(57)【要約】従来、汚染物質を、濃縮工程を介して得られた濃縮物を光触媒作用により分解する方法により処理していたが、該濃縮工程を介さなくとも、比較的希薄な状態の汚染物質を光触媒作用により処理する方法及び装置を提供する。即ち、本発明は、光触媒材料を有する吸収材に汚染物質を吸収及び／又は吸着させる工程、及び汚染物質を吸収及び／又は吸着した汚染物質吸収材を太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する工程を有することを特徴とする汚染物質の除去方法を開示する。
2003061862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒材料を有する吸収材に汚染物質を吸収及び／又は吸着させる工程、及び前記汚染物質を吸収及び／又は吸着した汚染物質吸収材を太陽光に曝し光触媒作用により前記汚染物質を分解する工程を有することを特徴とする汚染物質の除去方法。
【請求項２】
前記吸収材は、汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、該光触媒材料及び該活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０である請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有する請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布する請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
前記活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上である請求項３〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である請求項１〜６記載の方法。
【請求項８】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である請求項１〜７記載の方法。
【請求項９】
前記吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する工程において、高太陽光暴露面積を有する請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、可撓性及び／又は折曲げ性を有する請求項１〜９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、気体透過性を有する請求項１〜１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、フィルタ状又はシート状である請求項１〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記汚染物質は、媒体中に該汚染物質を２０００ｐｐｍ以下で含む請求項１〜１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記吸収及び／又は吸着工程前に、前記汚染物質を有する土壌に、１つ又は複数の溝、竪穴及び／又は斜坑（以下、単に「溝」という）を形成する溝形成工程；及び前記吸収材又は前記汚染物質除去装置を、前記土壌を覆うように配置する工程；をさらに有する請求項１〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記溝形成工程前に、土壌の汚染物質による汚染度を調査する工程をさらに有し、前記調査の汚染度の分布状態に依存して前記溝を形成する請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
複数の溝のうち、第１の溝、竪穴及び／又は斜坑（以下、単に「第１の溝」という）に通気管を付設し、吸収材又は汚染物質除去装置の配置工程後であって吸収及び／又は吸着工程前に、該通気管に空気、好ましくは温風を通気するか、又は前記通気管を介して前記第１の溝中の圧力を増減させる工程をさらに有し、通気又は圧力の増減により、汚染物質の揮発又は移流を促進させて、前記吸収及び／又は吸着工程における該汚染物質の吸収及び／又は吸着効果を促進する請求項１４又は１５記載の方法。
【請求項１７】
揮発性汚染物質を、光触媒材料を有する吸収材に吸収及び／又は吸着させる工程、及び前記揮発性汚染物質を吸収及び／又は吸着した吸収材を太陽光に曝し光触媒作用により前記揮発性汚染物質を分解する工程を有することを特徴とする揮発性汚染物質の除去方法。
【請求項１８】
前記吸収及び／又は吸着させる工程前に、揮発性汚染物質を揮発させる工程を有する請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記揮発性汚染物質は、揮発性土壌汚染物質である請求項１７又は１８記載の方法。
【請求項２０】
前記揮発工程は、揮発性汚染物質が含まれる土壌に、水と発熱反応する無機化合物を混合させる工程を含む請求項１８又は１９記載の方法。
【請求項２１】
前記吸収材は、揮発性汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有する請求項１７〜２０のいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
前記吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、太陽光に曝し光触媒作用により揮発性汚染物質を分解する工程において、高太陽光暴露面積を有する請求項１７〜２１のいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
前記吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、可撓性及び／又は折曲げ性を有する請求項１７〜２２のいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
前記吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、気体透過性を有する請求項１７〜２３のいずれか１項記載の方法。
【請求項２５】
前記吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、フィルタ状又はシート状である請求項１７〜２４のいずれか１項記載の方法。
【請求項２６】
前記揮発性汚染物質は、媒体中に該揮発性汚染物質を２０００ｐｐｍ以下で含む請求項１７〜２５のいずれか１項記載の方法。
【請求項２７】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、該光触媒材料及び該活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０である請求項１７〜２６のいずれか１項記載の方法。
【請求項２８】
前記活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有する請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布する請求項２７又は２８記載の方法。
【請求項３０】
前記活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上である請求項２７〜２９のいずれか１項記載の方法。
【請求項３１】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である請求項１７〜３０記載の方法。
【請求項３２】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である請求項１７〜３１記載の方法。
【請求項３３】
吸収及び／又は吸着工程前に、揮発性汚染物質を有する土壌に、１つ又は複数の溝、竪穴及び／又は斜坑（以下、単に「溝」という）を形成する溝形成工程；及び吸収材又は汚染物質除去装置を、土壌を覆うように配置する工程；をさらに有する請求項１７〜３２記載の方法。
【請求項３４】
前記溝形成工程前に、土壌の揮発性汚染物質による汚染度を調査する工程をさらに有し、前記調査の汚染度の分布状態に依存して前記溝を形成する請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
複数の溝のうち、第１の溝、竪穴及び／又は斜坑（以下、単に「第１の溝」という）に通気管を付設し、吸収材又は汚染物質除去装置の配置工程後であって吸収及び／又は吸着工程前に、該通気管に空気、好ましくは温風を通気するか、又は前記通気管を介して前記第１の溝中の圧力を増減させる工程をさらに有し、通気又は圧力の増減により、揮発性汚染物質の揮発又は移流を促進させて、前記吸収及び／又は吸着工程における該揮発性汚染物質の吸収及び／又は吸着効果を促進する請求項３３又は３４記載の方法。
【請求項３６】
光触媒材料を有する吸収材を備える汚染物質除去装置であって、該吸収材は、汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有し、該吸収材に汚染物質を吸収及び／又は吸着させた後、該吸収材又は汚染物質除去装置を太陽光を曝すことにより光触媒材料の光触媒作用で前記汚染物質を分解することを特徴とする汚染物質除去装置。
【請求項３７】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、該吸収材又は汚染物質除去装置の太陽光暴露面側に、光透過性無機材料層をさらに設けて成る請求項３６記載の装置。
【請求項３８】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する際に、高太陽光暴露面積を有する請求項３６又は請求項３７記載の装置。
【請求項３９】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、可撓性及び／又は折曲げ性を有する請求項３６〜３８のいずれか１項記載の装置。
【請求項４０】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、気体透過性を有する請求項３６〜３９のいずれか１項記載の装置。
【請求項４１】
