(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と
前記光源からの光を散乱させる光散乱部材と
を含む光散乱装置、および
前記光散乱装置の周囲に充填された光触媒体
を含む液体浄化装置であって
前記光散乱部材は円柱状の透明材料成形体であり、
前記光散乱部材は、前記円柱の一の底面の少なくとも一部を底面とする円錐状または円錐台形状のくぼみを有し、
前記光源は、前記円錐または円錐台形の底面の中心から前記円柱のもう一方の底面に向かって円柱の軸と平行に伸びた線上に設けられ、
前記光源からの光は前記円錐または円錐台形の底面方向へ照射され、かつ前記くぼみに設けられた反射膜により散乱され、
前記光触媒体は担体に担持された光触媒を含み、かつ液体媒体に浸漬されていることを特徴とする液体浄化装置。
【請求項２】
前記担体は多孔質体であることを特徴とする請求項１に記載の液体浄化装置。
【請求項３】
前記担体は、銀酸化物、銅酸化物またはこれらの混合物のいずれかをさらに担持していることを特徴とする請求項１または２に記載の液体浄化装置。
【請求項４】
前記光散乱装置の発光分布が、頭頂を０°とした際に、−８０°〜８０°の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の液体浄化装置。
【請求項５】
前記円錐状または円錐台形状のくぼみが、その側面図において頂点と母線とで形成される角度が３５°〜６０°であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の液体浄化装置。
【請求項６】
前記光源の発光波長が３５０ｎｍ〜４７０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体浄化装置。
【請求項７】
前記光触媒がアナタース型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、窒素ドープ型酸化チタン、硫黄ドープ型酸化チタン、酸化タングステン、およびそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体浄化装置。
【請求項８】
前記光触媒が、白金、パラジウム、銅、鉄およびそれらの混合物からなる群から選択される助触媒をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の液体浄化装置。
【請求項９】
前記多孔質体が三次元網目構造を有し、空孔率が５０％以上、見かけ比重が０．６ｇ／ｃｍ３以下および空孔径が１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２〜８のいずれか一項に記載の液体浄化装置。
【請求項１０】
前記多孔質体が、アルミナ、コーディエライト、炭化ケイ素、シリカ、シリカ・アルミナ複合体、粘土からなる群から選択される１種以上の材料からなることを特徴とする請求項２〜９のいずれか一項に記載の液体浄化装置。
【請求項１１】
前記光散乱装置が複数個設置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体浄化方法およびその装置に関し、特に養液栽培装置の養液浄化に用いる養液浄化装置に関する。本発明の液体浄化装置は、例えば、水耕栽培等の養液栽培において、養液中の病原菌等の繁殖を抑制するとともに植物の根から排出される生育阻害物質を除去するために利用される。
【背景技術】
【０００２】
前記養液栽培とは、ビニールハウスにおいて、土壌を用いず固形の培地や水中に根を形成する方式で、適切な成分濃度に調整された培養液（養液）を間欠的に供給する栽培方法である。この養液栽培の中で、培地としてロックウール等を利用する方式があり、トマトやメロン、イチゴ等の栽培に盛んに使われている。しかしながら、病原菌の予防や生育阻害物質の蓄積防止のために、養液は、循環使用ではなく、１回使用するだけで廃棄している。そのため、必要以上の養液を供給しないように少ない養液量で栽培しており、植物に必要な栄養が十分でないという問題がある。
