(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外光の照射により活性化する触媒反応を利用して環境空気から大気汚染物質を酸化、吸着して捕捉させる二酸化チタンを主成分とする光触媒に対し、該光触媒に捕捉した大気汚染物質の酸化生成物を溶出させて触媒活性を回復させる方法として、該光触媒にあらかじめアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物、または水酸化物を添加して大気汚染物質を捕捉させた後に、該光触媒をアルカリ性溶液で洗浄することを特徴とする大気汚染物質除去用光触媒の再生方法。
【請求項２】
請求項１に記載の再生方法において、アルカリ性溶液のｐＨ調整用試薬として、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物，または水酸化物を使用することを特徴とする光触媒の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車道路用トンネル，あるいは地下駐車場などに適用し、その環境空気中に含まれている低濃度な窒素酸化物（ＮＯｘ），あるいは硫黄酸化物（ＳＯｘ）などの大気汚染物質を除去して環境空気を浄化するために使用する大気汚染物質除去用光触媒の触媒活性回復を図る再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近になり、環境対策の一つに、自動車道路用トンネル，あるいは地下駐車場などの環境空気中に含まれている低濃度な大気汚染物質（ＮＯｘ，ＳＯｘなど）を、光触媒を用いて除去する技術の研究，開発が進められている。
すなわち、特許第１６１３３０１号には、代表的な光触媒である二酸化チタン（ＴｉＯ２  ）に活性炭を添加し、これに波長３００〜４００ｎｍの紫外光を照射することにより、環境空気中に含まれているｐｐｍレベルのＮＯｘ，ＳＯｘを酸化，吸着して捕捉するようにした大気汚染物質除去法が示されている。すなわち、二酸化チタンに紫外光を照射すると活性化してその表面に活性な酸素種が生成し、環境空気中に含まれているＮＯ（一酸化窒素），ＮＯ２  （二酸化窒素），あるいはＳＯ２  （亜硫酸ガス）などの有害ガス成分を酸化し、その酸化生成物が最終的にＮＯ３  −  （硝酸イオン）ＳＯ４  ２−（硫酸イオン）のかたちで吸着，捕集される。
【０００３】
また、かかる光触媒の実用化を目的に、二酸化チタンを主成分とする触媒の粉末に活性炭を添加し、耐薬品性，耐環境性に優れた特性を示すフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）をバインダとしてシート，あるいはパネル状に成形した光触媒シートが特開平６−３１５６１４号として提案されている。
さらに、光触媒の除染機能向上を目的に、光触媒にアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物，または水酸化物を添加し、光触媒上でＮＯｘなどの分解反応を効率よく行わせるようにしたものが特開昭６１−１３３１２５号公報に開示されている。
【０００４】
一方、光触媒の表面が前記した酸化生成物で覆われるようになると、その触媒活性が徐々に低下して除染機能が弱まる。そこで、光触媒の触媒活性を再生させる方法として、前記した光触媒シートを水洗浄して酸化生成物を溶出させる方式のものが、本発明と同一出願人より例えば特願平６−３２６８０１号として提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記のようにトンネル，地下駐車場などの適用場所に使用して環境空気を浄化させる光触媒の実用化には、機能面，メンテナンス性の面で次記のようなことが望まれる。すなわち、
１）光触媒の洗浄中は除染機能が停止するので、できるだけ洗浄効率を高めて洗浄を短時間で終了させること。
【０００６】
２）洗浄後は次回の洗浄までにできるだけ長時間高い除染効率が維持できること。
この点について、従来の光触媒（二酸化チタンを主成分に活性炭を添加したもの）を試料として発明者等が行ったＮＯｘ除去テストによれば、使用開始当初のＮＯｘ除去率を１００とすると、２４時間の連続使用後にはＮＯｘ除去率が使用開始当初の約６０％にまで低下した。また、触媒活性の回復を図るため使用後の光触媒シートを洗浄水（イオン交換水）の中に浸漬して硝酸イオン（ＮＯ３  −  ）の溶出率の経時的変化を測定したところ、洗浄時間が５時間経過しても光触媒に吸着，捕集された硝酸の溶出率は高々５０％であった。したがって、光触媒の除染機能を十分に回復させるには、さらに長い洗浄時間を必要とし、このままでは実用に供し得るだけの十分な稼動率が確保できないことが判った。
【０００７】
また、先記のように光触媒にアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物，または水酸化物のアルカリ剤を添加した光触媒シートは、アルカリ剤を光触媒シートの基材（フッ素系樹脂）に混在しただけであり、このような光触媒シートを前記のように水洗浄すると、あらかじめ添加したアルカリ剤が酸化生成物と一緒に溶出してしまい、洗浄後の再使用時にはアルカリ剤を添加したことによる除染機能向上の効果が消失してしまうといった問題がある。
【０００８】
本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、光触媒に捕捉された酸化生成物を短時間の洗浄で効率よく溶出させて除染機能の回復を図り、併せて洗浄後は高い大気汚染物質除去効率を長時間持続できるようにした大気汚染物質除去用光触媒の再生方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、光触媒に捕捉した大気汚染物質の酸化生成物を光触媒から溶出させて触媒活性を回復させる方法として、光触媒にあらかじめアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物、または水酸化物を添加して大気汚染物質を捕捉させた後に、該光触媒をアルカリ性溶液で洗浄するものとする。このように光触媒をアルカリ性溶液で洗浄すると、光触媒に捕捉された大気汚染物質の酸化生成物，例えばＮＯｘに対応する硝酸がアルカリとの中和反応により速やかに溶出するようになり、水洗浄に較べて光触媒の触媒活性を十分に回復させるに必要な洗浄時間が大幅に短縮される。つまり、光触媒の触媒活性が短時間の洗浄で再生して光触媒の除染機能が回復する。