前記光透過性無機材料層は、気体及び／又は液体透過用孔を有する請求項３６〜４０のいずれか１項記載の装置。
【請求項４２】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、フィルタ状又はシート状である請求項３６〜４１のいずれか１項記載の装置。
【請求項４３】
前記汚染物質は、媒体中に該汚染物質を２０００ｐｐｍ以下で含む請求項３６〜４２のいずれか１項記載の装置。
【請求項４４】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、該光触媒材料及び該活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０である請求項３６〜４３のいずれか１項記載の装置。
【請求項４５】
前記活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有する請求項４４記載の装置。
【請求項４６】
前記活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布する請求項４４又は４５記載の装置。
【請求項４７】
前記活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上である請求項４４〜４６のいずれか１項記載の装置。
【請求項４８】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である請求項３６〜４７記載の装置。
【請求項４９】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である請求項３６〜４８記載の装置。
【請求項５０】
光触媒材料を有する吸収材を備える汚染物質除去装置であって、該吸収材に汚染物質を吸収及び／又は吸着させた後、該吸収材又は汚染物質除去装置を太陽光を曝すことにより光触媒材料の光触媒作用で前記汚染物質を分解することを特徴とし、且つ前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する際に、高太陽光暴露面積を有する汚染物質除去装置。
【請求項５１】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、該吸収材又は汚染物質除去装置の太陽光暴露面側に、光透過性無機材料層をさらに設けて成る請求項５０記載の装置。
【請求項５２】
前記吸収材は、汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有する請求項５０又は５１記載の装置。
【請求項５３】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、可撓性及び／又は折曲げ性を有する請求項５０〜５２のいずれか１項記載の装置。
【請求項５４】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、気体透過性を有する請求項５０〜５３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５５】
前記光透過性無機材料層は、気体及び／又は液体透過用孔を有する請求項５０〜５４のいずれか１項記載の装置。
【請求項５６】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、フィルタ状又はシート状である請求項５０〜５５のいずれか１項記載の装置。
【請求項５７】
前記汚染物質は、媒体中に該汚染物質を２０００ｐｐｍ以下で含む請求項５０〜５６のいずれか１項記載の装置。
【請求項５８】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、該光触媒材料及び該活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０である請求項５０〜５７のいずれか１項記載の装置。
【請求項５９】
前記活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有する請求項５８記載の装置。
【請求項６０】
前記活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布する請求項５８又は５９記載の装置。
【請求項６１】
前記活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上である請求項５８〜６０のいずれか１項記載の装置。
【請求項６２】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である請求項５０〜６１記載の装置。
【請求項６３】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である請求項５０〜６２記載の装置。
【請求項６４】
光触媒材料を有する吸収材を備える汚染物質除去装置であって、該吸収材に汚染物質を吸収及び／又は吸着させた後、該吸収材又は汚染物質除去装置を太陽光を曝すことにより光触媒材料の光触媒作用で前記汚染物質を分解することを特徴とし、且つ前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、可撓性及び／又は折曲げ性を有する汚染物質除去装置。
【請求項６５】
前記吸収材又は汚染物質除去装置は、該吸収材又は汚染物質除去装置の太陽光暴露面側に、光透過性無機材料層をさらに設けて成る請求項６４記載の装置。
【請求項６６】
前記吸収材は、前記汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有する請求項６４又は請求項６５記載の装置。
【請求項６７】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する際に、高太陽光暴露面積を有する請求項６４〜６６のいずれか１項記載の装置。
【請求項６８】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、気体透過性を有する請求項６４〜請求項６７のいずれか１項記載の装置。
【請求項６９】
前記光透過性無機材料層は、気体及び／又は液体透過用孔を有する請求項６４〜請求項６８のいずれか１項記載の装置。
【請求項７０】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、フィルタ状又はシート状である請求項６４〜６９のいずれか１項記載の装置。
【請求項７１】
前記汚染物質は、媒体中に該汚染物質を２０００ｐｐｍ以下で含む請求項６４〜請求項７０のいずれか１項記載の装置。
【請求項７２】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、該光触媒材料及び該活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０である請求項６４〜７１のいずれか１項記載の装置。
【請求項７３】
前記活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有する請求項７２記載の装置。
【請求項７４】
前記活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布する請求項７２又は７３記載の装置。
【請求項７５】
前記活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上である請求項７２〜７４のいずれか１項記載の装置。
【請求項７６】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である請求項６４〜７５記載の装置。
【請求項７７】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である請求項６４〜７６記載の装置。
【請求項７８】
光触媒材料を有する吸収材を備える汚染物質除去装置であって、該吸収材に汚染物質を吸収及び／又は吸着させた後、該吸収材又は汚染物質除去装置を太陽光を曝すことにより光触媒材料の光触媒作用で前記汚染物質を分解することを特徴とし、且つ前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、該吸収材又は汚染物質除去装置の太陽光暴露面側に、光透過性無機材料層をさらに設けて成る汚染物質除去装置。
【請求項７９】
前記吸収材は、前記汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有する請求項７８記載の装置。
【請求項８０】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する際に、高太陽光暴露面積を有する請求項７８又は７９記載の装置。
【請求項８１】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、可撓性及び／又は折曲げ性を有する請求項７８〜８０のいずれか１項記載の装置。
【請求項８２】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、気体透過性を有する請求項７８〜８１のいずれか１項記載の装置。
【請求項８３】
前記光透過性無機材料層は、気体及び／又は液体透過用孔を有する請求項７８〜８２のいずれか１項記載の装置。
【請求項８４】
前記吸収材又は前記汚染物質除去装置は、フィルタ状又はシート状である請求項７８〜８３のいずれか１項記載の装置。
【請求項８５】
前記汚染物質は、媒体中に該汚染物質を２０００ｐｐｍ以下で含む請求項７８〜８４のいずれか１項記載の装置。
【請求項８６】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、該光触媒材料及び該活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０である請求項７８〜８５のいずれか１項記載の装置。
【請求項８７】
前記活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有する請求項８６記載の装置。
【請求項８８】