【０００３】
そこで、養液を循環使用するために、殺菌および生育阻害物質の分解をおこなう目的で、光触媒が注目されている。光触媒は、熱を必要とせず、室温で紫外線を利用して、殺菌および有機物の分解に効果があることが分かっており、簡単な装置で効果を得ることが期待されている。
【０００４】
特許文献１は、ビニールハウス内で使用した農業用液体をビニールハウス外に設置した光触媒を敷き詰めた野外水槽に集め、太陽光を利用した光触媒反応により、農業用液体を殺菌および有害物質の分解をおこない、再びビニールハウス内に戻すシステムを提案している。しかし、太陽光を利用する為に屋外に広大な水槽を設置するため、どこででも利用できるシステムとはいえず、屋外の天気によって、処理能力も左右されるという問題点がある。
【０００５】
特許文献２には、水耕栽培の培養液の循環用の遮光タンク内の壁面に光触媒を塗布し、人工光源から紫外線を照射する装置を提案している。しかし、光触媒が存在するのは、壁面の薄い層だけであり、光触媒と流体の接触面積が少ないため、培養液の浄化に時間がかかるという問題がある。
【０００６】
特許文献３には、液体の浄化装置として、光触媒フィルターを水路に設置し、光触媒フィルターと対面するように二次元的に配置された光源が設置され、さらに、光源が周期的に点滅するような装置を提案している。しかし、光源は光触媒フィルターの片面のみにあり、さらに、フィルターの厚みによっては、フィルター内部の光触媒には光が届かないために、光触媒が全て有効に利用されないという問題がある。この問題は、二次元的な光源を利用する限り生じることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−８２０９５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７２５３９号公報
【特許文献３】特開２００９−９０２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は以上の事情に鑑みなされたもので、その目的は、光触媒を用いた液体浄化方法において、エネルギー消費量を低減させると共に浄化能力を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、
光源と
前記光源からの光を水平方向にまで散乱させる光散乱部材と
を含む光散乱装置、および
前記光散乱装置の周囲に配置された光触媒体
を含む液体浄化装置であって、前記光触媒は担体に担持され、かつ液体媒体に浸漬されていることを特徴とする液体浄化装置を使用することにより、効率的に液体媒体の殺菌および有害物質の分解ができることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明により、養液栽培において養液の殺菌および有害物質を効率的に分解し、循環使用することができた。
【００１０】
上記光触媒体は、空孔率５０％以上の多孔質成形体に光触媒を塗布したものであり、光触媒としてアナタース型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン、窒素ドープ型酸化チタン、硫黄ドープ型酸化チタン、酸化タングステン等を使用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による液体浄化装置は、液体媒体流路内に発光ダイオードおよび光触媒体を設置することにより、光触媒体を三次元的に利用することが可能となり、高い効率で養液を浄化することが可能である。この液体浄化装置を使用することにより、ハウスの養液栽培で使用される養液中の殺菌および生育阻害物質の分解が可能となり、循環型養液栽培が可能となる。これにより、養液の減量化と処理費用の低減および作物の収量増加が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明において好適に使用される液体浄化装置の概略図である。
