等の周期律表III-Ｖ族化合物半導体、例え
ば、ポリアセチレン、ポリチォフェン、ポリアニリン、
ポリビニルカルバゾール等の有機半導体などをあげるこ
とができる。

【００１５】また、上記の半導体に、ヒ素、リン、アル
ミニウム、ホウ素、ナトリウム、ハロゲン等の不純物を
ドープしたものも使用することができる。これらのう
ち、二酸化チタン、酸化亜鉛、三酸化タングステン等の
金属酸化物及びその混晶が好ましいが、特に、性能とコ
ストの両面から二酸化チタンが最も好ましい。これらの
半導体の表面に白金、パラジウム等の貴金属を担持した
り、活性炭や酸性白土等の吸着剤を併用してもよい。

【００１６】さらに、本発明において、オゾン処理物質
によるオゾン処理機構とは、前記のオゾン発生機構で生
成し有害物質の処理に消費されなかった残存オゾンを分
解するか吸着して無害化する機能を有する物質をいう。
かかるオゾン分解能及び／又はオゾン吸着能を有する物
質としては、例えば、二酸化マンガン、活性炭等があげ
られるが、特に、性能とコストの両面から、二酸化マン
ガンが最も好ましい。なお、オゾン処理機構では、オゾ
ン処理機能とあわせて有害物質を吸着したり、無害物質
に変換する機能をもっていても差し支えない。

【００１７】本発明で使用される光触媒物質及びオゾン
処理物質は、いずれも粉末状、顆粒状、又は粒状の触媒
や吸着剤等であってもよい。これらの触媒や吸着剤等
は、三角形状や四角形状あるいはハニカム状等の任意形
状の支持体に添着して、ガスとの接触性とガス流通性を
高めたものが好ましい。

【００１８】かかる支持体を構成する材料としては、ア
ルミニウムやステンレス等の金属あるいはセラミックス
でも、ポリプロピレン等の高分子系材料でもよい。特
に、加工及び触媒、吸着剤の添着の容易さから、ポリプ
ロピレン製不織布が好ましい。これらの触媒や吸着剤等
のフィルターへの添着方法は、高分子系接着剤又は無機
系接着剤による接着、焼結あるいは静電気等による公知
の添着方法が採用することができる。

【００１９】光触媒とオゾン処理物質は、装置の中に設
置される別個の支持体にそれぞれ添着してもよいし、同
一の支持体に両者を混合状態で添着してもよい。別個に
設置する場合、光触媒を添着した支持体を紫外線発生機
構側に設置し、その後にオゾン物質を添着したフィルタ
ーを設置する。この場合、紫外線発生機構を光触媒支持
体の前後に設置してもよい。必要に応じて、これらを添
着した支持体は複数設置してもよい。

【００２０】また、同一の支持体に両者を添着する場
合、光触媒は紫外線発生機構からの紫外線が照射された
ときその機能を発揮するので、同一の支持体にオゾン処
理物質と光触媒の両者を混合物として添着するか、ある
いは一枚の支持体にまずオゾン処理物質を添着し、この
上に光触媒を添着するのがよい。また、必要に応じて、
これらを添着した支持体を複数設置し、その前後に紫外
線発生機構を設置することもできる。

【００２１】

【発明の実施形態】本発明の実施形態として、これらの
機構を浄化する室内の空調設備に取り付けてもよいし、
また、空気清浄装置として独立した機器にしてもよい。
独立機器にあっては、上記の機構を函体に収納するが、
ガス取り入れ側に除塵用のフィルターを設置して、紫外
線発生機構や触媒等の汚染を防止するのが好ましい。

【００２２】

【作用】本発明では、まず、紫外線発生機構によって２
００nm以下の紫外線でオゾンを発生させ、このオゾンで
有害物質の一部を分解するとともに、２３０〜２７０ｎ
ｍの紫外線でオゾンを酸素とラジカル酸素に変換し、こ
のラジカル酸素で有害物質は効率的に無害化し、さら
に、光触媒機構で残余の有害物質をほぼ完全に分解し、
最後に、オゾン処理機構でオゾンを環境基準以下に処理
する。