前記活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布する請求項８６又は８７記載の装置。
【請求項８９】
前記活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上である請求項８６〜８８のいずれか１項記載の装置。
【請求項９０】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である請求項７８〜８９記載の装置。
【請求項９１】
前記吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である請求項７８〜９０記載の装置。
【請求項９２】
光触媒材料及び活性炭を有する汚染物質除去装置であって、前記光触媒材料及び前記活性炭は、前記光触媒材料：前記活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０で有し、前記光触媒材料及び前記活性炭が汚染物質を吸収又は吸着し、前記光触媒材料に太陽光を照射することにより光触媒作用によって前記汚染物質を分解する、汚染物質除去装置。
【請求項９３】
前記活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有する請求項９２記載の装置。
【請求項９４】
前記活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布する請求項９２又は９３記載の装置。
【請求項９５】
前記活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上である請求項９２〜９４のいずれか１項記載の装置。
【請求項９６】
光触媒材料及び活性炭を有する汚染物質除去装置であって、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である前記汚染物質除去装置。
【請求項９７】
光触媒材料及び活性炭を有する汚染物質除去装置であって、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である前記汚染物質除去装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、汚染物質の除去方法及び装置に関する。特に、土壌の汚染物質；ゴミ処理場における汚染水及び／又は該汚染水による土壌の汚染物質；鉄鉱石採掘場などのいわゆるヤード近隣の汚染水及び／又は該汚染水による土壌の汚染物質；及び自然発生的に存在する汚染物質の除去方法及び装置に関する。さらに、本発明は、光触媒作用により汚染物質を分解して除去する方法及び装置に関する。
背景技術
近年、トリクロロエチレンなどの揮発性塩素化炭化水素系物質による環境汚染が問題になっている。これらの除去方法が、特許第２５８９００２号に開示されている。この方法は、土壌に、水と発熱反応する無機化合物を混合して揮発性の土壌汚染物質を揮発させる工程を含んでいる。また、土壌を加熱、例えば温風などを吹き付けて、揮発性塩素化炭化水素系物質を揮発させる方法なども提案されている。これらの方法は、土壌から汚染物質を除去することはできるが、大気中に発散されるか又は活性炭などに吸着されるに留まり、最終的に分解するに至っていない。そのため、大気中に発散した汚染物質が、雨などにより再度土壌を汚染する可能性がある。また、活性炭に吸着された汚染物質は、該活性炭を焼却することにより熱分解されると考えられるが、実際には熱分解されるのは一部であり、大部分は熱分解前に揮発し、大気中に発散され、上記と同様な問題が生じることとなる。
一方、酸化チタンなどの光触媒材料は、その強い酸化力又は還元力により、水の浄化、空気の浄化などに有効であると、その開発が近年盛んになっている。例えば、特開２００１−２５９４３５号公報は、空気浄化処理について開示している。具体的には、該公報は、多孔性基材に光触媒を塗工、乾燥、凝固させ焼成して微細孔性膜を形成し、それによって良好な空気浄化処理効果が得られることが開示されている。また、特公平６−１０２１５５号公報は、光触媒と吸着剤との混合物を焼結してなる脱臭剤等を開示している。
しかしながら、光触媒材料を用いた処理を、上述の土壌汚染などの処理に用いる場合、一般に土壌汚染物質を含む液体を濃縮した後にその処理を行うのが効率的であると考えられているが、逆に濃縮工程を介するのは非現実的であり且つ不経済である。
また、工場排水又はゴミ処理場における汚染水及び／もしくは該汚染水による土壌の汚染物質；鉄鉱石採掘場などのいわゆるヤード近隣の汚染水及び／又は該汚染水による土壌の汚染物質；及び自然発生的に存在する汚染物質などを処理する場合も同様に、濃縮工程を介するのは非現実的且つ不経済である。
さらに、上述した、ゴミ処理場における汚染水及び／もしくは該汚染水による土壌の汚染物質；鉄鉱石採掘場などのいわゆるヤード近隣の汚染水及び／又は該汚染水による土壌の汚染物質；及び自然発生的に存在する汚染物質を除去する方法及びその装置に関しては、従来全く提案されておらず、それらが熱望されていた。
また、土壌汚染及び大気汚染は、その汚染物質が揮発性である場合は特に、循環的に生じるものであり、土壌の汚染物質、大気の汚染物質、又はその双方を除去する方法及び装置が望まれていた。
発明の開示
そこで、本発明者らは、鋭意検討の結果、対象となる汚染物質を、光触媒を有する吸収材に吸着させ、該吸収材を太陽光に曝すことにより、濃縮工程を介さずに、希薄に存在する汚染物質を処理することを見出した。
これにより、濃縮工程を省くことができるため、経済的である。また、希薄に存在する汚染物質を、人的負担などの種々のコストを削減して処理することができるため、経済的である。また、太陽光に曝す際に、雨水などにより対象となる汚染物質が希釈されることもあるが、該希釈によっても処理能力に変化を及ぼすことが少なく、この点においてもあらゆるコストを削減することができる。
具体的には、本発明者らは、以下の発明を見出した。
＜１＞  光触媒材料を有する吸収材に汚染物質を吸収及び／又は吸着させる工程、及び前記汚染物質を吸収及び／又は吸着した汚染物質吸収材を太陽光に曝し光触媒作用により前記汚染物質を分解する工程を有することを特徴とする汚染物質の除去方法。
＜２＞  上記＜１＞において、吸収材は、汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有するのがよい。
＜３＞  上記＜１＞又は＜２＞において、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、該光触媒材料及び該活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０であるのがよい。
＜４＞  上記＜３＞において、活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有するのがよい。
＜５＞  上記＜３＞又は＜４＞において、活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布するのがよい。
＜６＞  上記＜３＞〜＜５＞のいずれかにおいて、活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上であるのがよい。
＜７＞  上記＜１＞〜＜６＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜８＞  上記＜１＞〜＜７＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜９＞  上記＜１＞〜＜８＞のいずれかにおいて、吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する工程において、高太陽光暴露面積を有するのがよい。
＜１０＞  上記＜１＞〜＜９＞のいずれかにおいて、吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、可撓性及び／又は折曲げ性を有するのがよい。
＜１１＞  上記＜１＞〜＜１０＞のいずれかにおいて、吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、該吸収材又は汚染物質除去装置の太陽光暴露面側に、光透過性無機材料層をさらに設けて成るのがよい。
＜１２＞  上記＜１＞〜＜１１＞のいずれかにおいて、吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、気体透過性を有するのがよい。
＜１３＞  上記＜１＞〜＜１２＞のいずれかにおいて、吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、フィルタ状又はシート状であるのがよい。
＜１４＞  上記＜１＞〜＜１３＞のいずれかにおいて、汚染物質は、媒体中に該汚染物質を２０００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下、例えば２０ｐｐｍ以下で含むのがよい。
＜１５＞  上記＜１＞〜＜１４＞のいずれかにおいて、吸収及び／又は吸着工程前に、汚染物質を有する土壌に、１つ又は複数の溝、竪穴及び／又は斜坑（以下、「溝、竪穴及び／又は斜坑」を単に「溝」と略記する場合がある）を形成する溝形成工程；及び吸収材又は汚染物質除去装置を、土壌を覆うように配置する工程；をさらに有するのがよい。
＜１６＞  上記＜１５＞において、前記溝形成工程前に、土壌の汚染物質による汚染度を調査する工程をさらに有し、前記調査の汚染度の分布状態に依存して前記溝を形成するのがよい。
＜１７＞  上記＜１５＞又は＜１６＞において、複数の溝、竪穴及び／又は斜坑のうち、第１の溝、竪穴及び／又は斜坑（以下、単に「第１の溝」と略記する場合がある）に通気管を付設し、吸収材又は汚染物質除去装置の配置工程後であって吸収及び／又は吸着工程前に、該通気管に空気、好ましくは温風を通気するか、又は前記通気管を介して前記第１の溝中の圧力を増減させる工程をさらに有し、通気又は圧力の増減により、汚染物質の揮発又は移流を促進させて、前記吸収及び／又は吸着工程における該汚染物質の吸収及び／又は吸着効果を促進するのがよい。
