(57)【要約】      （修正有）【課題】均一な懸濁液の状態で光触媒懸濁液を保存する方法及び保存容器の提供。【解決手段】ｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す光触媒粒子２２とｐＨが６以下の分散媒２４とを含む光触媒懸濁液１８を準備することと、フッ素樹脂又はｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す材料によって形成された内表面１４ａを有する保存容器に光触媒懸濁液１８を充填することとを含む、光触媒懸濁液の保存方法及び保存容器。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す光触媒粒子とｐＨが６以下の分散媒とを含む光触媒懸濁液を準備することと、
フッ素樹脂又はｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す材料によって形成された内表面を有する保存容器に前記光触媒懸濁液を充填することと、
を含む、光触媒懸濁液の保存方法。
【請求項２】
前記分散媒にＣＯ2を溶解させて前記分散媒のｐＨを調整することをさらに含む、請求項１に記載の保存方法。
【請求項３】
前記光触媒粒子はＴｉＯ2を含む、請求項１又は２に記載の保存方法。
【請求項４】
前記材料がアニオン交換樹脂を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の保存方法。
【請求項５】
前記アニオン交換樹脂がポリアミンを含む、請求項４に記載の保存方法。
【請求項６】
前記材料がＴｉＯ2を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の保存方法。
【請求項７】
前記材料がＡｌ2Ｏ3を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の保存方法。
【請求項８】
前記フッ素樹脂は、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＥＴＦＥを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の保存方法。
【請求項９】
前記保存容器は、ＵＶ遮蔽性及び気密性を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の保存方法。
【請求項１０】
フッ素樹脂又はｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す材料によって形成された内表面を有する保存容器と、
ｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す光触媒粒子とｐＨが６以下の分散媒とを含み、前記保存容器に充填されている光触媒懸濁液と、
を備えた、光触媒懸濁液入りの保存容器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光触媒懸濁液入りの保存容器を準備することと、
光触媒リアクタに前記保存容器から前記光触媒懸濁液を移すことと、
空気、酸素又は窒素によって前記光触媒懸濁液をバブリングして前記分散媒に溶存したＣＯ2を脱気させることと、
処理されるべき水を前記光触媒リアクタに注入することと、
をこの順番で含む、水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光触媒懸濁液の保存方法、光触媒懸濁液入りの保存容器及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中に浸漬された光触媒に光を照射し、光触媒反応によって直接的又は間接的に水中の汚染物質を分解及び無害化する技術が知られている。光触媒の代表は二酸化チタンである。二酸化チタンの粒子を含む懸濁液に処理されるべき水を混ぜ、二酸化チタンの粒子に紫外線を照射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５９０９３９３号公報
【特許文献２】特許第５９８５５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光触媒粒子の粒径が小さければ小さいほど光触媒粒子の比表面積が拡大するので、光触媒粒子の粒径は十分に小さいことが望ましい。しかし、そのような光触媒粒子は凝集しやすく、均一な懸濁液の状態で光触媒懸濁液を保存することは容易ではない。
【０００５】
特許文献１には、水溶性の両性ポリマーを分散剤として含む光触媒分散体が開示されている。特許文献２において、酸化タングステン微粒子を含む水分散液のｐＨが２．５〜５．５の範囲に調整されている。
【０００６】
本開示の目的は、均一な懸濁液の状態で光触媒懸濁液を保存するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本開示は、
ｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す光触媒粒子とｐＨが６以下の分散媒とを含む光触媒懸濁液を準備することと、
フッ素樹脂又はｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す材料によって形成された内表面を有する保存容器に前記光触媒懸濁液を充填することと、
を含む、光触媒懸濁液の保存方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の技術によれば、均一な懸濁液の状態で光触媒懸濁液を保存できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の第１実施形態に係る保存容器の断面図である。
【図２】図２は、光触媒粒子及び保存容器の内表面の帯電状態を示す図である。
【図３】図３は、本開示の第２実施形態に係る保存容器の断面図である。
【図４】図４は、光触媒リアクタの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本開示の基礎となった知見）
光触媒粒子の粒径が小さければ小さいほど光触媒粒子の比表面積が拡大する。大きい比表面積を有する光触媒粒子は、高い分解効率を発揮する。しかし、光触媒粒子の粒径が小さければ小さいほど、光触媒粒子は凝集しやすく、保存容器の内表面に付着しやすい。そのため、分散媒への光触媒粒子の分散性も経時的に低下する。分散性が下がると比表面積も縮小するので光触媒活性が低下する。高い分解効率での水処理を達成するためには、光触媒懸濁液の製造直後から使用直前までの保存期間において、光触媒粒子の良好な分散性を維持することが重要である。
【００１１】
特許文献１に記載されている分散剤は、光触媒粒子の表面に吸着しているか、分散媒に溶解している。光触媒粒子に光を照射すると、分散剤は、光触媒反応によって直接的又は間接的に酸化及び還元される。その結果、分散剤に由来する有害な反応生成物が処理済み水に混入する。
【００１２】
特許文献２には、水分散液のｐＨが２．５〜５．５に調整されていると、酸化タングステン微粒子の分散性が高まることが記載されている。しかし、ホウ珪酸ガラス又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる保存容器に酸性の水分散液を保存すると、保存容器の内表面が負のゼータ電位を示す。酸性条件下で光触媒粒子が正のゼータ電位を示す場合、光触媒粒子と保存容器とが静電気的に引き合い、保存容器の内表面に光触媒粒子が付着する。
【００１３】
光触媒懸濁液における光触媒粒子の分散性は、２種類のメカニズムによって説明される。１つ目のメカニズムは、光触媒粒子の凝集である。ＴｉＯ2粒子などの多くの光触媒粒子は、ｐＨが６以下の環境下において正のゼータ電位を示す。光触媒粒子をｐＨが６以下の分散媒に分散させると、各光触媒粒子の表面が正に帯電し、光触媒粒子間に静電反発力が働く。その結果、光触媒粒子の凝集が防止され、良好な分散性が確保される。分散媒のｐＨが７付近にある場合、光触媒粒子の表面の帯電が弱まる。その結果、光触媒粒子の凝集が起こり、分散媒への光触媒粒子の分散性も低下する。
【００１４】
２つ目のメカニズムは、保存容器の内表面への光触媒粒子の付着である。保存容器は、一般的には、ＰＥＴ又はホウ珪酸ガラスによって作られている。ＰＥＴ又はホウ珪酸ガラスは、ｐＨが６以下の環境下において負のゼータ電位を示す。ＰＥＴ製又はホウ珪酸ガラス製の保存容器に酸性の光触媒懸濁液を入れると、保存容器の内表面が負に帯電する。光触媒懸濁液中の光触媒粒子は正に帯電しているので、静電引力によって保存容器の内表面に光触媒粒子が付着する。
【００１５】
ｐＨが６以下の環境下において負のゼータ電位を示す材料で保存容器が作られている場合、分散媒のｐＨを６以下に調整することによって光触媒粒子の凝集を防止できる。しかし、保存容器の内表面への光触媒粒子の付着は逆に促進される。
【００１６】
上記の知見に基づき、本発明者らは以下の技術を想到するに至った。
【００１７】
本開示の第１態様に係る光触媒懸濁液の保存方法は、
ｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す光触媒粒子とｐＨが６以下の分散媒とを含む光触媒懸濁液を準備することと、
フッ素樹脂又はｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す材料によって形成された内表面を有する保存容器に前記光触媒懸濁液を充填することと、
を含むものである。
【００１８】
第１態様によれば、分散媒のｐＨが６以下に調整されているので、光触媒粒子のそれぞれが正に帯電し、光触媒粒子の凝集が防止される。保存容器の内表面がフッ素樹脂又はｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す材料によって形成されているので、保存容器の内表面への光触媒粒子の付着も防止される。
