(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空溶解法でスポンジチタンを生成する際に形成される多孔質のチタンを、当該多孔質状態で薄板形状にし、酸化させて形成されることを特徴とする酸化チタン水質浄化体。
【請求項２】
真空溶解法でチタンを生成する際に形成される多孔質のスポンジチタンを、当該スポンジチタンの状態で同チタンをスライス切削した後に、酸化させて形成されることを特徴とする請求項１に記載の酸化チタン水質浄化体。
【請求項３】
真空溶解法でチタンを生成する際に形成される多孔質のスポンジチタンを、溶解して薄板形状に成形した後に、酸化させて形成されることを特徴とする請求項１に記載の酸化チタン水質浄化体。
【請求項４】
板状とし、板状の状態で被浄化液体の流路を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の酸化チタン水質浄化体。
【請求項５】
流路には、水流を利用する発電機構と、同発電機構にて発電された電力で点灯する紫外線照明を設けたことを特徴とする請求項４に記載の酸化チタン水質浄化体。
【請求項６】
真空溶解法でスポンジチタンを生成し、形成される多孔質のチタンを、当該多孔質状態で薄板形状にし、さらに酸化させることを特徴とする酸化チタン水質浄化体の製造方法。
【請求項７】
真空溶解法でチタンを生成する際、多孔質のスポンジチタンを形成し、当該スポンジチタンの状態で同チタンをスライス切削し、さらに酸化させることを特徴とする請求項６に記載の酸化チタン水質浄化体の製造方法。
【請求項８】
真空溶解法でスポンジチタンを生成する際に形成される多孔質のチタンを、当該多孔質状態で薄板形状にし、酸化させ、形成される板材を被浄化液体の流路とし、同流路に所定の波長の紫外線を照射することを特徴とする酸化チタン水質浄化体による水質浄化方法。
【請求項９】
真空溶解法でチタンを生成する際に形成される多孔質のスポンジチタンを、当該スポンジチタンの状態で同チタンをスライス切削した後に、酸化させ、形成される板材を被浄化液体の流路とし、同流路に所定の波長の紫外線を照射することを特徴とする請求項８に記載の酸化チタン水質浄化体による水質浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化チタン水質浄化体、同酸化チタン水質浄化体の製造方法および同酸化チタン水質浄化体による水質浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二酸化チタン（説明の便宜上、酸化チタンと呼ぶ）は、光触媒として利用されている。紫外光が照射されると、酸化チタンは強い酸化還元作用を生じるためである。
酸化チタンは、鉱石（ルチル鉱）を塩素化して四塩化チタンとして精製した後、酸化して脱塩素化して製造される。このため、酸化チタンは粉末となっている。酸化チタン粉末を塗料に加え、壁に同塗料を塗ることで壁面の殺菌が容易になるといった利用方法もある。
【０００３】
一方、水質浄化のためには、粉末であると流れてしまう。このため、ガラスビーズ表面に焼き付けて使用する方法やバインダーを用いて接着する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１に示される浄化処理方法では、表面に酸化チタンを形成した粒状のスポンジチタンと吸着作用を有する多孔質体の麦飯石との組み合わせにより水質を浄化する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９５４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
汚染水を浄化するために酸化チタン粉末は流水に流されてしまうため不適である。また、ガラスビーズの表面に焼き付ける方法では、ガラスビーズ自体が流れ去ってしまうのは粉末と変わらない。流れ去らないようにビーズを大きくすることも考えられるが、表面積が低下して浄化能力の低下を招く。なお、ガラスビーズ表面に焼き付ける方法においてもバインダーを用いて接着する方法においても、表面に露出している部分にしか効果を生じないし、他物との接触により表面が剥離することにより効果が消失してしまう。
酸化チタン粉末でなく多孔質のスポンジチタンを使用することで浄化効率を高めることができるとともに表面の剥離への耐性も高めることができるが、特許文献１に示される浄化処理方法は、粒状のスポンジチタンを水槽の底に敷き詰めることのみを考慮しており、スポンジチタンを流路に配置することやスポンジチタン自体で流路を形成することについては考慮されていない。
【０００７】