【００２３】

【実施例】以下、実施例及び比較例により、本発明を更
に具体的に説明するが、本発明は実施例によってなんら
限定されるものではない。

【００２４】実施例１図２は、本発明の実施例に使用した装置を示す断面図で
あり、吸入口１１の直近に除塵フィルター１２が設置さ
れ、光触媒支持体１３及び１５の２層が紫外線ランプ１
４をはさんでそれぞれ設置され、さらにオゾン処理物質
支持体１６が設置され、排出ファン１７と排出口１８が
設置されている。紫外線ランプ１４には、合成石英ラン
プ（ニッポ電機株式会社製ＳＧＬ−５００（Ｚ））を使
用した。光触媒支持体１３及び１５には、ポリプロピレ
ン製不織布（東洋紡績株式会社製）に二酸化チタン（石
原産業株式会社製ＳＴ−３１）を１００ｇ／ｍ²の割合
で無機質系接着剤（東洋紡績株式会社製）により添着し
たものを使用した。また、オゾン処理物質支持体１６は
ポリプロピレン製不織布（東洋紡績株式会社製）に二酸
化マンガン系触媒粉末（堺化学工業株式会社製）を１０
０ｇ／ｍ²の割合で無機質系接着剤（堺化学工業株式会
社製）により添着したものである。有害物質として硫化
水素３ppm とアンモニアを３ppm を空気に添加し、この
有害物質含有空気をで図２の装置に供給した。空気触媒
比（光触媒支持体面積比）を０．７５ｍ³／ｍ²・分と
して、排出口１８からのクリーンエアーを採取し、分析
した結果、硫化水素の除去率が９７％、アンモニアの除
去率が９８％であることを確認した。また、１カ月間の
連続運転後もこの除去率は維持できた。

【００２５】実施例２実施例１と同様の装置で光触媒支持体を１５だけの一層
にして、空気触媒比を１．５ｍ³／ｍ²・分として同様
な試験を行った結果、硫化水素の除去率が８８％、アン
モニアの除去率が９０％であり、１カ月間の連続運転後
もこの除去率は維持されていた。

【００２６】比較例１実施例１と同様の装置で光触媒支持体１３及び１５を除
去して同様な試験を行った結果、硫化水素の除去率は８
１％であったが、アンモニアの除去率は５２％しかな
く、十分な脱臭効果を得ることができなかった。

【００２７】比較例２実施例１と同様の装置でオゾン処理物質支持体１６を除
去して同様な試験を行った結果、硫化水素の除去率が７
７％、アンモニアの除去率が８４％であり、また、排出
口１８からのクリーンエアーは強烈なオゾン臭があり、
実用に供しえないものであった。

【００２８】比較例３実施例１と同様の装置で、紫外線ランプの代わりに通常
の照明用蛍光ランプを設置して同様な試験を行った結
果、硫化水素の除去率が１３％、アンモニアの除去率が
１９％であり、有害物質はほとんど除去されなかった。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した本発明は、オゾン酸化シス
テムと光触媒システムを結合した複合システムにより、
ガス中の有害物質、特に、腐食成分、刺激性成分、悪臭
成分や青果・花卉の保存阻害物質など被酸化性有害物質
をほぼ完全に除去することができ、家庭用や店舗用の脱
臭器として有効であるのみならず、ビル空調設備に組み
込んだり、農水産物貯蔵設備の脱臭・鮮度維持装置や印
刷工場、化学工場、半導体工場等の産業用空気清浄装置
として極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の機能を示す概念図

【図２】本発明装置の実施例を示す断面図

【符号の説明】

１未処理エアー２有害物質３処理装置４紫外線発生機構５光触媒６オゾン処理物質７排出ファン８クリーンエアー１１吸入口１２除塵フィルター１３，１５光触媒支持体１４紫外線ランプ１６オゾン処理物質支持体１７排出ファン１８排出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外線照射機構と、光触媒による有害物
質分解機構と、オゾン処理物質によるオゾン処理機構と
を備えてなるガス中の有害物質除去装置。
【請求項２】紫外線照射機構が、２００nm以下の紫外
線と２３０〜２７０ｎｍの紫外線の両方を発生する紫外
線ランプである請求項１に記載のガス中の有害物質除去
装置。
【請求項３】光触媒が、０．５〜５ｅＶの禁止帯域を
有する半導体である請求項１に記載のガス中の有害物質
除去装置。
【請求項４】オゾン処理物質が、オゾン分解能及び／
又はオゾン吸着能を有する物質である請求項１に記載の
ガス中の有害物質除去装置。
【請求項５】光触媒を添着した層と、オゾン処理物質
を添着した層とを別個に備えてなる請求項１に記載のガ
ス中の有害物質除去装置。
【請求項６】光触媒とオゾン処理物質とが、同一層に
添着されてなる請求項１に記載のガス中の有害物質除去
装置。
【請求項７】オゾン処理物質の上に光触媒が添着され
てなる請求項１に記載のガス中の有害物質除去装置。