JPH10202255A - 光触媒を利用した水浄化装置 - Google Patents
光触媒を利用した水浄化装置Info
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- JPH10202255A JPH10202255A JP9008775A JP877597A JPH10202255A JP H10202255 A JPH10202255 A JP H10202255A JP 9008775 A JP9008775 A JP 9008775A JP 877597 A JP877597 A JP 877597A JP H10202255 A JPH10202255 A JP H10202255A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光触媒を利用した水浄化装置の浄化効率を向
上させる。 【解決手段】 光触媒を利用した水浄化装置において、
浄化しようとする水の流路に、光散乱粒子と光触媒とし
ての酸化チタン粒子とを含む混合流動床を設け、かつこ
の流動床に紫外線を照射するように紫外線照射装置を設
置する。又は、浄化しようとする水の流路に、光散乱粒
子と光触媒としての酸化チタン粒子とを充填した紫外線
透過性材料製の管を設け、かつこの管の周囲に紫外線照
射装置を設置する。
上させる。 【解決手段】 光触媒を利用した水浄化装置において、
浄化しようとする水の流路に、光散乱粒子と光触媒とし
ての酸化チタン粒子とを含む混合流動床を設け、かつこ
の流動床に紫外線を照射するように紫外線照射装置を設
置する。又は、浄化しようとする水の流路に、光散乱粒
子と光触媒としての酸化チタン粒子とを充填した紫外線
透過性材料製の管を設け、かつこの管の周囲に紫外線照
射装置を設置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒を利用した
水浄化装置に関する。より詳細には、汚れ成分を含む水
を光触媒と接触させ、紫外線を照射することにより光触
媒の作用によって汚れ成分を酸化分解して除去する水浄
化装置に関する。
水浄化装置に関する。より詳細には、汚れ成分を含む水
を光触媒と接触させ、紫外線を照射することにより光触
媒の作用によって汚れ成分を酸化分解して除去する水浄
化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】水の浄化システムとしては、活性炭等の
吸着剤を用いるもの、イオン交換樹脂を用いるもの、浸
透膜を用いるもの等の各種のシステムが用いられてい
る。これらのシステムでは、一定期間使用後は、吸着剤
等に吸着した水中の汚れ成分が飽和状態となり、浄化能
が低下するため、定期的に吸着剤等を交換する必要があ
る。
吸着剤を用いるもの、イオン交換樹脂を用いるもの、浸
透膜を用いるもの等の各種のシステムが用いられてい
る。これらのシステムでは、一定期間使用後は、吸着剤
等に吸着した水中の汚れ成分が飽和状態となり、浄化能
が低下するため、定期的に吸着剤等を交換する必要があ
る。
【０００３】このような問題を解決するため、光触媒を
利用した浄化システムが提案された。光触媒とは、光を
吸収してそのエネルギーを光を吸収しない反応物に与
え、反応を起こさせるものをいう。すなわち、この光触
媒は光エネルギーを吸収して励起され活性化し、汚れ成
分、特に有機物を酸化分解する。このように汚れ成分は
吸着されるのではなく分解除去されるため、この光触媒
を利用した浄化システムはメンテナンスフリーであり、
長期間にわたって使用できる。
利用した浄化システムが提案された。光触媒とは、光を
吸収してそのエネルギーを光を吸収しない反応物に与
え、反応を起こさせるものをいう。すなわち、この光触
媒は光エネルギーを吸収して励起され活性化し、汚れ成
分、特に有機物を酸化分解する。このように汚れ成分は
吸着されるのではなく分解除去されるため、この光触媒
を利用した浄化システムはメンテナンスフリーであり、
長期間にわたって使用できる。
【０００４】この光触媒を利用した水浄化装置として、
排水や汚水の流路に、光触媒である酸化チタン粒子を含
む流動床を設けたものが知られている。すなわち、汚水
を酸化チタン粒子の層に通過させ、この通過の間に紫外
線を照射することにより、酸化チタンの光触媒作用によ
って汚水中の汚れ成分を酸化分解しようとするものであ
る。
排水や汚水の流路に、光触媒である酸化チタン粒子を含
む流動床を設けたものが知られている。すなわち、汚水
を酸化チタン粒子の層に通過させ、この通過の間に紫外
線を照射することにより、酸化チタンの光触媒作用によ