【図２】本発明において好適に使用される光散乱装置の概略図である。
【図３】本発明において好適に使用される液体浄化装置の概略図である。
【図４】従来技術の液体浄化装置の概略図である。
【図５】実施例１の光散乱装置の配光分布（ａ）と比較例１の光散乱装置の配光分布（ｂ）である。
【図６】本発明の光散乱装置の光の散乱状態のシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、光源１１０と前記光源からの光を水平方向にまで散乱させる光散乱部材１２０とを含む光散乱装置１０、前記光散乱装置の周囲に配置された光触媒体２０、および光触媒体を浸漬する液体媒体３０を含む液体浄化装置に関する。図１は本発明の液体浄化装置の一実施形態の構成を示す。
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の単なる一例であって、当業者であれば、適宜設計変更可能である。
【００１５】
Ａ．光散乱装置
図２（ａ）は本発明の光散乱装置１０の一実施態様の構成を示す。本発明の光散乱装置１０は、光源１１０と前記光源からの光を水平方向にまで散乱させる光散乱部材１２０とを含む。
【００１６】
（光源）
光源１１０は光触媒反応に寄与しうる波長の光を発するものであれば限定されないが、好ましくは光の波長は、５００ｎｍ以下が好ましく、４５０ｎｍ以下がより好ましく、４１０ｎｍ以下がさらに好ましい。光源１１０の光は、光触媒を励起させて、菌の殺菌および有機物の分解のために必要であるため、光触媒が作用する波長域を含む。光触媒としてアナタース型酸化チタンおよびブルッカイト型酸化チタンを用いる場合には、これらが紫外光のみ光を吸収するため、４００ｎｍ以下の波長を含む発光素子が用いられる。可視光を吸収できる可視光応答型光触媒を使用する場合は、５００ｎｍ以下、好ましくは４５０ｎｍ以下の波長を含む発光素子が用いられる。
【００１７】
光源１１０には、光触媒が作用する波長を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）、高圧水銀灯、水銀灯、ハロゲンランプ、キセノンランプ、冷陰極管、蛍光灯等を用いることができる。好ましくはＬＥＤである。いずれも市販の光源を用いることができる。
【００１８】
光源１１０にＬＥＤを用いる場合、発光素子１１１の形状は、リードフレームと一体化したカップ内にＬＥＤチップを実装した構造、セラミックや樹脂などで成型したパッケージの中にＬＥＤチップを実装した構造のいずれであってもよい。また、実装するＬＥＤチップは、複数でもよい。実装したＬＥＤの出力は３００ｍＷ以上、好ましくは５００ｍＷ以上、さらに好ましくは１０００ｍＷ以上である。
【００１９】
（光散乱部材）
光散乱部材１２０は、光源１１０からの光を反射して、光散乱装置１０の周りの光触媒体２０および液体媒体３０に低角度で光を照射するための部材である。
【００２０】
例えば、光源１１０に発光ダイオードを用いた場合、光源からの光の照射範囲は、４０°〜６０°程度であるため、従来、空気媒体中に光を散乱させる場合には、高屈折率を有するレンズ状の封止材を使用して、空気との屈折率の差により、照射範囲を広範囲としている。しかし、本発明のように液体媒体中に光を散乱させる場合は、液体媒体と樹脂との屈折率の差は大きくないため、照射範囲は空気中より遙かに狭くなる。
【００２１】
そこで、本発明は、光散乱部材１２０により、光源１１０から直線的に出てきた光を反射して、液体媒体中でも光の照射範囲を広範囲にした。例えば、本発明の光散乱部材１２０を光源１１０に用いた場合、相対強度５０％以上の光の分布が、頭頂を０°としたときに、−８０°〜８０°にすることができる。
【００２２】
本発明の一実施態様において、光散乱部材１２０は円柱状の透明材料成形体であって、光源１１０と接する面と対峙する面の少なくとも一部を底面とする直径Ｒ１を有する円錐状のくぼみ１２１を有し、該くぼみ１２１に反射膜１２２が設けられている（図２（ａ）参照）。反射膜１２２をくぼみ１２１に設けることにより、全方向に光を照射できる。