＜１８＞  上記＜１＞〜＜１７＞において、吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、以下のａ）〜ｄ）のうちの１つの要件、又はａ）〜ｄ）のうちから選ばれる任意の２つの要件、又はａ）〜ｄ）のうちから選ばれる任意の３つの要件、又は４つの要件を満たすのがよい。
ａ）汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有する；
ｂ）太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する工程において、高太陽光暴露面積を有する；
ｃ）可撓性及び／又は折曲げ性を有する；及び
ｄ）吸収材又は汚染物質除去装置の太陽光暴露面側に、光透過性無機材料層をさらに設けて成る。
＜１９＞  揮発性汚染物質を、光触媒材料を有する吸収材に吸収及び／又は吸着させる工程、及び前記揮発性汚染物質を吸収及び／又は吸着した吸収材を太陽光に曝し光触媒作用により前記揮発性汚染物質を分解する工程を有することを特徴とする揮発性汚染物質の除去方法。
＜２０＞  上記＜１９＞において、吸収及び／又は吸着させる工程前に、揮発性汚染物質を揮発させる工程を有するのがよい。
＜２１＞  上記＜１９＞又は＜２０＞において、揮発性汚染物質は、揮発性土壌汚染物質であるのがよい。
＜２２＞  上記＜２０＞又は＜２１＞において、揮発させる工程は、揮発性汚染物質が含まれる土壌に、水と発熱反応する無機化合物を混合させる工程を含むのがよい。
＜２３＞  上記＜１９＞〜＜２２＞のいずれかにおいて、吸収材は、揮発性汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有するのがよい。
＜２４＞  上記＜１９＞〜＜２３＞のいずれかにおいて、吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、太陽光に曝し光触媒作用により揮発性汚染物質を分解する工程において、高太陽光暴露面積を有するのがよい。
＜２５＞  上記＜１９＞〜＜２４＞のいずれかにおいて、吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、可撓性及び／又は折曲げ性を有するのがよい。
＜２６＞  上記＜１９＞〜＜２５＞のいずれかにおいて、吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、該吸収材の太陽光暴露面側に、光透過性無機材料層をさらに設けて成るのがよい。
＜２７＞  上記＜１９＞〜＜２６＞のいずれかにおいて、吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、気体透過性を有するのがよい。
＜２８＞  上記＜１９＞〜＜２７＞のいずれかにおいて、吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、フィルタ状又はシート状であるのがよい。
＜２９＞  上記＜１９＞〜＜２８＞のいずれかにおいて、揮発性汚染物質は、媒体中に該揮発性汚染物質を２０００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下、例えば２０ｐｐｍ以下で含むのがよい。
＜３０＞  上記＜１９＞〜＜２９＞のいずれかにおいて、吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、以下のａ）〜ｄ）のうちの１つの要件、又はａ）〜ｄ）のうちから選ばれる任意の２つの要件、又はａ）〜ｄ）のうちから選ばれる任意の３つの要件、又は４つの要件を満たすのがよい：
ａ）吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有する；
ｂ）吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する工程において、高太陽光暴露面積を有する；
ｃ）吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、可撓性及び／又は折曲げ性を有する；及び
ｄ）吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置は、該吸収材又は該汚染物質除去装置の太陽光暴露面側に、光透過性無機材料層をさらに設けて成る。
＜３１＞  上記＜１９＞〜＜３０＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、該光触媒材料及び該活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０であるのがよい。
＜３２＞  上記＜３１＞において、活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有するのがよい。
＜３３＞  上記＜３１＞又は＜３２＞において、活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布するのがよい。
＜３４＞  上記＜３１＞〜＜３３＞のいずれかにおいて、活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上であるのがよい。
＜３５＞  上記＜１９＞〜＜３４＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜３６＞  上記＜１９＞〜＜３５＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜３７＞  上記＜１９＞〜＜３６＞のいずれかにおいて、吸収及び／又は吸着工程前に、揮発性汚染物質を有する土壌に、１つ又は複数の溝、竪穴及び／又は斜坑（以下、「溝、竪穴及び／又は斜坑」を単に「溝」と略記する場合がある）を形成する溝形成工程；及び吸収材又は汚染物質除去装置を、土壌を覆うように配置する工程；をさらに有するのがよい。
＜３８＞  上記＜３７＞において、前記溝形成工程前に、土壌の揮発性汚染物質による汚染度を調査する工程をさらに有し、前記調査の汚染度の分布状態に依存して前記溝を形成するのがよい。
＜３９＞  上記＜３７＞又は＜３８＞において、複数の溝のうち、第１の溝、竪穴及び／又は斜坑（以下、単に「第１の溝」と略記する場合がある）に通気管を付設し、吸収材又は汚染物質除去装置の配置工程後であって吸収及び／又は吸着工程前に、該通気管に空気、好ましくは温風を通気するか、又は前記通気管を介して前記第１の溝中の圧力を増減させる工程をさらに有し、通気又は圧力の増減により、揮発性汚染物質の揮発又は移流を促進させて、前記吸収及び／又は吸着工程における該揮発性汚染物質の吸収及び／又は吸着効果を促進するのがよい。
＜４０＞  光触媒材料を有する吸収材を備える汚染物質除去装置であって、該吸収材は汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有し、該吸収材に汚染物質を吸収及び／又は吸着させた後、該吸収材又は汚染物質除去装置を太陽光を曝すことにより光触媒材料の光触媒作用で前記汚染物質を分解することを特徴とする汚染物質除去装置。
＜４１＞  上記＜４０＞において、吸収材又は汚染物質除去装置は、該吸収材又は汚染物質除去装置の太陽光暴露面側に、光透過性無機材料層をさらに設けて成るのがよい。
＜４２＞  上記＜４０＞又は＜４１＞のいずれかにおいて、吸収材又は汚染物質除去装置は、太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する際に、高太陽光暴露面積を有するのがよい。
＜４３＞  上記＜４０＞〜＜４２＞のいずれかにおいて、吸収材又は汚染物質除去装置は、可撓性及び／又は折曲げ性を有するのがよい。
＜４４＞  上記＜４０＞〜＜４３＞のいずれかにおいて、吸収材又は汚染物質除去装置は、気体透過性を有するのがよい。
＜４５＞  上記＜４０＞〜＜４４＞のいずれかにおいて、光透過性無機材料層は、気体及び／又は液体透過用孔を有するのがよい。
＜４６＞  上記＜４０＞〜＜４６＞のいずれかにおいて、吸収材又は汚染物質除去装置は、フィルタ状又はシート状であるのがよい。
＜４７＞  上記＜４０＞〜＜４６＞のいずれかにおいて、汚染物質は、媒体中に該汚染物質を２０００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下、例えば２０ｐｐｍ以下で含むのがよい。
＜４８＞  上記＜４０＞〜＜４７＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、該光触媒材料及び該活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０であるのがよい。
＜４９＞  上記＜４８＞において、活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有するのがよい。
＜５０＞  上記＜４８＞又は＜４９＞において、活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布するのがよい。
＜５１＞  上記＜４８＞〜＜５０＞のいずれかにおいて、活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上であるのがよい。
＜５２＞  上記＜４０＞〜＜５１＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜５３＞  上記＜４０＞〜＜５２＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜５４＞  光触媒材料を有する吸収材を備える汚染物質除去装置であって、該吸収材に汚染物質を吸収及び／又は吸着させた後、該吸収材又は汚染物質除去装置を太陽光を曝すことにより光触媒材料の光触媒作用で前記汚染物質を分解することを特徴とし、且つ前記吸収材又は汚染物質除去装置は、太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する際に、高太陽光暴露面積を有する汚染物質除去装置。
＜５５＞  上記＜５４＞において、吸収材又は汚染物質除去装置は、該吸収材又は汚染物質除去装置の太陽光暴露面側に、光透過性無機材料層をさらに設けて成るのがよい。
＜５６＞  上記＜５４＞又は＜５５＞において、吸収材は、汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有するのがよい。