って汚水中の汚れ成分を酸化分解しようとするものであ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この光触媒作用を向上
させるためには光触媒の量を増加させるか、又は照射す
る紫外線の量を増加することが考えられる。しかしなが
ら、光触媒は流動床において、その紫外線照射装置側の
表面付近のみが照射されるため、このような紫外線が照
射される一定面積内に入れることができる光触媒の量に
は限界がある。また光触媒量を増やしても、内部には紫
外線は到達せず、紫外線量を増加させても水の浄化能の
向上は困難である。光触媒を入れる流動床を大きくすれ
ばより多くの光触媒を用いることができるが、装置の設
計上、その大きさにも限度がある。光触媒の表面積を大
きくすれば、光触媒作用の向上が期待できるが、表面積
を大きくするためには光触媒の粒子を小さくする必要が
あり、水の流れによって流されてしまうという問題があ
る。
させるためには光触媒の量を増加させるか、又は照射す
る紫外線の量を増加することが考えられる。しかしなが
ら、光触媒は流動床において、その紫外線照射装置側の
表面付近のみが照射されるため、このような紫外線が照
射される一定面積内に入れることができる光触媒の量に
は限界がある。また光触媒量を増やしても、内部には紫
外線は到達せず、紫外線量を増加させても水の浄化能の
向上は困難である。光触媒を入れる流動床を大きくすれ
ばより多くの光触媒を用いることができるが、装置の設
計上、その大きさにも限度がある。光触媒の表面積を大
きくすれば、光触媒作用の向上が期待できるが、表面積
を大きくするためには光触媒の粒子を小さくする必要が
あり、水の流れによって流されてしまうという問題があ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに１番目の発明によれば、光触媒を利用した水浄化装
置において、浄化しようとする水の流路に、光散乱粒子
と光触媒としての酸化チタン粒子とを含む混合流動床が
設けられており、かつこの流動床に紫外線を照射するよ
うに紫外線照射装置が設置されている。
めに１番目の発明によれば、光触媒を利用した水浄化装
置において、浄化しようとする水の流路に、光散乱粒子
と光触媒としての酸化チタン粒子とを含む混合流動床が
設けられており、かつこの流動床に紫外線を照射するよ
うに紫外線照射装置が設置されている。
【０００７】また、２番目の発明では上記問題点を解決
するために、光触媒を利用した水浄化装置において、浄
化しようとする水の流路に、光散乱粒子と光触媒として
の酸化チタン粒子とを充填した紫外線透過性材料製の管
が設けられており、かつこの管の周囲に紫外線照射装置
が設置されている。
するために、光触媒を利用した水浄化装置において、浄
化しようとする水の流路に、光散乱粒子と光触媒として
の酸化チタン粒子とを充填した紫外線透過性材料製の管
が設けられており、かつこの管の周囲に紫外線照射装置
が設置されている。
【０００８】また、３番目の発明では上記問題点を解決
するために１番目もしくは２番目の発明において、前記
光散乱粒子の大きさが酸化チタン粒子の大きさよりも大
きく、かつ前記光散乱粒子の配合量が光散乱粒子と酸化
チタン粒子の合計量の70体積％以下とされている。
するために１番目もしくは２番目の発明において、前記
光散乱粒子の大きさが酸化チタン粒子の大きさよりも大
きく、かつ前記光散乱粒子の配合量が光散乱粒子と酸化
チタン粒子の合計量の70体積％以下とされている。
【０００９】照射された紫外線は、光散乱粒子同士を通
過するため、内部の光触媒まで導かれ、また流動床内も
しくは管内で四方に散乱するため、内部にまで紫外線が
導かれる。その結果、流動床もしくは管内の光触媒全体
が活性化され、水浄化能が向上する。
過するため、内部の光触媒まで導かれ、また流動床内も
しくは管内で四方に散乱するため、内部にまで紫外線が
導かれる。その結果、流動床もしくは管内の光触媒全体
が活性化され、水浄化能が向上する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を説
明する。図１において、１は光触媒、２は光散乱粒子、
３は汚水、そして４は紫外線照射装置である。光触媒１
は、酸化チタン（ＴｉＯ2)の粉末を無機系バインダーを
用いて造粒し、乾燥することにより製造した酸化チタン
粒子であり、その大きさは直径１〜３ｍｍであることが
好ましい。
明する。図１において、１は光触媒、２は光散乱粒子、
３は汚水、そして４は紫外線照射装置である。光触媒１
は、酸化チタン（ＴｉＯ2)の粉末を無機系バインダーを
用いて造粒し、乾燥することにより製造した酸化チタン
粒子であり、その大きさは直径１〜３ｍｍであることが
好ましい。
