JPS6340705A

JPS6340705A - 光触媒によりオゾンを製造する方法及びその装置

Info

Publication number: JPS6340705A
Application number: JP61182636A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fujii; 敏昭藤井
Original assignee: Ebara Research Co Ltd
Current assignee: Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1986-08-05
Filing date: 1986-08-05
Publication date: 1988-02-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、オゾンの製造方法並びにその製造装置に関す
る。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来、オゾン発生方法としては、一段に絶縁体を隔てて
２つの電極を配置し、この電極間に超高圧の交流電圧を
かけ無声放電を起こし、発生した高エネルギー電子によ
り空気中の酸素分子を励起し、該励起酸素分子と非励起
酸素分子との反応によりオゾンを発生せしめる方法があ
る。しかし、この方法には、オゾンの発生効率がきわめ
て低く、回路の絶縁構成がむつかしいので装置が複雑か
つ大型化するという欠点がある。又他の方法として、酸
素含有流体に紫外線照射を行うことによりオゾンを発生
せしめる方法がある。しかし、この方法には、発生効率
がきわめて低く、発生したオゾンの濃度が低いという欠
点がある。また、酸素含有流体に、放射線照射を行うこ
とによりオゾンを発生せしめるる。

そしてオゾンはその酸化作用が強く、酸化の外脱臭、脱
色或いは殺菌剤等として効果的なものであり、且つその
利用分野も下記の表−１に示す如く広範囲にわたるもの
であるが、従来法においては前に述べ之如く、オゾンの
発生効率が悪く、また簡易な装置がないため、実用の域
に達していなかった。

表　　−１〔発明の目的〕本発明は、酸素及び／又は過酸化水素含有ガスから比較
的簡便な装置を用いて効率良くオゾンを製造する方法を
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は、１、　紫外線及び／又は放射線の照射下に光触媒上に酸
素及び／又は過酸化物含有ガスを通すことを特徴とする
オゾンの製造方法、及び２　流体供給口から流体取出し
口までの流体流路上に、酸素及び／又は過酸化物含有流
体供給部、光触媒部及び該光触媒上への紫外線及び／又
は放射線照射部を設けてなるオゾン製造装置である。

以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第１図は、１例として酸素含有流体に紫外線照射を行う
方法及びその装置の概略図を示す。

酸素含有流体は、該流体送入口１より所定の流量、流速
で光触媒材２上に送られる。

電場を形成している。

光触媒材は、光照射又は放射線照射によシ励起され、酸
化作用を奏するものであれば何れでも良い。通常半導体
材料は効果的でめり容易に入手出来、加工性も良いこと
から好ましい。

効果や経済性の面から、Ｓｓ、　　Ｇｓ、　　８１゜Ｔ
ｉ、　　Ｚｎ、　　Ｃｕ、　　Ａｌ、　　Ｓｎ、　　Ｇ
ａ、　　工ｎｒ、　　Ｐ。

Ａｇ、　　８ｂ、　　Ｏ，（１！ａ、　　Ｓ、　　Ｔｅ
　　のいずれか、又はこれらの化合物、又は合金、又は
酸化物が好ましく、これらは単独で、又二種類以上を複
合して用いる。

例えば、元素としてはＳｉ、　　Ｇｅ、　　Ｓｅ、化合
物としてはＡＬＰ、　　ＡｔＡｓ、　　Ｇａｐ、　　Ａ
４Ｓｂ、ＧａＡｓ。

■ｎＰ、　　Ｇａｒｂ、　　工ｎＡｓ、　　■ｎｓｂ、
　　ＯｄＳ、　Ｃａ５ｅ。

ＣｄＴｅ　、　　酸化物としてはＴｉＯ２，ＺｎＯ，Ｃ
ｕ２Ｏ。

Ｃｕ２Ｓ　　がある。

放電電極４の材料及び構造は通常の荷電装置に使用され
ているもので良く、一般にタングステン線が用いられる
。

これらの材料は、光照射やオゾンによる劣化を考慮し、
空気中での加熱処理、薬品処理、金属薄膜の蒸着、Ｔｉ
Ｏ２などの安定な半導体で表面コーティングなどを行い
長期間にわたっての安定な材料とすることが出来る。

本例での電場は、放電電極４と光触媒材２で形成してい
るが、光触媒材２を放電電極として兼用せしめても良い光触媒材２の形状は本例では酸素含有流体が通過出来る
構造となっており、網目状であるが装置の形式などによ
り板状、粒状、プリーツ状等何れでも良い。又、担体に
担持して用いることが出来る。これによシ任意の構造の
ものとすることが出来る。

電場として印加する電圧は０．１〜３０　ＫＶ　。

好ましくはｃＬ１〜２０　ＫＶであシ、該電圧は装置の
形式、使用する電極、材質、構造成いは効率等により異
なる。

例えば、オゾンの生成反応を主に光触媒反応に依存する
場合の印加電圧は、通常０．１〜５ＫＶで行い、又光触
媒反応に放電化学反応を併用する場合の印加電圧は２〜
３０　ＫＶで行う。この場合の放電形式は無声放電、ア
ーク放電、コロナ放電、グロー放電の領域が利用できる
。

供給された酸素は、先触媒材近傍にて酸化作用を受はオ
ゾンに変換され、発生したオゾンを含む流体はオゾン発
生装置上部取出口５より回収される。

オゾンの生成は、低温で効果が上がる。この−１によシ導入された冷媒によりジャケット７の壁面８により
冷却される。

導入された冷媒は冷媒排出口９よシ排出される。

冷媒の種類は、通常の冷媒をオゾン発生の条件、構造、
効率、経済性、希望する回収オゾン濃度等により適宜選
択して使用することが出来る。

例えば、オゾン生成量が比較的少なくて良い場合は水冷
程度、場合によっては空冷程度で良いし、又逆にオゾン
生成量を多くしたい場合はフロン等を用い低温にするこ
とで達成出来る。