【００２３】
光散乱部材１２０に用いる材料は、光触媒に作用できる波長の光を透過することのできる透明材料であればよい。例えば、ガラス、石英、シリコ−ン樹脂、メチルペンテン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン等を用いることができる。
【００２４】
光触媒２００に可視光応答型光触媒を使用する場合は、４００ｎｍ以上の波長の光が透過できる透明樹脂が好ましい。アナタース型酸化チタンのように、紫外線で作用する光触媒を使用する場合は３５０ｎｍ以上の波長の光が透過できる樹脂が好ましい。３５０ｎｍの波長以上の光を透過できる樹脂は、シリコーン樹脂、メチルペンテン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等がある。
【００２５】
本発明の光散乱部材１２０において、くぼみ１２１には反射膜１２２が設けられている。反射膜１２２は光源からの光の全てを反射する全反射膜であってもよく、また光源からの光の一部を透過させる半反射膜であってもよい。反射膜１２２の材料は、これらに限定されないが、銀、すず、アルミニウムを用いることができる。好ましくはアルミニウムである。また、反射膜１２２の形成は、金属薄膜を形成する方法として一般によく知られている方法を用いることができる。例えば、アルミニウムの微細片を含有する塗料を塗る方法や、スパッタリングによるアルミニウムや銀を蒸着する方法があるが、特に限定はされない。
【００２６】
円錐状のくぼみ１２１の形状は、該円錐の側面図において、頂点１２３を中心とする中心角が３５°〜６０°であることが好ましく、４０°〜５５°がより好ましい。該中心角が、３５°より小さい場合は、光の照射範囲が上部に集中し、下部への光の照射量が少なくなる。また、該中心角が６０°を超える場合においても、上部に光の照射範囲が集中し、下部への光の照射量が少なくなる。
【００２７】
本発明の一実施態様において、光散乱部材１２０は、くぼみ１２１の円錐部分の直径Ｒ１と高さＬ１および光源１１０から該円錐の頂点１２３までの距離Ｌ２が、Ｒ１：Ｌ１：Ｌ２＝１：１：１であることが好ましい。
【００２８】
また、本発明において、円錐状のくぼみ１２１は、該円錐から直径Ｒ２を有する小円錐を切り取った円錐台形状１２１’であってもよい（図２（ｂ）参照）。この場合、Ｒ２はＲ１の１／４以下であることが好ましく、より好ましくは１／１０以下である。
【００２９】
（光散乱装置の形成）
本発明の光散乱装置１０は、上記光源１１０および光散乱部材１２０を含む。
【００３０】
光源１１０にＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤ発光素子１１１は、光散乱部材１２０を成形する際に該成形体に埋め込んでもよい。光散乱部材１２０を液体状の樹脂を鋳型内部で硬化させることにより成形する場合は、鋳型の液状の樹脂の内部にＬＥＤ発光素子１１１を埋め込んでから硬化させることができる。また、熱可塑性樹脂の場合、温度をかけて樹脂を溶融し、鋳型に流し込む時にＬＥＤ発光素子１１１を埋め込んでもよい。
【００３１】
また、ＬＥＤ発光素子１１１を、あらかじめ成形した光散乱部材１２０の下部に設置して、光散乱装置１０を形成してもよい。光散乱部材１２０を射出成形または鋳型を用いた成形等で作成し、くぼみ１２１の反対側にＬＥＤ発光素子１１１を取り付ける部分を作成しておくことにより、成形された光散乱部材１２０にＬＥＤ発光素子１１１を設置することができる。
【００３２】
Ｂ．光触媒体
光触媒体２０は前記光散乱装置１０の周囲に配置される。本発明の光触媒体２０は担体２１０に担持された光触媒２００を含む。
【００３３】
（光触媒）