【００１１】光散乱粒子２は、図２に示すように、入射
した光を散乱する形状、例えば角柱、円柱、菱面体、立
方体等の形状を有することが好ましい。その材質として
は、紫外線透過性材料、例えば石英、ガラス、ＰＬＺＴ
（鉛ランタンジルコニウムチタン）等の透明セラミック
ス、アクリル等の透明高分子材料を用いる。また、その
大きさは、より多くの紫外線を光触媒層の内部にまで導
入するため、光触媒粒子の大きさよりも大きいことが好
ましい。
した光を散乱する形状、例えば角柱、円柱、菱面体、立
方体等の形状を有することが好ましい。その材質として
は、紫外線透過性材料、例えば石英、ガラス、ＰＬＺＴ
（鉛ランタンジルコニウムチタン）等の透明セラミック
ス、アクリル等の透明高分子材料を用いる。また、その
大きさは、より多くの紫外線を光触媒層の内部にまで導
入するため、光触媒粒子の大きさよりも大きいことが好
ましい。
【００１２】光散乱粒子の量は、光触媒と光散乱粒子の
総量を基準として20〜70％とすることが好ましい。20％
より少ないと、光散乱粒子を用いる効果が十分に得られ
ず、70％より多いと、光触媒の絶対量が少なくなり、汚
れ成分の浄化能が十分に得られないことがあるからであ
る。
総量を基準として20〜70％とすることが好ましい。20％
より少ないと、光散乱粒子を用いる効果が十分に得られ
ず、70％より多いと、光触媒の絶対量が少なくなり、汚
れ成分の浄化能が十分に得られないことがあるからであ
る。
【００１３】光触媒は350 〜400nm の波長により活性化
されるため、この範囲の波長の紫外線を放出する紫外線
照射装置４を用いる、具体的には、水銀ランプ、キセノ
ンランプ、蛍光灯、太陽光等を用いることができる。こ
の紫外線の照射量は、流動床中の光触媒の量、あるいは
流体中の汚れ成分の量によっても異なり、光触媒の活性
化を最大にする量で用いることが好ましい。
されるため、この範囲の波長の紫外線を放出する紫外線
照射装置４を用いる、具体的には、水銀ランプ、キセノ
ンランプ、蛍光灯、太陽光等を用いることができる。こ
の紫外線の照射量は、流動床中の光触媒の量、あるいは
流体中の汚れ成分の量によっても異なり、光触媒の活性
化を最大にする量で用いることが好ましい。
【００１４】図３に、本発明の浄化装置の他の態様を示
す。図３において、５は光触媒、６は光散乱粒子、７は
紫外線照射装置、８は浄化タンク、９は汚水タンク、10
はポンプ、11はポンプ制御器、12は汚れセンサ、そして
13は紫外線透過性管を示す。光触媒５、光散乱粒子６、
及び紫外線照射装置７は図１において用いたものと同じ
である。光触媒５及び光散乱粒子６を紫外線透過性管13
に充填し、汚水タンク９からポンプ10により浄化しよう
とする汚水を流す。紫外線透過性管13の構成材料は、紫
外線透過性であればよく、例えば上記の光散乱粒子の構
成材料である石英、ガラス、透明セラミックス、アクリ
ル等の透明高分子材料等を用いることができる。汚水が
管13を流れる間に紫外線照射装置７から紫外線を照射す
る。汚水中の汚れを汚れセンサ12により検知し、その出
力によりポンプ制御器11によってポンプ10を制御し、汚
水の流速を制御し、又は新たな汚水を管13に供給する。
浄化された汚水は浄化タンク８に戻され、排水され、必
要により再び管13に循環される。
す。図３において、５は光触媒、６は光散乱粒子、７は
紫外線照射装置、８は浄化タンク、９は汚水タンク、10
はポンプ、11はポンプ制御器、12は汚れセンサ、そして
13は紫外線透過性管を示す。光触媒５、光散乱粒子６、
及び紫外線照射装置７は図１において用いたものと同じ
である。光触媒５及び光散乱粒子６を紫外線透過性管13
に充填し、汚水タンク９からポンプ10により浄化しよう
とする汚水を流す。紫外線透過性管13の構成材料は、紫
外線透過性であればよく、例えば上記の光散乱粒子の構
成材料である石英、ガラス、透明セラミックス、アクリ
ル等の透明高分子材料等を用いることができる。汚水が
管13を流れる間に紫外線照射装置７から紫外線を照射す
る。汚水中の汚れを汚れセンサ12により検知し、その出
力によりポンプ制御器11によってポンプ10を制御し、汚
水の流速を制御し、又は新たな汚水を管13に供給する。
浄化された汚水は浄化タンク８に戻され、排水され、必
要により再び管13に循環される。
【００１５】
実施例１ 粒径30nmの酸化チタンの粉末に無機系バインダー（オル
ガノシロキサン）を加えて造粒し、乾燥することにより
直径２ｍｍの球形の光触媒用酸化チタン粒子（以下光触
媒とする）を製造した。次に、直径３ｍｍの多角形の石
英片を光散乱粒子として光触媒と混合した。この際、光
触媒：光散乱粒子は体積比で４：６とした。この混合物