＜５７＞  上記＜５４＞〜＜５６＞のいずれかにおいて、吸収材又は汚染物質除去装置は、可撓性及び／又は折曲げ性を有するのがよい。
＜５８＞  上記＜５４＞〜＜５７＞のいずれかにおいて、吸収材又は汚染物質除去装置は、気体透過性を有するのがよい。
＜５９＞  上記＜５４＞〜＜５８＞のいずれかにおいて、光透過性無機材料層は、気体及び／又は液体透過用孔を有するのがよい。
＜６０＞  上記＜５４＞〜＜５９＞のいずれかにおいて、吸収材又は汚染物質除去装置は、フィルタ状又はシート状であるのがよい。
＜６１＞  上記＜５４＞〜＜６０＞のいずれかにおいて、汚染物質は、媒体中に該汚染物質を２０００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下、例えば２０ｐｐｍ以下で含むのがよい。
＜６２＞  上記＜５４＞〜＜６１＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、該光触媒材料及び該活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０であるのがよい。
＜６３＞  上記＜６２＞において、活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有するのがよい。
＜６４＞  上記＜６２＞又は＜６３＞において、活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布するのがよい。
＜６５＞  上記＜６２＞〜＜６４＞のいずれかにおいて、活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上であるのがよい。
＜６６＞  上記＜５４＞〜＜６５＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜６７＞  上記＜５４＞〜＜６６＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜６８＞  光触媒材料を有する吸収材を備える汚染物質除去装置であって、該吸収材に汚染物質を吸収及び／又は吸着させた後、該吸収材又は汚染物質除去装置を太陽光を曝すことにより光触媒材料の光触媒作用で前記汚染物質を分解することを特徴とし、且つ吸収材又は汚染物質除去装置は、可撓性及び／又は折曲げ性を有する汚染物質除去装置。
＜６９＞  上記＜６８＞において、吸収材又は汚染物質除去装置は、該吸収材又は汚染物質除去装置の太陽光暴露面側に、光透過性無機材料層をさらに設けて成るのがよい。
＜７０＞  上記＜６８＞又は＜６９＞において、吸収材は、汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有するのがよい。
＜７１＞  上記＜６８＞〜＜７０＞のいずれかにおいて、吸収材又は汚染物質除去装置は、太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する際に、高太陽光暴露面積を有するのがよい。
＜７２＞  上記＜６８＞〜＜７１＞のいずれかにおいて、吸収材又は汚染物質除去装置は、気体透過性を有するのがよい。
＜７３＞  上記＜６８＞〜＜７２＞のいずれかにおいて、光透過性無機材料層は、気体及び／又は液体透過用孔を有するのがよい。
＜７４＞  上記＜６８＞〜＜７３＞のいずれかにおいて、吸収材又は汚染物質除去装置は、フィルタ状又はシート状であるのがよい。
＜７５＞  上記＜６８＞〜＜７４＞のいずれかにおいて、汚染物質は、媒体中に該汚染物質を２０００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下、例えば２０ｐｐｍ以下で含むのがよい。
＜７６＞  上記＜６８＞〜＜７５＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、該光触媒材料及び該活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０であるのがよい。
＜７７＞  上記＜７６＞において、活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有するのがよい。
＜７８＞  上記＜７６＞又は＜７７＞において、活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布するのがよい。
＜７９＞  上記＜７６＞〜＜７８＞のいずれかにおいて、活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上であるのがよい。
＜８０＞  上記＜６８＞〜＜７９＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜８１＞  上記＜６８＞〜＜８０＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜８２＞  光触媒材料を有する吸収材を備える汚染物質除去装置であって、該吸収材に汚染物質を吸収及び／又は吸着させた後、該吸収材又は汚染物質除去装置を太陽光を曝すことにより光触媒材料の光触媒作用で前記汚染物質を分解することを特徴とし、且つ前記吸収材又は汚染物質除去装置は、該吸収材の太陽光暴露面側に、光透過性無機材料層をさらに設けて成る汚染物質除去装置。
＜８３＞  上記＜８２＞において、吸収材は、汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有するのがよい。
＜８４＞  上記＜８２＞又は＜８３＞において、吸収材又は汚染物質除去装置は、太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する際に、高太陽光暴露面積を有するのがよい。
＜８５＞  上記＜８２＞〜＜８４＞のいずれかにおいて、吸収材又は汚染物質除去装置は、可撓性及び／又は折曲げ性を有するのがよい。
＜８６＞  上記＜８２＞〜＜８５＞のいずれかにおいて、吸収材又は汚染物質除去装置は、気体透過性を有するのがよい。
＜８７＞  上記＜８２＞〜＜８６＞のいずれかにおいて、光透過性無機材料層は、気体及び／又は液体透過用孔を有するのがよい。
＜８８＞  上記＜８２＞〜＜８７＞のいずれかにおいて、吸収材又は汚染物質除去装置は、フィルタ状又はシート状であるのがよい。
＜８９＞  上記＜８２＞〜＜８８＞のいずれかにおいて、汚染物質は、媒体中に該汚染物質を２０００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下、例えば２０ｐｐｍ以下で含むのがよい。
＜９０＞  上記＜８２＞〜＜８９＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、該光触媒材料及び該活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０であるのがよい。
＜９１＞  上記＜９０＞において、活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有するのがよい。
＜９２＞  上記＜９０＞又は＜９１＞において、活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布するのがよい。
＜９３＞  上記＜９０＞〜＜９２＞のいずれかにおいて、活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上であるのがよい。
＜９４＞  上記＜８２＞〜＜９３＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜９５＞  上記＜８２＞〜＜９４＞のいずれかにおいて、吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜９６＞  光触媒材料及び活性炭を有する汚染物質除去装置であって、前記光触媒材料及び前記活性炭は、前記光触媒材料：前記活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０で有し、前記光触媒材料及び前記活性炭が汚染物質を吸収又は吸着し、前記光触媒材料に太陽光を照射することにより光触媒作用によって前記汚染物質を分解する、汚染物質除去装置。
＜９７＞  上記＜９６＞において、活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有するのがよい。
＜９８＞  上記＜９６＞又は＜９７＞において、活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布するのがよい。
＜９９＞    上記＜９６＞〜＜９８＞のいずれかにおいて、活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上であるのがよい。
＜１００＞  上記＜９６＞〜＜９９＞のいずれかにおいて、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜１０１＞  上記＜９６＞〜＜１００＞のいずれかにおいて、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜１０２＞  光触媒材料及び活性炭を有する汚染物質除去装置であって、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である前記汚染物質除去装置。
＜１０３＞  上記＜１０２＞において、光触媒材料及び活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０で有し、光触媒材料及び活性炭が汚染物質を吸収又は吸着し、光触媒材料に太陽光を照射することにより光触媒作用によって汚染物質を分解するのがよい。
＜１０４＞  上記＜１０２＞又は＜１０３＞において、活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有するのがよい。
＜１０５＞  上記＜１０２＞〜＜１０４＞のいずれかにおいて、活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布するのがよい。