光触媒２００には、紫外光域でのみ作用するタイプと可視光域でも作用できるタイプがある。紫外光域でのみ作用するタイプには、アナタース型酸化チタンおよびブルッカイト型酸化チタンがある。可視光域でも作用できる光触媒は、可視光応答型光触媒と呼ばれ、代表的な種類として、ルチル型酸化チタン、窒素ドープ型酸化チタン、硫黄ドープ型酸化チタン、酸化タングステン等がある。本発明では、紫外光域でのみ作用するタイプ、可視光域でも作用できるタイプのどちらの光触媒を使用してもよい。
【００３４】
また、光触媒は、耐熱性を高めるために、シリカを粒子表面に複合化してもよい。後述するように、光触媒２００を担体２１０に担持する場合、高分子系接着剤等の有機系のバインダーを使用する方法とシリカやアルミナ等の無機系のバインダーを使用する方法とがある。無機系のバインダーを使用する場合は、３００℃以上の温度で加熱処理して結合させることから、光触媒２００に耐熱性が必要とされる。そこで、無機系のバインダーを使用する場合は、光触媒粒子表面にシリカを複合化させて、耐熱性を高めた光触媒を使用することが好ましい。
【００３５】
さらに、本発明の光触媒２００は、助触媒として、白金、パラジウム、鉄、銅等を微量担持させてもよい。上記金属種を０．０５〜２重量％、好ましくは、０．１〜１重量％の範囲で光触媒２００に担持させることにより、光触媒２００の活性を向上させることができる。
【００３６】
（担体）
粉末形状の光触媒２００は、担体２１０に担持して使用される。担体２１０の形状は、球状、円柱状、ハニカム状、多孔質状等のいずれであってもよい。本発明では、多孔質状の担体２１０を使用するのが好ましい。多孔質状の担体２１０は、三次元網目状の構造を有するものが好ましい。三次元網目状の構造にすることにより、空孔が大きくなり、光散乱装置１０からの光が担体２１０の奥まで届きやすくなる。光触媒２００は、光照射されることにより殺菌や有機物の分解等の作用が発揮されるため、光散乱装置１０の光が光触媒体２０の内部に到達することが好ましい。
【００３７】
本発明で使用する多孔質体は、空孔率が５０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。また、見掛比重は、０．６ｇ／ｃｍ３以下が好ましい。さらに、空孔径が１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００３８】
本発明で使用する多孔質体の材質は、５００℃程度の耐熱性があれば、ほとんどの材質が使用可能であるが、特にアルミナ、コーディエライト、炭化ケイ素、シリカ、シリカ・アルミナ、粘土が好ましい。
【００３９】
本発明で使用する多孔質体は、光触媒２００を担持する前に、シリカでコーティングすることが好ましい。これは、多孔質体に含まれるアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンが光触媒２００に移動することを防ぐためである。アルカリ金属イオンおよびアルカリ土類金属イオンは、光触媒２００上にある格子酸素に配位し、光触媒２００の効果を発現する水酸基ラジカルや酸素ラジカルの生成を妨げることが知られている。シリカコーティングの手法は、当技術分野でよく知られているものを用いることができる。例えば、シリカゾルや有機シラン化合物を多孔質体の表面に吸着させた後、乾燥または加熱処理によりシリカを生成してもよい。
【００４０】
本発明の担体２１０は、光触媒２００を担持する前に、酸化銀および／または酸化銅を担持することが好ましい。酸化銀および／または酸化銅により、装置内の微生物や藻類の繁殖を抑えることができる。担体２１０に担持する酸化銀および／または酸化銅の量は、銀および／または銅として、担体２１０に対してそれぞれ０．１〜１重量％が好ましく、０．２〜０．５重量％がより好ましい。酸化銀及び酸化銅の担体２１０への担持方法としては、当技術分野でよく知られているものを用いることができる。例えば、硝酸銀および／または硝酸銅の水溶液を担体２１０に吸収させ、乾燥後、３００℃以上で空気中・加熱処理することにより酸化銀および／または酸化銅を担持できる。
【００４１】
（光触媒体２０の形成）