を水槽（１５×１５×２０ｃｍ）に厚さ３ｃｍにひき、
ここに汚水として水100ml に対し水性インクを２ｍｌ加
えたものを４ml入れ、前記混合物と混合した。次いで、
この水槽の上方から紫外線ライト（５Ｗ、360 〜400nm)
を照射した。経時的に汚水をサンプリングし、その光透
過率を測定した。また、比較として、光散乱粒子を加え
ず、等量の光触媒を用いて同様に実験を行い、光透過率
を測定した。この結果を図４に示す。
ガノシロキサン）を加えて造粒し、乾燥することにより
直径２ｍｍの球形の光触媒用酸化チタン粒子（以下光触
媒とする）を製造した。次に、直径３ｍｍの多角形の石
英片を光散乱粒子として光触媒と混合した。この際、光
触媒：光散乱粒子は体積比で４：６とした。この混合物
を水槽（１５×１５×２０ｃｍ）に厚さ３ｃｍにひき、
ここに汚水として水100ml に対し水性インクを２ｍｌ加
えたものを４ml入れ、前記混合物と混合した。次いで、
この水槽の上方から紫外線ライト（５Ｗ、360 〜400nm)
を照射した。経時的に汚水をサンプリングし、その光透
過率を測定した。また、比較として、光散乱粒子を加え
ず、等量の光触媒を用いて同様に実験を行い、光透過率
を測定した。この結果を図４に示す。
【００１６】図４に示すように、光散乱粒子を混入させ
ることにより、短時間で汚水を浄化することができる。
これは、光散乱粒子を混入させない場合、紫外線が照射
される上層部分の光触媒のみが機能するのに対し、光散
乱粒子を混入させることにより水槽中の光触媒全体に紫
外線を導入することができ、水槽内の光触媒全体が機能
するためであると考えられる。
ることにより、短時間で汚水を浄化することができる。
これは、光散乱粒子を混入させない場合、紫外線が照射
される上層部分の光触媒のみが機能するのに対し、光散
乱粒子を混入させることにより水槽中の光触媒全体に紫
外線を導入することができ、水槽内の光触媒全体が機能
するためであると考えられる。
【００１７】実施例２ 光散乱粒子と光触媒の配合率を変化させることを除き、
上記実施例１と同様に実験を行い、１０時間浄化後の浄
化された汚水の光透過率を測定した。光散乱粒子の配合
率（光散乱粒子と光触媒の総量に対する光散乱粒子の体
積％）に対する光透過率を図５に示す。この結果より、
光散乱粒子の配合割合は20〜70％が好ましい。
上記実施例１と同様に実験を行い、１０時間浄化後の浄
化された汚水の光透過率を測定した。光散乱粒子の配合
率（光散乱粒子と光触媒の総量に対する光散乱粒子の体
積％）に対する光透過率を図５に示す。この結果より、
光散乱粒子の配合割合は20〜70％が好ましい。
【００１８】実施例３ 光散乱粒子の粒径を変化させることを除き、上記実施例
１と同様に実験を行い、１０時間浄化後の浄化された汚
水の光透過率を測定した。光散乱粒子の粒径に対する光
透過率を図６に示す。この結果より、光散乱粒子の粒径
は３〜４ｍｍであることが好ましい。
１と同様に実験を行い、１０時間浄化後の浄化された汚
水の光透過率を測定した。光散乱粒子の粒径に対する光
透過率を図６に示す。この結果より、光散乱粒子の粒径
は３〜４ｍｍであることが好ましい。
【００１９】実施例４ 汚水として、屋外の冷却用貯水池内の水を用い、実施例
１と同様にして光透過率を測定した。純粋の光透過率を
100 として、浄化時間に対する光透過率を図７に示す。
図４に示した結果と同様に、光散乱粒子を混入させるこ
とにより、浄化能が向上した。
１と同様にして光透過率を測定した。純粋の光透過率を
100 として、浄化時間に対する光透過率を図７に示す。
図４に示した結果と同様に、光散乱粒子を混入させるこ
とにより、浄化能が向上した。
【００２０】
【発明の効果】光触媒に所定量の光散乱粒子を混入させ
ることにより、この混合物に紫外線を照射すると、この
紫外線は光散乱粒子同士を通過して混合物の内部にまで
導かれ、また、光散乱粒子により紫外線は四方に散乱さ
れる。その結果、光触媒全体が紫外線に照射されること
になり、光触媒全体が活性化され、その作用の効率を高
めることができる。
ることにより、この混合物に紫外線を照射すると、この
紫外線は光散乱粒子同士を通過して混合物の内部にまで
導かれ、また、光散乱粒子により紫外線は四方に散乱さ
れる。その結果、光触媒全体が紫外線に照射されること
になり、光触媒全体が活性化され、その作用の効率を高
めることができる。
【図１】流動床中に光触媒と光散乱粒子を用いた本発明
の水浄化装置の略断面図である。
の水浄化装置の略断面図である。
【図２】光散乱粒子内における紫外線の流れを示す略図
である。
である。
【図３】紫外線透過性の管に光触媒と光散乱粒子を充填
した本発明の水浄化装置の略断面図である。
した本発明の水浄化装置の略断面図である。