【００１９】
本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係る方法は、前記分散媒にＣＯ2を溶解させて前記分散媒のｐＨを調整することをさらに含む。ＣＯ2は実質的に無害であるため、分散媒のｐＨ調整にＣＯ2を使用することが望ましい。
【００２０】
本開示の第３態様において、例えば、第１又は第２態様に係る方法における前記光触媒粒子はＴｉＯ2を含む。ＴｉＯ2は高い光触媒活性を有するので、光触媒粒子の材料として推奨される。
【００２１】
本開示の第４態様において、例えば、第１〜第３態様のいずれか１つに係る方法における前記材料がアニオン交換樹脂を含む。アニオン交換樹脂は、ｐＨが６以下の環境下で確実に正のゼータ電位を示すので、アニオン交換樹脂によって保存容器の内表面が形成されていることが望ましい。
【００２２】
本開示の第５態様において、例えば、第４態様に係る方法における前記アニオン交換樹脂がポリアミンを含む。ポリアミンは、安価かつ入手が容易であるため、アニオン交換樹脂として推奨される。
【００２３】
本開示の第６態様において、例えば、第１〜第３態様のいずれか１つに係る方法における前記材料がＴｉＯ2を含む。ＴｉＯ2は、ｐＨが６以下の環境下で確実に正のゼータ電位を示すので、保存容器の内表面を形成する材料にＴｉＯ2が含まれていることが望ましい。
【００２４】
本開示の第７態様において、例えば、第１〜第３態様のいずれか１つに係る方法における前記材料がＡｌ2Ｏ3を含む。Ａｌ2Ｏ3は、ｐＨが６以下の環境下で確実に正のゼータ電位を示すので、保存容器の内表面を形成する材料にＡｌ2Ｏ3が含まれていることが望ましい。
【００２５】
本開示の第８態様において、例えば、第１〜第３態様のいずれか１つに係る方法における前記フッ素樹脂は、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ又はＥＴＦＥを含む。保存容器の内表面がフッ素樹脂によって形成されていると、内表面への光触媒粒子の付着が防止される。
【００２６】
本開示の第９態様において、例えば、第１〜第８態様のいずれか１つに係る方法における前記保存容器は、ＵＶ遮蔽性及び気密性を有する。保存容器が十分な気密性を有していると、分散媒のｐＨを変動させる不純物が保存容器の外部から内部に侵入することを防止できる。保存容器が十分なＵＶ遮蔽性を有していると、分散媒のｐＨ調整に使用された溶存物質が光触媒反応によって変質することを防止できる。
【００２７】
本開示の第１０態様に係る光触媒懸濁液入りの保存容器は、
フッ素樹脂又はｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す材料によって形成された内表面を有する保存容器と、
ｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す光触媒粒子とｐＨが６以下の分散媒とを含み、前記保存容器に充填されている光触媒懸濁液と、
を備えたものである。
【００２８】
第１０態様によれば、第１態様と同じ効果が得られる。
【００２９】
本開示の第１１態様に係る水処理方法は、
第１０態様の光触媒懸濁液入りの保存容器を準備することと、
光触媒リアクタに前記保存容器から前記光触媒懸濁液を移すことと、
空気、酸素又は窒素によって前記光触媒懸濁液をバブリングして前記分散媒に溶存したＣＯ2を脱気させることと、
処理されるべき水を前記光触媒リアクタに注入することと、
をこの順番で含むものである。
【００３０】
保存容器に保存された光触媒懸濁液において、光触媒粒子は分散媒に均一に分散している。したがって、光触媒リアクタを用いた水処理において、光触媒粒子は高い光触媒活性を発揮しうる。また、バブリングを行うと、溶存酸素濃度が上昇して光触媒反応が加速される。分離膜の表面に付着した光触媒粒子を剥離させることができる。
【００３１】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。
【００３２】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の保存容器１０は、容器本体１２、コーティング層１４及びキャップ１６を備えている。コーティング層１４は、保存容器１０の内表面１４ａを構成している層である。コーティング層１４は、ｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す材料で作られている。保存容器１０には、光触媒懸濁液１８が充填されている。
【００３３】