ランプによる温度上昇を防ぐために、ランプ側面に冷却
部を付設してもよい。

紫外線及び／又は放射線の照射手段は従来周知の方法が
適用出来、光触媒材が照射により励起状態（酸化作用を
なし得る状Ｂ）となるように行えば良い。

例えば、紫外線は、光触媒材の材料、種類によシ定まる
光吸収領域の波長を放出するランプを選べば良い。Ｔｌ
Ｏ２の場合は、光吸収が近紫外部にあるため近紫外部の
波長の光を放出するランプを使用する。

光源は、水銀灯、水素放電管、キセノン放電管、ライマ
ン放電管などを適宜利用する。

放射線としてはα線、β線、γ線などが用いられ、照射
手段としてコバルト６θ、セシウム１３７、ストロンチ
ウム９０などの放射性同位元素、又は原子炉内で作られ
る放射性廃棄物及びこれに適当な処理加工した放射性物
質を線源として用いる方法、原子炉を直接線源として用
いる方法、電子線加速器などの粒子加速器を用いる方法
などを利用する。

電子線照射を行う場合は、低出力で行うことで、高密度
な照射が出来効果的となる。加速′電圧は、５００に７
以下、好ましくは、５０ＫＶ〜３００　ＫＶ　である。

本例では、酸素含有流体（酸素ガス）を用いた場合を示
したが、過酸化物、例えば過酸化水素を用いても、同様
に行うことが出来る。この場合、過酸化水素の供給は、
本発明者がすでに提案した噴霧による方法を用いること
が出来る。

酸素と過酸化物の混合物含有ガスを用いうるのは当然で
ある尚、流体入口部、光触媒部、紫外線又は放射線照射部、
電場の位置は限定されるものでなく、オゾン発生装置の
形式、構造（例、気流の流れ方法、気流と触媒の接触方
法）、大きさ、経済性等で適宜決めることが出来る。

尚、本例ではオゾン発生装置として、オゾンを得るもの
であるが、気流として、水溶液状処理試料（例、下水、
し尿、プール水）Ｋ酸素及び／又は過酸化物を供給し、
同様に行うことで、オゾンが発生し、この場合、オゾン
発生と同時にオゾンによる殺菌処理等を行うことも出来
ることは言う迄もない。

つぎに本発明の実施例を記載する。

実施例−１− 第１図に示した内容積ｏＩｔのオゾン発生器（実施例で
は、右半分の構成）を用いて、酸素１ｔ／ｍｉｎ、　　
過酸化水素水５　ｍｌ／　ｍ　ｉ　ｎ　　を供給し、紫
外線照射、又は放射線照射を行い、オゾンの発生量ｆ：
調べた。

ただし、触媒はＴ　ｉ　ｏ、　、紫外線は水銀ランプ（
４０Ｗ）放射線はコバルト６０　（ｓｏｘｌｏ”ｅｖ／
７）を用い照射した。又、電場の印加電圧は２　ＫＶ。

冷却温度は１℃であった。過酸化水素水の供給は下方に
超音波発振器（Ｉ　ＭＨ２の振動子）を設置し、噴霧状
で行い上方オゾン取出口から吸引ポンプで吸引した。

〔発明の効果〕

１、　光触媒材に紫外線及び／又は放射線照射しながら
酸素及び／又は過酸化物を通すことによυ、 ■　オゾン生成量が増加した。

２、　電場において上記反応を行うことによす■　オゾ
ン生成が促進された。

五　水中に光触媒材を設置し、紫外線及び／又は放射線
を照射することによシ、 ■　水溶液状試料の直接的な処理（例、し尿、下水の脱
臭、脱色処理、プール水の殺菌処理）を行うことができ
る。

■　この場合、いったんオゾンを作シ、作用させる方法
に比べ装置が簡易となり、経済的に有利となった。

４、　照射方式などの形式や構造等により、小型〜中型
〜大型規模まで用途により使い分は出来る。適用の用途
、分野が広範囲となった。

例えば、一般に紫外線照射は小〜中型の民生用、放射線
照射は中〜大型の工業的利用に使用する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のオゾン発生装置の概略断面図を示す。１・・・酸素含有流体送入口、２・・・光触媒、５・・
・紫外線ランプ、４・・・放電電極、５・・・オゾン取
出口、６・・・冷媒入口、９・・・冷媒出口。

Claims

【特許請求の範囲】１、紫外線及び／又は放射線の照射下に光触媒上に酸素
及び／又は過酸化物含有ガスを通すことを特徴とするオ
ゾンの製造方法。２、光触媒が半導体材料よりなるものである特許請求の
範囲第１項記載の方法。３、光触媒がＳｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｓ
ｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｃ、Ｃｄ、Ｓ
、Ｔｅ及び／又はその化合物よりなる群から選ばれた一
種又は二種以上の複合材よりなる特許請求の範囲第２項
記載の方法。４、紫外線及び／又は放射線の照射を電場をかけながら
実施する特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載
の方法。５、電場の電圧が０．１〜３０ＫＶである特許請求の範
囲第４項記載の方法。６、流体供給口から流体取出し口までの流体流路上に酸
素及び／又は過酸化物含有流体供給部、光触媒部及び該
光触媒上への紫外線及び／又は放射線照射部を設けてな
るオゾン製造装置。７、触媒上への紫外線及び／又は放射線照射部に電場を
設けてなる特許請求の範囲第６項記載の装置。