【図４】浄化時間に対する浄化された水の光透過率を示
すグラフである。
すグラフである。
【図５】流動床中の光散乱剤の配合割合に対する浄化さ
れた水の光透過率を示すグラフである。
れた水の光透過率を示すグラフである。
【図６】流動床中の光散乱剤の粒径に対する浄化された
水の光透過率を示すグラフである。
水の光透過率を示すグラフである。
【図７】浄化時間に対する、冷却水用貯水池内の水の浄
化後の光透過率を示すグラフである。
化後の光透過率を示すグラフである。
１、５…光触媒 ２、６…光散乱粒子 ３…汚水 ４、７…紫外線照射装置 ８…浄化タンク ９…汚水タンク １０…ポンプ １１…ポンプ制御器 １２…汚れセンサ １３…紫外線透過性管
Claims (3)
- 【請求項１】 浄化しようとする水の流路に、光散乱粒
子と光触媒としての酸化チタン粒子とを含む混合流動床
が設けられており、かつこの流動床に紫外線を照射する
ように紫外線照射装置が設置されていることを特徴とす
る、光触媒を利用した水浄化装置。 - 【請求項２】 浄化しようとする水の流路に、光散乱粒
子と光触媒としての酸化チタン粒子とを充填した紫外線
透過性材料製の管が設けられており、かつこの管の周囲
に紫外線照射装置が設置されていることを特徴とする、
光触媒を利用した水浄化装置。 - 【請求項３】 前記光散乱粒子の大きさが酸化チタン粒
子の大きさよりも大きく、かつ前記光散乱粒子の配合量
が光散乱粒子と酸化チタン粒子の合計量の70体積％以下
であることを特徴とする、請求項１または２記載の光触
媒を利用した水浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9008775A JPH10202255A (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 光触媒を利用した水浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9008775A JPH10202255A (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 光触媒を利用した水浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10202255A true JPH10202255A (ja) | 1998-08-04 |
Family
ID=11702269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9008775A Pending JPH10202255A (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 光触媒を利用した水浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10202255A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006083218A1 (en) * | 2005-02-03 | 2006-08-10 | Wallenius Water Aktiebolag | Method for treating liquids |
| CN102701544A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-03 | 河海大学 | 一种外挂式光催化-生物流化床反应器 |
| WO2013153728A1 (ja) * | 2012-04-13 | 2013-10-17 | パナソニック株式会社 | 紫外線殺菌装置 |
-
1997
- 1997-01-21 JP JP9008775A patent/JPH10202255A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006083218A1 (en) * | 2005-02-03 | 2006-08-10 | Wallenius Water Aktiebolag | Method for treating liquids |
| WO2013153728A1 (ja) * | 2012-04-13 | 2013-10-17 | パナソニック株式会社 | 紫外線殺菌装置 |
| CN102701544A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-03 | 河海大学 | 一种外挂式光催化-生物流化床反应器 |
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