図２に示すように、光触媒懸濁液１８は、光触媒粒子２２及び分散媒２４を含む。光触媒粒子２２は、ｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す。分散媒２４のｐＨは、６以下に調整されている。言い換えれば、光触媒懸濁液１８のｐＨが６以下である。光触媒懸濁液１８において、光触媒粒子２２のそれぞれは、正に帯電している。これにより、光触媒粒子２２が互いに反発し合い、光触媒粒子２２の凝集が防止される。保存容器１０の内表面１４ａも正に帯電している。これにより、保存容器１０の内表面１４ａへの光触媒粒子２２の付着が防止される。
【００３４】
容器本体１２は、液体を充填するための内部空間を有する。容器本体１２の材料は特に限定されない。容器本体１２は、金属製、ガラス製又は樹脂製の容器である。金属製の容器として、ステンレス製の容器が挙げられる。樹脂製の容器として、ＰＥＴ製、ＰＰ（ポリプロピレン）製又はＰＥ（ポリエチレン）製の容器が挙げられる。
【００３５】
コーティング層１４は、容器本体１２の内表面の全体を被覆している。ただし、容器本体１２の内表面の一部のみがコーティング層１４によって被覆されていてもよい。この場合、コーティング層１４が存在する場所において、図２を参照して説明した効果が得られる。
【００３６】
コーティング層１４は、ｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す材料で作られている。そのような材料は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよい。ｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す有機材料として、アニオン交換樹脂が挙げられる。アニオン交換樹脂は、ｐＨが６以下の環境下で確実に正のゼータ電位を示すので、コーティング層１４の材料として望ましい。「アニオン交換樹脂」は、塩基性の官能基を有し、陰イオンを交換する樹脂であり、水中で正に帯電する樹脂を意味する。アニオン交換樹脂は、典型的には、塩基性の官能基としてアミノ基を有する。コーティング層１４は、アニオン交換樹脂を主成分として含んでいてもよい。
【００３７】
アニオン交換樹脂の例には、ポリアミン及びポリジアミンが含まれる。これらから選ばれる１種又は２種以上の混合物によってコーティング層１４が形成されうる。ポリアミンは、安価かつ入手が容易であるため、アニオン交換樹脂として推奨される。
【００３８】
ｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す無機材料として、ＴｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3が挙げられる。ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3又はこれらの混合物によってコーティング層１４が形成されうる。無機材料のコーティング層１４は、容器本体１２の内表面に無機材料を堆積させることによって形成される。無機材料を堆積させる方法としては、蒸着、スパッタリングなどの気相成膜方法が挙げられる。あるいは、ＴｉＯ2粒子、Ａｌ2Ｏ3粒子などの無機粒子とバインダ樹脂とを含むコーティング剤を容器本体１２の内表面に塗布し、乾燥させることによって、無機材料を含むコーティング層１４を形成することもできる。得られたコーティング層１４において、無機粒子が内表面１４ａに現れる。内表面１４ａの一部が無機粒子によって形成されていたとしても、内表面１４ａへの光触媒粒子２２の付着を防止する効果が得られる。無機粒子は、コーティング層１４に主成分として含まれていてもよい。ＴｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3は、ｐＨが６以下の環境下で確実に正のゼータ電位を示すので、コーティング層１４の材料として望ましい。コーティング層１４において、ＴｉＯ2は、ルチル型、アナターゼ型及びブルッカイト型のいずれであってもよい。
【００３９】
キャップ１６は、容器本体１２の開口部１２ｐに取り付けられる。キャップ１６によって保存容器１０の気密性が確保される。キャップ１６に容器本体１２の開口部１２ｐがねじ込まれるように、保存容器１０は、スクリュー構造を有していてもよい。キャップ１６の材料は特に限定されない。キャップ１６は、例えば、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＥなどの樹脂で作られている。
【００４０】
保存容器１０は、十分な気密性を有していることが望ましい。保存容器１０が十分な気密性を有していると、分散媒２４のｐＨを変動させる不純物が保存容器１０の外部から内部に侵入することを防止できる。また、分散媒２４のｐＨがＣＯ2のように容易に気化する物質によって調整されている場合にも、気化した物質が保存容器１０の外部に漏出せず、再度、分散媒２４に溶解しうる。これにより、分散媒２４のｐＨが長期間にわたって所望の値に維持される。
【００４１】