本発明の光触媒体２０は、担体２１０に担持された光触媒２００を含む。担体２１０に光触媒２００を担持する方法は、特に限定されないが、高分子系接着剤をバインダーとして使用する方法およびシリカ、アルミナ等の無機系のバインダーを使用する方法がある。高分子系接着剤として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、シリコーン樹脂等を用いてもよい。無機系のバインダーとして、シリカゾル、アルミナゾル、変性シリコーン樹脂等を用いてもよい。
【００４２】
光触媒２００の担体２１０への担持量は、０．１〜５重量％の範囲が好ましく、１〜３重量％の範囲がより好ましい。０．１重量％以下の量では、光触媒の量が少ないために光触媒の効果が望めず、５重量％より多くなると、光触媒の層が厚くなりすぎて、有効に利用される光触媒が少なくなるためである。
【００４３】
本発明では、このようにして三次元網目構造を有する多孔質体２１０に光触媒２００を担持した光触媒体２０を使用して、液体の浄化をおこなう。
【００４４】
Ｃ．液体媒体
本発明の光触媒体２０は、後述する液体浄化装置内において液体媒体３０に浸漬される。液体媒体３０は、溶媒３００と光触媒により分解・除去されるターゲット物質３１０とを含む。溶媒３００は水である。
【００４５】
本発明が養液栽培に用いられる場合には、液体媒体３０は栽培用養液である。また、本発明が水槽浄化に用いられる場合には、液体媒体３０は水槽水である。
【００４６】
Ｄ．液体浄化装置
本発明の液体浄化装置は、光源１１０と前記光源からの光を水平方向にまで散乱させる光散乱部材１２０とを含む光散乱装置１０、前記光散乱装置の周囲に配置された光触媒体２０、および光触媒体を浸漬する液体媒体３０を含む。好ましくは、本発明の液体浄化装置は複数の光散乱装置１０を含み、それぞれの周囲に光触媒体２０が配置される。
【００４７】
本発明の液体浄化装置は、一定量ごとに浄化処理を行うバッチ方式と、連続的に浄化処理を行う連続方式のいずれの方式に対応した装置であってもよい。
【００４８】
本発明の一実施態様において、複数の光散乱装置１０は、筐体の底面または上面に設置され、それらの周囲に光触媒体２０が配置される。また、本発明の他の実施態様において、複数の光散乱装置１０は管状流路に設置され、それらの周囲に光触媒体２０が配置される。管状流路は、好ましくはジグザグ状の流路を有する。ジグザグ状の水路にすることにより、細長い流路を折りたたんだ状態になり、コンパクトな装置となる。
【００４９】
本発明の液体浄化装置は、浄化処理の行われる筐体または管状流路に、光を水平方向にまで散乱させる光散乱装置１０が、前記光散乱装置の周囲に配置された光触媒体２０とともに設置されていることを特徴とする。
【００５０】
従来、光触媒を用いた液体浄化装置は、浄化される液体の流路に光触媒体を組み込み、該流路の上部または下部に光源を設置し、光を照射して光触媒体を二次元的に利用してきた（図４参照）。このような構造は、光触媒体が薄い場合は、光触媒体の全体が利用できるが、光触媒体を厚くすると、光の照射側と反対側の光触媒には光が届かず、光触媒を有効に利用することができない。
【００５１】
本発明の浄化装置では、光散乱装置１０の周囲に光触媒体２０を配置することにより、光触媒体２０を三次元的に利用することが可能であり、光触媒体を厚くして大量の水を浄化することができる。さらに、本発明は光源からの光を水平方向にまで散乱させる光散乱部材１２０を用いることにより、指向性の高い光を発する光源１１０からの光であっても、周囲に配置した光触媒に効率的に光を到達させることができる。
【実施例】
【００５２】
以下に本発明の実施例を説明するが、以下の実施例は、本発明をなんら限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において当業者により種々変更可能である。
【００５３】
（実施例１）
光散乱装置１０の作成