＜１０６＞  上記＜１０２＞〜＜１０５＞のいずれかにおいて、活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上であるのがよい。
＜１０７＞  上記＜１０２＞〜＜１０６＞のいずれがにおいて、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
＜１０８＞  光触媒材料及び活性炭を有する汚染物質除去装置であって、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上である前記汚染物質除去装置。
＜１０９＞  上記＜１０８＞において、光触媒材料及び活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０で有し、光触媒材料及び活性炭が汚染物質を吸収又は吸着し、光触媒材料に太陽光を照射することにより光触媒作用によって汚染物質を分解するのがよい。
＜１１０＞  上記＜１０８＞又は＜１０９＞において、活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有するのがよい。
＜１１１＞  上記＜１０８＞〜＜１１０＞のいずれかにおいて、活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布するのがよい。
＜１１２＞  上記＜１０８＞〜＜１１１＞のいずれかにおいて、活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上であるのがよい。
＜１１３＞  上記＜１０８＞〜＜１１２＞のいずれかにおいて、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上であって、光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上であるのがよい。
発明の実施の形態
以下、本発明の方法及び装置を詳細に説明する。
本発明の汚染物質の除去方法は、光触媒材料を有する吸収材に汚染物質を吸収及び／又は吸着させる工程、及び前記汚染物質を吸収及び／又は吸着した汚染物質吸収材を太陽光に曝し光触媒作用により前記汚染物質を分解する工程を有する。
本発明の方法の対象となる汚染物質としては、種々の汚染物質を挙げることができる。例えば、土壌の汚染物質；ゴミ処理場における汚染水及び／又は該汚染水による土壌の汚染物質；鉄鉱石採掘場などのいわゆるヤード近隣の汚染水及び／又は該汚染水による土壌の汚染物質；及び自然発生的に存在する汚染物質等を挙げることができる。
具体的には、有機リン、シアン系化合物、カドミウム、鉛、六価クロム、ヒ素、水銀、有機水銀（アルキル水銀を含む）、ＰＣＢ、銅、ジクロロメタン、４塩化炭素、１，２−ジクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、シス−１，２−ジクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、１，３−ジクロロプロペン、チウラム、シマジン、チオベンカルブ、ベンゼン、セレン、ダイオキシン、フッ素、ホウ酸、ＮＯｘ、ＳＯｘなど、一般に土壌汚染物質、大気汚染物質と呼ばれるものを全て挙げることができる。また、上記以外の有機物質も、本発明の方法の対象となる汚染物質に該当する。
上記のうち、有機物質、並びにＮＯｘ及びＳＯｘなど、光触媒材料によって分解可能な物質は、特に本発明の除去される汚染物質として好ましい。また、上記に挙げた物質のうち、光触媒材料によって還元吸着可能な物質、例えば銅など金属は、本発明により除去される物質となることができる。
さらに、本発明の方法の対象となる汚染物質としては、有機物を挙げることができ、例えば１，１，１−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロホルム、四塩化炭素、及び二塩化エタンなどの常圧沸点が約６０〜１２０℃の揮発性塩素化炭化水素系物質などを挙げることができるがこれらに限定されるものではない。なお、後述する本発明の吸収材の吸着能及び／又は吸収能によっては、汚染物質には重金属などを含んでいてもよい。
本発明の方法に用いられる吸収材は、光触媒材料を有する。
光触媒材料それ自体が、対象となる汚染物質に関して吸収能及び／吸着能を有する場合、光触媒材料それ自体が本発明における「光触媒材料を有する吸収材」に該当する。
また、光触媒材料が、対象となる汚染物質に関して吸収能及び／吸着能を有しない場合、それらの吸収能及び／又は吸着能を有する材料、いわゆる「吸収材」を用いることができる。なお、本明細書において、「吸収材」とは、「光触媒材料を有する吸収材」を指す場合と、光触媒材料を除外した、いわゆる「吸収材」を指す場合とがある。
なお、吸収材を用いる場合、光触媒材料と該吸収材とを単に混合したもの、吸収材に光触媒材料を担持したものなど、「光触媒材料を有する吸収材」の形態は、特に限定されない。但し、作製コストの面から、光触媒材料を有する吸収材は、光触媒材料と該吸収材とを単に混合したものが好ましい。
本発明の方法に用いられる吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置として、以下に記載するａ）〜ｄ）のうちの１つの要件、又はａ）〜ｄ）のうちから選ばれる任意の２つの要件、又はａ）〜ｄ）のうちから選ばれる任意の３つの要件、又は４つの要件を満たすのがよい。
ａ）汚染物質に関して高吸収能及び／又は高吸着能を有する；
ｂ）太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する工程において、高太陽光暴露面積を有する；
ｃ）可撓性及び／又は折曲げ性を有する；及び
ｄ）吸収材又は該吸収材を有してなる汚染物質除去装置の太陽光暴露面側に、光透過性無機材料層をさらに設けて成る。
上記要件に関して、例えば、本発明の吸収材又は該吸収材を有してなる装置がａ）〜ｃ）の要件を全て有する場合、汚染物質を吸収及び／又は吸着する際には、該吸収材又は装置を扇子を閉じた状態のように折曲げた状態で用いて、汚染物質を吸収することができる一方、太陽光に曝し光触媒作用により汚染物質を分解する工程においては、扇子を広げた状態のように、高太陽光暴露面積を有することにより、太陽光に効率よく暴露させることができる。
また、本発明の吸収材又は装置の要件ｄ）は、光触媒材料の光触媒作用により、吸収材又は装置の太陽光暴露面が分解されることを防ぐために設けられる。即ち、例えば、吸収材又は装置の太陽光暴露面を有機物質、例えば有機ポリマーで構成すると、本発明の吸収材又は装置が太陽光に暴露されて徐々に分解されるため、該吸収材又は装置を長期使用できなくなる。このような作用を予防するためである。
なお、上記ｂ）の「高太陽光暴露面積」については、吸収材又は装置を太陽光に対して垂直配置するのが、光触媒作用をもたらすのに、最も効率的である。但し、垂直配置に限定されない。例えば、吸収材又は装置を太陽光に対して垂直配置しない場合、太陽光に暴露させる時間を長期間にすればよい。即ち、光触媒作用によって分解可能な期間は、太陽光に対して垂直配置したと仮定する面積と太陽光に曝す時間との積に依存する。このため、例えば、吸収材又は装置の長手方向を略鉛直方向と同一の方向に配置したとしても、太陽光に暴露させる時間を長期間にすれば、光触媒作用をもたらすのに十分となる。
本発明の吸収材又は該吸収材を有してなる装置は、上記要件の他、気体透過性を有するのがよい。気体透過性を有することにより、ガス状の汚染物質、例えば揮発性の汚染物質を吸収及び／又は吸着する際に有効に作用する。即ち、上述のように、本発明の吸収材又は装置を扇子を閉じた状態のように折曲げた状態で用いる場合、吸収材又は装置自身が気体透過性を有すれば、汚染物質を効率よく吸収することができる。
なお、本発明の吸収材又は装置が、該吸収材又は装置の太陽光暴露面側に、光透過性無機材料層をさらに設けて成る場合、該光透過性無機材料層に孔、即ち気体及び／又は液体透過用孔を設けるのが好ましい。これにより、光透過性無機材料層は、気体透過性又は液体透過性を有することができ、吸収材又は装置は、気体状又は液体状の汚染物質を効率よく吸収することができる。
本発明の吸収材又は装置は、上記要件を満たすのであれば、その形態は特に限定されない。但し、上記要件を満たす形態として、吸収材又は装置は、フィルタ状又はシート状とすることができる。
本発明の吸収材として、多孔性基材、不織布などを挙げることができる。
多孔性基材としては、無機物質からなる多孔性基材、活性炭などの多孔質基材、などを挙げることができる。
また、不織布として、無機物質の繊維からなる不織布などを挙げることができる。
本発明の吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、該光触媒材料及び該活性炭は、光触媒材料：活性炭が重量比で９５：５〜７０：３０、好ましくは９５：５〜８０：２０、より好ましくは９５：５〜８５：１５であるのがよい。
活性炭は、その表面にカルボキシル基、フェノール性水酸基、キノン型カルボニル基、エーテル基、過酸化物基、エステル基、フルオレセイン型ラクトン基、カルボン酸無水物基、及び環状過酸化物基からなる群から選ばれる基を少なくとも１種有するのがよい。
また、活性炭は、その細孔径が０〜１００Åに７０％以上分布するのがよい。
さらに、活性炭は、その比表面積が１０００ｍ２／ｇ以上、好ましくは１５００ｍ２／ｇ以下、より好ましくは１０５０〜１５００ｍ２／ｇ、最も好ましくは１１００〜１５００ｍ２／ｇであるのがよい。
吸収材は、光触媒材料及び活性炭を有し、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率が７０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは８０〜９９％であるのがよい。また、吸収材は、その光触媒分解速度がＣＯ２初期生成速度として１ｐｐｍｖ／分以上、好ましくは２〜２０ｐｐｍｖ／分であるのがよい。さらに、吸収材は、汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度が１０ｐｐｍｖ／分以上、好ましくは２０〜６０ｐｐｍｖ／分であるのがよい。