例えば、容器本体１２がＰＥＴで作られている場合、ＰＥＴのガスバリア性が低いので容器本体１２の気密性も低い。しかし、本実施形態によれば、コーティング層１４によって保存容器１０の気密性が十分に高められている。
【００４２】
保存容器１０は、十分なＵＶ遮蔽性を有していることが望ましい。保存容器１０が十分なＵＶ遮蔽性を有していると、分散媒２４のｐＨ調整に使用された溶存物質が光触媒反応によって変質することを防止できる。光触媒反応によって保存容器１０に使用された材料が劣化することも防止できる。その結果、光触媒分散液１８をより安定的に保存することができる。
【００４３】
ＵＶ遮蔽性を保存容器１０に付与するための方法としては、容器本体１２及び／又はコーティング層１４がＵＶ吸収剤を含んでいることである。ＵＶ吸収剤には、有機ＵＶ吸収剤と無機ＵＶ吸収剤とがある。有機ＵＶ吸収剤として、例えば、ベンゾトリアゾール系のＵＶ吸収剤、ベンゾフェノン系のＵＶ吸収剤及びトリアジン系のＵＶ吸収剤が挙げられる。無機ＵＶ吸収剤としては、例えば、カーボンブラック、ＴｉＯ2及びＡｌ2Ｏ3が挙げられる。
【００４４】
光触媒懸濁液１８に含まれた光触媒粒子２２は、ｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す。光触媒粒子２２は、例えば、ＴｉＯ2、ＷＯ3、ＺｎＯ、ＮｉＯ又はＧａＮを主成分として含む粒子である。ＴｉＯ2は高い光触媒活性を有するので、光触媒粒子２２の材料として推奨される。光触媒としてのＴｉＯ2は、アナターゼ型のＴｉＯ2であることが望ましい。光触媒粒子２２の平均粒径は、例えば、１ｎｍ以上１０μｍ以下である。光触媒粒子２２が適切な大きさを有していることは、高い光触媒活性を得るうえで望ましい。
【００４５】
本明細書において、「主成分」の語句は、質量比で最も多く含まれた成分を意味する。
【００４６】
光触媒粒子の平均粒径は、レーザー回折式粒度計によって測定される粒度分布において、体積累積５０％に相当する粒径（ｄ５０）を意味する。
【００４７】
分散媒２４は、水を主成分として含む液体である。分散媒２４は、典型的には水である。分散媒２４のｐＨは６以下である。光触媒粒子２２が正のゼータ電位を示す限り、分散媒２４のｐＨの下限は特に限定されない。分散媒２４のｐＨを調整する方法としては、ＣＯ2、ＨＣｌ又はＨＮＯ3を分散媒２４に溶解させることが挙げられる。例えば、分散媒２４をＣＯ2雰囲気中で攪拌することによって、分散媒２４にＣＯ2を溶解させることができる。これにより、分散媒２４のｐＨが６以下に調整される。ＣＯ2は実質的に無害であるため、分散媒２４のｐＨ調整にＣＯ2を使用することが望ましい。適切なｐＨを有する分散媒２４に光触媒粒子２２を混合することによって、光触媒懸濁液１８が得られる。分散媒２４のｐＨ調整は、分散媒２４に光触媒粒子２２を混合する前に限定されない。分散媒２４に光触媒粒子２２を混合したのち、分散媒２４のｐＨ調整（光触媒懸濁液１８のｐＨ調整）を行ってもよい。分散媒２４に光触媒粒子２２を混合したのち、得られた懸濁液をＣＯ2雰囲気中で攪拌することが挙げられる。
【００４８】
光触媒懸濁液１８には、有機分散剤が含まれていない。したがって、分散剤に由来する有害な反応生成物が生じない。光触媒懸濁液１８は、食品の製造、水の浄化などの幅広い分野に使用されうる。
【００４９】
光触媒懸濁液１８は、漏斗又はノズルを通じて、開口部１２ｐから保存容器１０に注入される。注入後、容器本体１２の開口部１２ｐにキャップ１６が取り付けられる。これにより、保存容器１０が密閉され、保存容器１０に光触媒懸濁液１８が保存される。光触媒懸濁液１８は、光触媒粒子２２の良好な分散性が長期間保持された状態で保存されうる。光触媒懸濁液１８が比較的強い酸性である場合、雑菌の繁殖も防止される。
【００５０】
（変形例）
コーティング層１４は、フッ素樹脂を含む層であってもよい。つまり、保存容器１０の内表面１４ａがフッ素樹脂によって形成されていてもよい。フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）、ＰＦＡ（perfluoroalkoxy alkane）及びＥＴＦＥ（ethylene tetrafluoroethylene）が挙げられる。フッ素樹脂を含むコーティング層１４は、例えば、フッ素樹脂コーティング剤を容器本体１２の内表面に塗布及び乾燥させることによって形成されうる。
【００５１】
フッ素樹脂は、極めて低い表面自由エネルギーを示す。そのため、フッ素樹脂に他の物体が接近したとき、フッ素樹脂と他の物体との間に相互作用が働きにくく、フッ素樹脂に他の物体が吸着しにくい。保存容器１０の内表面１４ａがフッ素樹脂によって形成されている場合、光触媒粒子２２が内表面１４ａに一旦近接したとしても、光触媒粒子２２は内表面１４ａから速やかに脱離する。その結果、内表面１４ａへの光触媒粒子２２の付着が防止される。
【００５２】
（第２実施形態）