光散乱装置１０は、光散乱部材１２０として、ペルノックス（株）製シリコーン樹脂ＸＪＬ−００１２を図２（ｂ）の形状に成形したものを用い、該光散乱部材１２０を形成する際に、光源１１０として波長４０５ｎｍ、出力１００ｍＷのＬＥＤチップ３個をカップ内にマウントしたものを埋め込み、透明材料成形体を形成した。さらに、この透明材料成形体の円錐台形状のくぼみ１２１’に、アルミ塗料を小型スプレーガンで塗布し、乾燥後、黒色の塗料を上塗りして反射膜１２２を形成し、光散乱装置１０を作製した。
【００５４】
得られた光散乱装置１０の光の指向特性を空気中で測定し、図５（ａ）に示す配光分布が得られた。
【００５５】
（比較例１）
実施例１で、透明材料成形体のくぼみ１２１’に何も塗布しなかった以外は、同様の手順で光散乱装置を作成した。
【００５６】
反射膜１２２を形成していない光散乱装置の光の指向特性を空気中で測定した結果を図５（ｂ）に示す。
【００５７】
（実施例２）
光触媒体２０の作成
多孔質体としてコーディエライト／アルミナでできたセラミックフォームを使用した。１インチ角のセル数は２０個であった。
【００５８】
この多孔質体に、５重量％シリカゾルを含浸させ、１２０℃で乾燥して、シリカコーティング多孔質体とした。
【００５９】
得られたシリカコーティング多孔質体に、銀および銅として各０．１重量％で担持されるように、硝酸銀・硝酸銅混合水溶液を含浸させ、１２０℃で乾燥後、４５０℃で空気中加熱処理して、酸化銀および酸化銅を担持した。
【００６０】
さらに、シリカを１０％複合化した窒素ドープ型酸化チタンを遊星ボールミルで粉砕し、５％懸濁水溶液を調整した。この懸濁水溶液に、バインダーとしてシリカゾルを７．５重量％になるように添加して、光触媒コーティング液とした。
【００６１】
この光触媒コーティング液に、酸化銀および酸化銅を担持した前記セラミックフォームを浸漬し、乾燥後、４５０℃で空気中加熱処理して、光触媒体２０を作製した。得られた光触媒体２０に担持された光触媒量は、４．０重量％であった。
【００６２】
（実施例３）
液体浄化装置の評価試験１：殺菌試験
本発明の液体浄化装置を用いた殺菌試験を以下のように行った。
【００６３】
２００ｍＬ容積の水路に、実施例１で作製した光散乱装置１０と実施例２で作製した光触媒体２０とを設置して本発明の液体浄化装置を作製し、殺菌対象として大腸菌（Escherichia coli）Ｋ−１２株が２１０００個／ｍＬ含まれる大腸菌懸濁水４００ｍＬを１．５ｍＬ／ｍｉｎの流速で循環させた。
【００６４】
その結果、４時間後には、大腸菌数は、３個／ｍＬまで低下した。
【００６５】
（実施例４）
液体浄化装置の評価試験２：フェノール分解能力検証試験
本発明の液体浄化装置の有機物分解能力の検証のため、フェノール分解試験を以下のように行った。植物から放出される生育阻害物質は、フェノール類似物であることが知られているため、フェノールを対象とした。
【００６６】
５００ｍＬ容積の水路に、実施例１で作製した光散乱装置１０と実施例２で作製した光触媒体２０とを設置して本発明の液体浄化装置を作製し、フェノール２０ｍｇ／Ｌを含む水溶液２Ｌを３ｍＬ／ｍｉｎの流速で循環させた。その結果、４８時間後には、フェノール濃度が、３ｍｇ／Ｌまで低下した。
【００６７】
（実施例５）
液体浄化装置の評価試験３
本発明の液体浄化装置の一実施態様について図面を参照しながら説明する。図３は、本実施例に係る液体浄化装置の概略構成を示す図である。本実施例に係る浄化装置は、流路、実施例１で作製した光散乱装置１０（波長４０５ｎｍ、出力３００ｍＷ）、実施例２で作製した光触媒体２０を含む循環式の光触媒反応装置であった。流路は、アクリル樹脂で構成されており、ジグザグ状の流路内に、該光散乱装置９６個及び光触媒体２００ｇが設置された。流路の高さは５０ｍｍであった。
【００６８】
この浄化装置を使用して、フェノール分解試験を行った。本液体浄化装置内にフェノール２０ｍｇ／Ｌを含む水溶液２０Ｌを流速３８ｍＬ／ｍｉｎで循環させた。得られたフェノール濃度をもとに横軸に時間、縦軸にフェノール濃度の対数を使用したグラフを作成し、線形近似により一次直線の式から傾きを得た。傾きの値は、−０．００１３であった。