なお、吸収材の汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収又は吸着率は、乾燥空気下においては、８５％以上、好ましくは９０〜９９％であるのがよく、飽和水蒸気下の空気においては、７０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは８０〜９９％であるのがよい。また、吸収材の汚染物質である揮発性塩素化炭化水素系物質の吸収速度は、乾燥空気下においては、２５ｐｐｍｖ／分以上、好ましくは４０〜６０ｐｐｍｖ／分、より好ましくは５０〜６０ｐｐｍｖ／分であるのがよく、飽和水蒸気下の空気においては、１０ｐｐｍｖ／分以上、好ましくは２０〜６０ｐｐｍｖ／分、より好ましくは２５〜６０ｐｐｍｖ／分であるのがよい。さらに、吸収材の光触媒分解速度は、乾燥空気下においては、ＣＯ２初期生成速度として５ｐｐｍｖ／分以上、好ましくは７〜２０ｐｐｍｖ／分、より好ましくは１０〜２０ｐｐｍｖ／分であるのがよく、飽和水蒸気下の空気においては、１ｐｐｍｖ／分以上、好ましくは２〜２０ｐｐｍｖ／分であるのがよい。
なお、本明細書において、特記しない限り、「吸収速度」、「吸収率」及び「ＣＯ２初期生成速度」は、密閉系において汚染物質（例えば揮発性塩素化炭化水素系物質）を１０００ｐｐｍｖ存在させた環境下に吸収材を配置させる方法で測定する。「吸収速度」は、上記環境下に吸収材を配置後１５分間に、該吸収材が汚染物質（例えば揮発性塩素化炭化水素系物質）を吸収する速度を、単位時間（分）当りに標準化したものをいう。また、「吸収率」は、上記環境下に吸収材を配置後６０分間に、該吸収材が汚染物質（例えば揮発性塩素化炭化水素系物質）を吸収又は吸着する度合い、即ち（ＴＣＥ吸着率）＝（ＴＣＥ吸着量）／（初期ＴＣＥ量）×１００、をいう。さらに、「ＣＯ２初期生成速度」は、前記環境下であって且つ汚染物質（例えば揮発性塩素化炭化水素系物質）を吸収した吸収材に太陽光又はそれに疑似する光を照射し、照射開始から４５分間までのＣＯ２発生濃度を単位時間（分）当りに標準化したものをいう。
さらに、本発明の吸収材は、１種又は２種以上の材料からなっていてもよい。本発明の吸収材が複数種からなり、該複数種が複数の層をなしている形態を採る場合、該複数層の全てに光触媒材料を有していても、ある層、特に太陽光暴露面及び／又はその近接面にだけ光触媒材料が含まれていてもよい。
例えば、上述した吸収材のように、該吸収材が光触媒材料及び活性炭を有していてもよく、さらに吸収材が光触媒材料及び活性炭、並びにシリカゲルを有していてもよい。シリカゲルを有することにより、汚染物質を吸収する環境下が飽和水蒸気下の空気であっても乾燥空気であっても、高い汚染物質吸着（吸収）率、高い汚染物質吸着（吸収）速度、及び／又は高いＣＯ２初期発生速度を提供することができる。
なお、上述のように、１種又は２種以上の材料からなる本発明の吸収材は、上述の物質以外のもの、例えば重金属を含む化合物を吸着する能力を有していてもよい。
本発明の「光触媒材料を有する吸収材」中の光触媒材料として、現在公知の種々の光触媒材料及び将来開発される種々の光触媒材料を挙げることができ、特に限定されない。光触媒材料として、特に、酸化チタン、窒素ドープ型酸化チタンなどが好ましい。
本発明の吸収材は、種々の方法により作製することができる。例えば、光触媒材料を多孔質基材に担持することにより、又は、上述のように光触媒材料と活性炭などとを混合することにより、本発明の吸収材は作製することができる。例えば、特開２００１−２５９４３５号公報に記載されている金属アルコキシドを用いる方法により、光触媒材料を多孔質基材に担持させることもできる。
本発明において、除去の対象となる汚染物質は、その濃度が以下に示す範囲であることが望ましい。即ち、媒体中に汚染物質を２０００ｐｐｍ以下、好ましくは２００ｐｐｍ以下、例えば２０ｐｐｍ以下で含むのがよい。ここで、「媒体」とは、気体媒体及び液体媒体の双方又はいずれか一方を示す。
本発明は、上述のように、高太陽光暴露面積の吸収材又は装置を用いることにより、即ち光触媒作用を大面積で行うことにより、比較的希薄なエネルギーである太陽光エネルギーであっても、除去対象となる汚染物質が比較的低濃度であるため、この汚染物質を経済効率よく、除去・処理することが可能となる。特に、汚染物質の濃縮工程を介することがないため、著しく高効率をもたらすことができる。
本発明の方法は、次のように、揮発性の汚染物質、特に揮発性の土壌汚染物質が含まれる土壌から該土壌汚染物質を除去する方法に応用することができる。
また、土壌汚染物質の除去だけに留まらず、ゴミ処理場における汚染水及び／又は該汚染水による土壌の汚染物質；鉄鉱石採掘場などのいわゆるヤード近隣の汚染水及び／又は該汚染水による土壌の汚染物質；及び自然発生的に存在する汚染物質；の除去方法に応用することができる。
これらの応用のうち、本明細書では、具体例として、揮発性の土壌汚染物質を除去する方法について以下に記載する。
この方法は、揮発性汚染物質を、光触媒材料を有する吸収材に吸収及び／又は吸着させる工程、及び前記揮発性汚染物質を吸収及び／又は吸着させた吸収材を太陽光に曝し光触媒作用により前記揮発性汚染物質を分解する工程を有する。
上記揮発性汚染物質は、自然発生的に生じている場合、及び土壌などに含まれているものを強制的に発生させる場合の双方がある。
このうち、自然発生的に生じている場合には、上述に示す工程により除去することができる。
また、土壌などに含まれているものを強制的に発生させる場合として、上記吸収及び／又は吸着させる工程前に、土壌を加熱する工程、及び／又は、水と発熱反応する無機化合物を混合して前記土壌汚染物質を揮発させる工程を設けることができる。
後者の工程、即ち水と発熱反応する無機化合物を混合して前記土壌汚染物質を揮発させる工程を設ける場合、「水と発熱反応する無機化合物」として、「水と発熱反応する」無機化合物であれば、特に限定されない。例えばアルカリ金属又はアルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属の硫酸塩などを挙げることができ、例えば生石灰、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、硫酸カルシウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウムの無水物などを挙げることができる。特に、安全性、価格、発熱効率などの点から生石灰、特に工業用生石灰を用いるのが好ましい。
なお、汚染物質を有する土壌から該汚染物質を除去する方法として、次のような工程を設けることが好ましい。
即ち、吸収及び／又は吸着工程前に、汚染物質、例えば揮発性汚染物質を有する土壌に、１つ又は複数の溝、竪穴及び／又は斜坑（以下、「溝、竪穴及び／又は斜坑」の語について、単に「溝」と略記する場合がある）を形成する溝形成工程；及び吸収材又は汚染物質除去装置を、土壌を覆うように配置する工程；をさらに有するのがよい。また、溝形成工程前に、土壌の揮発性汚染物質による汚染度を調査する工程をさらに有し、調査によって得られた汚染度の分布状態に依存して溝を形成するのがよい。さらに、複数の溝を形成する場合、複数の溝のうち、第１の溝に通気管を付設し、吸収材又は汚染物質除去装置の配置工程後であって吸収及び／又は吸着工程前に、該通気管に空気、好ましくは温風を通気するか、又は前記通気管を介して前記第１の溝中の圧力を増減させる（主に減圧する）工程をさらに有し、通気又は圧力の増減により、揮発性汚染物質の揮発又は移流を促進させて、前記吸収及び／又は吸着工程における該揮発性汚染物質の吸収及び／又は吸着効果を促進するのがよい。なお、通気管として、吸入管と排出管との２種類を設けるのが好ましい。
溝の深さ、幅、長さ、形状等は、汚染物質を有する土壌の状態に依存して決定することができる。したがって、「溝」には、溝（例えば、略水平方向に伸びる穴又は坑）、竪穴（例えば、略鉛直方向に伸びる穴又は坑もしくは井戸）、及び／又は斜坑（例えば、鉛直方向及び／又は水平方向からある角度をもって伸びる穴又は坑もしくは井戸）、これらの組合せも含まれ得る（なお、以降、特記しない限り、「溝」の語は、溝、竪穴、及び／又は斜坑、並びにこれらの組合せをいう）。
通常、土壌中の汚染物質は、地下水面よりも上位（通常、「通気帯」とよばれる）及び地下水面よりも下位に存在する。地下水面以下に存在する汚染物質は、地下水に溶解し、地下水面から地下空気に分配する。このため、このメカニズムを介して、本発明の吸収材又は汚染物質除去装置に吸着又は吸収されるのが好都合である。具体的には、地下水面下まで複数の溝を設け、該複数の溝に通気管を設け、自然移流による汚染物質の移流を、該通気管を介して本発明の吸収材又は汚染物質除去装置に吸着又は吸収されるのがよい。または、通気管として吸入管と排出管との２種を１組以上設けて、該通気管に空気又は温風を通じ、該通風による汚染物質の移流を、該通気管を介して本発明の吸収材又は汚染物質除去装置に吸着又は吸収されるのがよい。
通気帯に汚染物質が存在する場合には、次のように行うのがよい。即ち、通気帯の汚染物質の存在位置は、地質構造（例えば砂層及び粘土層などの層を形成する物質の相違、粘土層上面での汚染物質の存在の可能性の高さ、地層の連続又は不連続、粘土層の傾斜）に依存する。また、通気帯に存在する汚染物質、特に揮発性汚染物質の発生メカニズムは、通気帯の原液溜まり及び地層からの気相への揮発が主である。揮発度は、その物質の蒸気圧に等しく、その物質の環境の変化、例えば圧力低下及び／又は温度上昇により、揮発度を高めることができる。したがって、通気帯の汚染物質についても、地下水面下に存在する汚染物質の除去方法と同様な方法を用いることができる。但し、上記の他に、通気管を介して該通気管近傍の空気の圧力を減ずることにより、土壌中の汚染物質の揮発性を高めることができるので、通気管（１種又は２種以上の通気管）を介して減圧する方法を採ることができる。
溝、竪穴及び／又は斜坑の深さは、このような汚染物質の存在、特に地下水面下であるか地下水面上であるか等を調査することによって決定するのが好ましい。なお、調査においては、ある深さの溝、竪穴及び／又は斜坑を形成し、各地層の汚染度を測定するのがよい。さらに、調査結果に基づいて、汚染度の高さ、及び／又は上述の土壌の地質状況を考慮して、溝、竪穴及び／又は斜坑を形成するのが好ましい。