図３に示すように、本実施形態の保存容器２０は、容器本体１３及びキャップ１６を備えている。容器本体１３は、フッ素樹脂又はｐＨが６以下の環境下で正のゼータ電位を示す材料によって形成されている。容器本体１３の内表面１３ａが保存容器２０の内表面であり、光触媒懸濁液１８に接している。つまり、第１実施形態において説明したコーティング層１４は必須ではない。
【００５３】
具体的には、容器本体１３は、フッ素樹脂又はアニオン交換樹脂によって作られている。これにより、第１実施形態で説明した効果と同じ効果が本実施形態の保存容器２０においても得られる。フッ素樹脂及びアニオン交換樹脂の具体例は第１実施形態において説明した通りである。第１実施形態の保存容器１０と同じように、保存容器２０も十分な気密性及び十分なＵＶ遮蔽性を有していてもよい。
【００５４】
（光触媒粒子を用いた水処理方法）
光触媒懸濁液１８は、水処理に使用される。「水処理」とは、光触媒リアクタと呼ばれる浄化装置を使用し、光触媒反応によって汚染水中に含まれる汚染物質を無害化又は分解することである。汚染水とは、汚染物質を含有する表層水、家庭からの生活排水、工場からの工業排水、雨水、又は、公共水道から供給される水道水である。表層水には、地下水及び河川水が含まれる。汚染物質とは、これらの汚染水に含まれた人体又は環境に有害な物質、及び、飲用の際に不快な臭気の原因となる物質である。具体的には、細菌、真菌、ウイルス、原虫、フミン質、フェノール類、ベンゼン、ジオキサンなどが汚染物質に含まれる。細菌、真菌、ウイルス及び原虫は、光触媒反応によって死滅させ、無害化することができる。フミン質、フェノール類、ベンゼン、ジオキサンなどの有機分子も光触媒反応によって分解することができる。
【００５５】
図４に示すように、光触媒リアクタ２８は、タンク２９、光源３１及び分離膜３２を備えている。光源３１及び分離膜３２は、タンク２９の内部に配置されている。分離膜３２に濾過ポンプ３３が接続されている。タンク２９には、光触媒注入口３６、散気孔３４及び導入口３９が設けられている。散気孔３４にエアポンプ３５が接続されている。タンク２９には、光触媒懸濁液１８が充填されている。
【００５６】
導入口３９を通じてタンク２９に汚染水Ｗが導入される。汚染水Ｗは、光触媒懸濁液１８と混ざりあう。光源３１から汚染水に光が照射される。光触媒反応によって直接的又は間接的に汚染水中の汚染物質が酸化及び還元される。汚染物質は、無害化又は分解される。分離膜３２によって光触媒粒子２２が処理済み水から分離される。処理済み水は、濾過ポンプ３３の働きによってタンク２９の外部に排出される。
【００５７】
散気孔３４及びエアポンプ３５は、空気、酸素又は窒素によって汚染水及び光触媒懸濁液１８をバブリングする機構を構成している。バブリングを行うと、溶存酸素濃度が上昇して光触媒反応が促進される。さらに、分離膜３２の表面に付着した光触媒粒子２２を剥離させることができる。
【００５８】
光触媒懸濁液１８は、水処理の開始前にタンク２９に注入される。具体的には、キャップ１６を開栓して保存容器１０の気密性を破り、光触媒注入口３６を通じて、保存容器１０からタンク２９に光触媒懸濁液１８が移される。この時点において、光触媒懸濁液１８にはＣＯ2が多量に溶存している可能性がある。ＣＯ2が高濃度で光触媒懸濁液１８に含まれたまま水処理を行うと、処理済み水にもＣＯ2が多く含まれる。このことは、水質管理の観点から望ましくないかもしれない。したがって、光触媒懸濁液１８からＣＯ2を十分に除去したのち、水処理を開始することが望ましい。具体的には、エアポンプ３５を作動させ、散気孔３４を通じて光触媒懸濁液１８にＣＯ2を実質的に含まない気体の気泡を送り込む。これにより、光触媒懸濁液１８のＣＯ2濃度を下げることができる。ＣＯ2を実質的に含まない気体として、空気、酸素又は窒素が挙げられる。この操作によって、光触媒懸濁液１８からＣＯ2が十分に脱気され、光触媒懸濁液１８が水処理に適したものとなる。
【００５９】
保存容器１０に保存された光触媒懸濁液１８において、光触媒粒子２２は分散媒２４に均一に分散している。したがって、光触媒リアクタを用いた水処理において、光触媒粒子２２は高い光触媒活性を発揮しうる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本開示の技術は、光触媒を用いた水処理に有用である。有機分散剤が光触媒懸濁液に含まれていない場合、食品の製造、水の浄化などの幅広い分野に本開示の技術を適用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０，２０  保存容器
１２，１３  容器本体
１３ａ，１４ａ  内表面
１４  コーティング層
１６  キャップ
１８  光触媒懸濁液
２２  光触媒粒子
２４  分散媒
【図１】
2018187552.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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