【００６９】
（比較例２）
流路の下にフラット型のＬＥＤ光源（波長４０５ｎｍ、出力３００ｍＷ）９６個を設置し、流路内には実施例２で作製した光触媒体５００ｇのみを設置した以外は、実施例５と同様にフェノール分解試験を行った。
【００７０】
その結果、得られた一次直線の式の傾きは、−０．０００９であった。この結果より、流路内に光散乱装置１０を設置することが、光触媒の効果をよりよく発揮させることができることが確認された。
【００７１】
（実施例６）
液体浄化装置の評価試験４
実施例５の液体浄化装置を、トマトの循環型溶液栽培装置の５０Ｌ養液タンクにつなげて、液体浄化装置の効果を確認した。養液タンクからフィルターを通した後、ポンプで液体浄化装置に養液を送液し、装置の出口から養液タンクに浄化後の養液を戻した。流速は１５０ｍＬ／ｍｉｎであった。
【００７２】
養液タンク内の全有機炭素量および一般生菌数を観測した。
【００７３】
全有機炭素量は、液体浄化装置を設置する前は１５〜２０ｐｐｍの間で推移していたが、本発明の液体浄化装置設置後は、５ｐｐｍ前後の低い水準で安定した。一般生菌数は、装置設置前は５００００個／ｍＬ以上であったが、装置設置後２ヶ月後には１００００個／ｍＬ以下になり、低い水準で安定した。
【００７４】
また、１ヶ月運転後、液体浄化装置内を確認したところ、微生物フロックはほとんど認められず、藻類の繁殖もわずかであった。
【００７５】
これらの結果より、本発明の液体浄化装置の効果および長期の使用に耐えることが確認できた。
【００７６】
（実施例７）
液体浄化装置の評価試験５
実施例６において、浄化装置内の光触媒体２０に、酸化銀・酸化銅を担持しないものを使用した。
【００７７】
全有機炭素量は、液体浄化装置を設置する前は１５〜２０ｐｐｍの間で推移していたが、液体浄化装置設置後は、５ｐｐｍ前後の低い水準となった。
【００７８】
（実施例８）
光散乱装置１０のシミュレーション
図２（ａ）の光散乱装置１０（Ｒ１＝１５ｍｍ，Ｌ１＋Ｌ２＝３５ｍｍ）において、Ｌ１と中心角θを表１の値にした場合の、光の散乱状態をシミュレートした。シミュレーション用ソフトは、OPTIS社製optisworksを使用した。結果を表１および図６（ａ）〜（ｇ）に示す。図６（ａ）〜（ｇ）の各図において、角度６０°における光度が１５０以上、または角度７０°における光度が１００以上の場合に、光が十分散乱されたものとして散乱状態良好と判断した。
【００７９】
【表１】
0005419029.tif 000002
【符号の説明】
【００８０】
１０      光散乱装置
２０      光触媒体
３０      液体媒体
１１０    光源
１２０    光散乱部材
１２１    円錐状のくぼみ
１２１’  円錐台形状のくぼみ
１２２  反射膜
１２３    頂点
４１０    光源
４２０    光触媒体
【要約】
【課題】養液栽培および水耕栽培において、養液を介して伝播する病害の防除に有効であり、かつ植物が放出する生育阻害物質を分解することで、長期間連続的に植物の栽培を可能とする、既存の養液栽培装置の養液槽に後付けで設けることができる、簡易かつ経済的な液体浄化装置を提供する。
【解決手段】光源と前記光源からの光を水平方向にまで散乱させる光散乱部材とを含む光散乱装置、および前記光散乱装置の周囲に配置された光触媒体
を含む液体浄化装置であって、前記光触媒は担体に担持され、かつ液体媒体に浸漬されていることを特徴とする液体浄化装置を使用することにより、光触媒体を三次元的に利用して高効率で殺菌および有機物分解性能を発揮することができる。
【選択図】図１【図１】
0005419029.tif 000003
【図２】
0005419029.tif 000004
【図３】
0005419029.tif 000005
【図４】
0005419029.tif 000006
【図５】
0005419029.tif 000007
【図６】
0005419029.tif 000008