なお、本発明の吸収材又は汚染物質除去装置の土壌への配置は、土壌の上空への配置（即ち、本発明の吸収材又は汚染物質除去装置と土壌との間に空間を設ける配置）、土壌に直接配置、土壌中（土壌地下）に配置のいずれの方策を採ることもできる。汚染物質の吸収・吸着後に、該吸収材又は汚染物質除去装置のみを太陽光に曝して光触媒作用を行うことも、吸収・吸着工程を行いつつ太陽光に曝して光触媒作用を行うこともできる。
以下に、汚染物質が含まれる土壌から該汚染物質を除去する場合について、本発明の除去方法又は装置が有効に作用することを示す。
例として、平均値として汚染物質が２０ｐｐｍ（土壌１ｔ当たり汚染物質２０ｇ）含まれる土壌から該汚染物質を除去する場合を想定する。
処理量は一般に土壌１００ｔであるため、除去対象汚染物質トリクロロエチレンは、その中に２×１０３ｇ（約１０ｍｏｌ＝１０２５分子）存在する。
また、処理の際に用いる本発明の吸収材は、５ｍ×１０ｍ（５×１０５ｃｍ２）とする。
平均光量を０．５ｍＷ／ｃｍ２＝１×１０１５ｐｈｏｔｏｎ／（ｓｅｃ・ｃｍ２）とし、１日６時間の日照であるとする。したがって、１日当たり５×１０５ｃｍ２にふり注ぐ光子数は、１０２５ｐｈｏｔｏｎ／ｄａｙとなる。
一方、除去対象汚染物質トリクロロエチレン１分子を酸化分解するのに必要な光子数は、下記式１より、６個の光子数（６個／分子）である。
2003061862.tif 000003
量子効率を現実的な値である２０％と仮定すると、処理時間は以下の式２より、最長で３０日となる。
2003061862.tif 000004
これによると、最長でも３０日間、本発明の除去装置を太陽光にさらすことにより、１００ｔに含まれる汚染物質を除去することができる。なお、上記方法において、吸収及び／又は吸着工程と、分解工程とは、ほぼ同時に行うことができる。以上より、本発明の除去方法及び装置は、工業上及び／又は商業上、十分な効果を奏することができる。
また、本発明は、光触媒材料を有する吸収材を備える汚染物質除去装置であって、該吸収材に汚染物質を吸収及び／又は吸着させた後、該吸収材を太陽光を曝すことにより光触媒材料の光触媒作用で前記汚染物質を分解することを特徴とする汚染物質除去装置をも提供する。
ここで、吸収材は、上述の要件を満たす吸収材を用いることができる。
この除去装置は、光触媒材料を有する吸収材を備える以外に、他の手段を備えていてもよい。例えば、汚染物質を供給する手段、汚染物質を除去した後に、供給された物質を排する手段等を有してもよい。
実施例
以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。
（実施例１）
活性炭と酸化チタンとを表１に示す組成で混合した混合粉体Ａ−１〜Ａ−７を調製した。この混合粉体Ａ−１〜Ａ−７を用いて、以下に示すトリクロロエチレン（以下、特記しない限り「ＴＣＥ」と略する）分解実験を行い、ＴＣＥの吸収率、吸収速度、ＴＣＥの光触媒分解などを観察した。
2003061862.tif 000005
＜ＴＣＥ分解実験＞
図１にＴＣＥ分解実験の方法を模式的に示した。図１を参照しつつＴＣＥ分解実験法を説明する。
６ｃｍφシャーレ２の底部に混合粉体０．２ｇをしきつめて、これを試料４とした。試料４とは別に、１ｄｍ３密閉式パイレックスガラス製セル６を準備し、該セル６内を合成空気で置換後、ＴＣＥ５．３ｍｇ（ＴＣＥ濃度：１０００ｐｐｍｖ）をセル６内に添加した。このセル６内に試料４を配置した。配置後、６０分間、放置した（図１（ａ）を参照のこと）。その後（配置して６０分経過後）、ブラックライト８を照射した。
試料４の配置後から、セル内部のＴＣＥ濃度を経時測定した。また、光照射後、発生するＣＯ２の濃度を経時測定した。さらに、発生するＣＯ２の濃度の経時測定からＣＯ２初期生成速度を求めた。なお、ＴＣＥ分解実験は全て３０℃、密閉系の雰囲気下で行った。
＜混合粉体Ａ−１及びＡ−４＞
混合粉体Ａ−１及びＡ−４を用いて、上記ＴＣＥ分解実験を行った。その結果である、ＴＣＥ濃度の経時変化及び発生するＣＯ２の濃度の経時変化を図２に示す。図２において、○及び●は混合粉体Ａ−１、□及び■は混合粉体Ａ−４の測定結果である。なお、○又は□はＴＣＥ濃度（左縦軸）の経時変化、●又は■はＣＯ２濃度（右縦軸）の経時変化を示す。横軸は照射時間を示し、「０（ゼロ）」は光照射開始の時間を示し、「−６０」は、試料の配置した時間、即ち光照射開始前のＴＣＥ吸着・吸収開始時間を示す。
混合粉体Ａ−１（ＴｉＯ２のみからなる）は、光照射直前でのセル内のＴＣＥ濃度が約８００ｐｐｍｖであることがわかる。これは、混合粉体Ａ−１が、光照射前の６０分間で、ＴＣＥを約２００ｐｐｍｖ（１．１ｍｇ）吸着していることがわかる。
一方、混合粉体Ａ−４（ＴｉＯ２：活性炭＝８５：１５）は、光照射直前でのセル内のＴＣＥ濃度が約１００ｐｐｍｖであることがわかる。これは、混合粉体Ａ−４が、光照射前の６０分間で、ＴＣＥを約９００ｐｐｍｖ（４．７ｍｇ）吸着していることがわかる。Ａ−１とＡ−４のＴＣＥ濃度経時変化を比較すると、活性炭を加えると、光触媒材料（ＴｉＯ２）のみの場合より揮発性塩素系有機化合物（ＴＣＥ）をより多く吸着又は吸収することがわかる。
ＣＯ２濃度の経時変化を見ると、Ａ−１及びＡ−４の双方共に、光照射開始と共にＣＯ２が発生することがわかる。ＣＯ２初期生成速度は、Ａ−１が優るが、Ａ−４も所望の速度を有していた。
なお、図示しないが、Ａ−１を用いた場合、光触媒分解作用によってＣＯ２の発生と共に、有害ガスであるホスゲンの発生が観察された。一方、Ａ−４の場合、ホスゲンの発生は観察されなかった。副生成物、特に有害ガス発生の観点から、活性炭を含むＡ−４が優れていることがわかった。
＜吸着率とＣＯ２初期生成速度＞
混合粉体Ａ−２、Ａ−３及びＡ−５〜Ａ−７についてもＡ−１及びＡ−４と同様に、ＴＣＥ濃度経時変化及びＣＯ２濃度の経時変化を観察した。
ＴＣＥ濃度経時変化から、光照射前の６０分間で混合粉体が吸着又は吸収する量を求め、これから以下の式からＴＣＥ吸着率を求めた。なお、上述のように、汚染物質であるＴＣＥを１０００ｐｐｍｖ存在させた密閉雰囲気下で測定した値であった。
（ＴＣＥ吸着率）＝（ＴＣＥ吸着量）／（初期ＴＣＥ量）×１００。
また、光照射開始から４５分までのＣＯ２発生濃度からＣＯ２初期生成速度を求めた。これらの結果を図３に示す。
図３から次のことがわかる。即ち、活性炭の量が増加するにしたがって、ＴＣＥ吸着率が増加することがわかる。但し、活性炭の重量比が２０％以上では、ＴＣＥ吸着率が同程度となる（飽和する）ことがわかる。
また、ＣＯ２初期生成速度に関しては次のことがわかる。活性炭量がゼロであるＡ−１が約２８ｐｐｍｖ／分を示し、活性炭量が５〜１５％の場合、ほぼ同程度である（１６〜１８ｐｐｍｙ／分）。しかし、活性炭量２０％では約１２ｐｐｍｖ／分を示し、活性炭量が２０％以上では活性炭量に比例してＣＯ２初期生成速度が低下することがわかる。特に、活性炭量５０％（Ａ−７）では、ＣＯ２初期生成速度がゼロに近い値であった。
ＴＣＥ吸着率及びＣＯ２初期生成速度の双方の観点から、本実施例においては、Ａ−２〜Ａ−５、特にＡ−４が優れた特性を有することがわかる。
（実施例２）
活性炭（二村化学製太閤活性粉末炭）１０重量部と酸化チタン（デグッサ社製（日本エアロジル販売）Ｐ２５）９０重量部とを混合して混合粉体Ａ−３’を調製した。該混合粉体Ａ−３’を用いて、図４に示すコルケミシートＢ−１（図４において１１で示す）を調製した。ここで、コルケミシート１１は、ポリプロピレン製の透明フラットシート１２上に、略シリンドリカル状の粉体保持部１４を複数個形成して成っていた。なお、粉体保持部１４は、不織布製であった。
コルケミシートＢ−１を用いて、実施例１と同様な方法によりＴＣＥ分解実験を行った。但し、セル内の合成空気は、乾燥下の空気及び飽和水蒸気下の空気で行った。なお、コルケミシートＢ−１への光照射面積は、実施例１で用いた６ｃｍφシャーレへのそれとほぼ同じになるように調整した。表２に、実施例１と同様の方法により測定したＴＣＥ吸着率、及びＣＯ２初期生成速度を示すと共に、セル内に混合粉体を配置後１５分間のＴＣＥの吸着速度（表２中、「初期吸着速度」と記す）を測定した。
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ＴＣＥなどの有機塩素系の土壌汚染物質を除去する雰囲気は、乾燥空気であるよりも、飽和水蒸気下の空気である場合が多いと考えられる。表２によると、飽和水蒸気下では、乾燥下に比べ、吸着率、吸着速度、ＣＯ２初期生成速度は、小さくなることがわかる。しかしながら、コルケミシートＢ−１は、現実に使用する雰囲気である、飽和水蒸気下においても、ＴＣＥを吸着後、除去することが可能であることが、表２からわかる。
（実施例３）
実施例２で調製した混合粉体Ａ−３’、及び該混合粉体Ａ−３’に粒状シリカゲル（和光純薬製  シリカゲル小粒無色）２５００重量部を物理的に混合して、混合粉体Ａ−８を用いて、実施例１と同様の方法により、ＴＣＥの吸着率及びＣＯ２初期生成速度、並びに実施例２と同様の方法によりＴＣＥの初期吸着速度を測定した。なお、セル内の合成空気は、乾燥下の空気及び飽和水蒸気下の空気で行った。結果を表３に示す。
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表３から、酸化チタン及び活性炭の他にシリカゲルを含有する粉体Ａ−８は、飽和水蒸気下であっても高ＴＣＥ吸着率、高ＴＣＥ初期吸着速度、及び高ＣＯ２初期生成速度を提供することがわかる。
【図面の簡単な説明】
図１は、実施例１におけるＴＣＥ分解実験方法を説明する模式図である。
図２は、実施例１における混合粉体Ａ−１及びＡ−４に関してのＴＣＥ濃度経時変化及びＣＯ２濃度経時変化を示すグラフである。
図３は、実施例１における混合粉体Ａ−１〜Ａ−７のＴＣＥ吸着率及びＣＯ２初期生成速度を示すグラフである。
図４は、実施例２で用いるコルケミシートＢ−１の模式図（ａ）及びＢ−Ｂ’での断面図（ｂ）を示す。
図５は、乾燥空気下における、実施例２のコルケミシートＢ−１のＴＣＥ吸着特性及びＴＣＥ分解特性を示すグラフである。
図６は、飽和水蒸気下の空気における、実施例２のコルケミシートＢ−１のＴＣＥ吸着特性及びＴＣＥ分解特性を示すグラフである。
図７は、飽和水蒸気下の空気における、実施例３の混合粉体Ａ−８のＴＣＥ吸着特性及びＴＣＥ分解特性を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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