【００１０】
また、この場合に光触媒の洗浄に使用するアルカリ性溶液のｐＨ調整試薬として、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物，または水酸化物を使用することにより、次記のようにあらかじめアルカリ剤を添加して使用する光触媒にも良好に対応できる。すなわち、先述のようにアルカリ剤（アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物，または水酸化物）を添加した光触媒シートを洗浄水で洗浄すると、添加したアルカリ剤が酸化生成物と一緒に溶出してしまうのに対し、洗浄液として添加アルカリ剤と同じ成分を含む先記のアルカリ性溶液を使用すれば、あらかじめ光触媒に添加しておいたアルカリ剤の溶出を低減するとともに、洗浄後は洗浄液中のアルカリ剤成分が光触媒に付着残留するので、アルカリ剤を補充添加したと同等な効果が得られ、次回の洗浄を行うまでに長時間高い除染効率を維持できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を発明者等が行った実験を基に説明する。
まず、光触媒の供試試料として、二酸化チタンとフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン）を混合圧延処理して作製した光触媒シート（幅５０ｍｍ，長さ３００ｍｍ，厚さ１ｍｍ）を用意し、これにブラックライトを使用して紫外光を照射しつつ，濃度３．０ｐｐｍのＮＯガスを３．０ｌ／分の割合で２４時間連続して光触媒シートに接触させ、光触媒の表面にＮＯｘの反応生成物である硝酸を捕捉させた。次に、ＮａＯＨ，  Ｍｇ（ＯＨ）２  ，ＭｇＯなどをｐＨ調整試薬として１ｍｍｏｌ／ｌで調整したアルカリ性溶液５００ｍｌの中に前記の光触媒シートを浸漬させ、ＮＯ３  −  溶出率の経時的変化を測定した。また、比較例として洗浄水にイオン交換水に光触媒シートを浸漬させて、前記と同様にＮＯ３  −  溶出率の経時的変化を測定した。なお、ＮＯ３  −  イオンはイオンクロマトグラフィーを使用して測定した。
【００１２】
図１はこの実験結果をグラフに表したものであり、これから判るようにアルカリ性溶液による洗浄は、イオン交換水による洗浄と較べてＮＯ３  −  溶出率が高く、約５時間の洗浄時間でＮＯ３  −  溶出率が略１００％（イオン交換水では溶出率が約６０％）に達することが判る。したがって、短時間の洗浄で光触媒シートは除染機能が殆ど使用当初の状態まで回復することになる。
【００１３】
なお、光触媒の洗浄に用いるアルカリ性溶液のｐＨ調整試薬としては、リチウム，ナトリウム，カリウムなどのアルカリ金属の酸化物または水酸化物、あるいはベリリウム，マグネシウム，カルシウムなどのアルカリ土類金属の酸化物または水酸化物が挙げられる。
また、図２は前記した光触媒シートに、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物または水酸化物として、Ｍｇ（ＯＨ）２  ，ＭｇＯ，Ｃａ（ＯＨ）２  などから選択したアルカリ剤を二酸化チタンの１５ｗｔ％添加したものを供試試料として、前記と同様な条件でＮＯガスを光触媒シートに接触させて行ったＮＯｘ除去実験の結果を示すものである。図２から判るように光触媒シートにアルカリ剤を添加すると、アルカリ剤を添加しない二酸化チタン単独の光触媒と較べて高いＮＯｘ除去率を長時間維持できることが判る。
【００１４】
そして、かかるアルカリ剤添加の光触媒シートの供試試料について、前記のようにＮＯｘ除去実験を２４時間連続して行った後、先記の試薬（光触媒シートに添加したアルカリ剤と同じ種類のもの）で調整したアルカリ性溶液、および比較例としてイオン交換水を使って洗浄した光触媒シートについて調べたところ、次記のようなことが確認された。すなわち、イオン交換水で水洗浄した場合には、あらかじめ光触媒に添加したアルカリ剤がＮＯ３  −  と一緒に溶出してしまい、アルカリ剤の残存量が大幅に減少した。これに対して、前記のアルカリ性溶液で洗浄した場合には、光触媒に加えたアルカリ剤の量が殆ど減少しなかった。これは、アルカリ剤の溶出が抑制されるとともに、アルカリ溶液中のアルカリ剤成分が洗浄後の光触媒に付着残留し、光触媒にアルカリ剤を補充添加したのと同等な効果の得られるものと推察される。これにより、光触媒を再使用することで図２で述べたように高いＮＯｘ除去率が長時間維持できた。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、光触媒に捕捉した大気汚染物質の酸化生成物を溶出させて触媒活性を回復させる方法として、光触媒にあらかじめアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物、または水酸化物を添加して大気汚染物質を捕捉させた後に、該光触媒をアルカリ性溶液で洗浄することにより、従来の水洗浄法に較べて洗浄時間を大幅に短縮できる。したがって、洗浄に伴う除染機能のダウンタイムが減少して光触媒の稼動率が大幅にアップする。
【００１６】
また、この場合に使用する洗浄液として、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の酸化物，または水酸化物のアルカリ剤をｐＨ調整試薬として使用することにより、光触媒にあらかじめ添加しておいたアルカリ剤の洗浄に伴う溶出を抑制し、光触媒の再使用時には高いＮＯｘ除去率を長時間維持できるなど、光触媒の除染機能の向上化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の洗浄方法と従来の洗浄方法を対比したＮＯ３  −  溶出率の経時的変化を表す図
【図２】二酸化チタン単独の光触媒とアルカリ剤を添加した光触媒とを対比したＮＯｘ除去率の経時的変化を表す図
【図１】
0003591097.tif 000002
【図２】
0003591097.tif 000003