本発明は、製造が容易で浄化能力の高い酸化チタン水質浄化体、同酸化チタン水質浄化体の製造方法および同酸化チタン水質浄化体による水質浄化方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、真空溶解法でスポンジチタンを生成する際に形成される多孔質のチタンを、当該多孔質状態で薄板形状にし、酸化させて形成している。
使用する多孔質状のチタンとして、真空溶解法でチタンを生成する際に形成される多孔質のスポンジチタンを、当該スポンジチタンの状態で同チタンをスライス切削した後に、酸化させて形成することが可能である。
【０００９】
スポンジチタンは、一例として、クロール法と呼ばれる精製プロセスで生産される。
クロール法では、原料のUGIを塩素ガスと反応させて、四塩化チタンとし、次ぎに四塩化チタンを高温の溶融マグネシウムと反応させて還元し、金属チタンと副生成物である塩化マグネシウムを分離する。
この金属チタンには不純物として塩化マグネシウムや金属マグネシウムが含まれているため、真空溶解法（高真空蒸留）を行い不純物を除去する。
【００１０】
真空分離を行なうと、溶融した状態の純チタンが滴下する。精製されて得た金属チタンの形状は海綿状であることからスポンジチタンとも称されている。
当該金属チタンは、多孔質状態で薄板形状にし、さらに酸化させる。一例として、電気炉に入れ、６００〜８００℃に加熱し、焼なましする。これにより、薄板形状とした多孔質状のチタン表面に酸化膜が形成される。
【００１１】
板状となることで、多孔質状の酸化チタンは水質浄化を必要とする被浄化液体の水路の流路に配置することが可能である。すなわち、薄板状とした状態で被浄化液体の流路を形成する。この場合、板材は流路を形成するのに適しており、被浄化液体が流路の板材に沿って流れることで、万遍なく水質浄化作用が発揮される。特に、蛇行流路を形成すれば、実質的に多くの被浄化液体が板材の表面に接することになり、効率的である。また、流路は被浄化液体の流路内に浸漬するものでもよいが、被浄化液体が板材の表面を流下する構成とすることも可能であり、この場合も多くの被浄化液体が板材の表面に接することになり、水質浄化作用を受けることになる。
【００１２】
さらに、流路には、水流を利用する発電機構と、同発電機構にて発電された電力で点灯する紫外線照明を設けてもよい。
流路に水流を利用する発電機構を設けることで、同発電機構にて発電された電力で紫外線照明を点灯させることで、安定的に水質浄化を実現できる。例えば、紫外線の照射を日光だけに頼らずに水質浄化を期待できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、多孔質の酸化チタンを板状等の様々な形状に成形することで様々な場所への設置を可能とし、所定の紫外線を照射することで凹凸のある細かな表面で強力な酸化作用を生じ、流路に設置すれば、流れる水などの水質を浄化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】スポンジチタンから酸化チタン水質浄化体を形成する過程の概略斜視図である。
【図２】酸化チタン水質浄化体で形成した流路の斜視図である。
【図３】同流路の構成部品を示す断面図である。
【図４】同流路の使用状態を示す断面図である。
【図５】多孔質の砂利状のチタンの斜視図である。
【図６】砂利状のチタンを使用した薄板形状の酸化チタン水質浄化体の斜視図である。
【図７】表面を流下させる酸化チタン水質浄化体の使用例を示す概略図である。
【図８】発電機構を備えた照明器具の正面図である。
【図９】同照明器具の概略断面図である。
【図１０】発電機構の回転体を示す斜視図である。
【図１１】同照明器具の回路図である。
【図１２】流路に照明器具と酸化チタン水質浄化体を配置する一例を示す平面図である。
【図１３】密閉無し実験での検体外観を示す写真である。
【図１４】密閉有り実験での検体外観を示す写真である。
【図１５】密閉無し実験の結果を示すグラフである。
【図１６】密閉有り実験の結果を示すグラフである。
【図１７】焼成スポンジチタンと酸化チタン触媒塗料塗布スポンジチタンの比較結果を示すグラフである。
【図１８】スポンジチタンの長期浸水による酸化触媒効果への影響測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面も参照しつつ本発明の酸化チタン水質浄化体、酸化チタン水質浄化体の製造方法および酸化チタン水質浄化体を使用した水質浄化方法の実施形態を説明する。
本発明では、二酸化チタンを簡易的に酸化チタンと呼ぶが、一部においては、二酸化チタンと正確に称する。
チタンは、チタン鉱石及びUGI （濃縮したイルメナイト鉱）から製造される。また、中間原料であるスポンジチタンを経てインゴット、フェロチタン、チタン鋳造品、チタン粉末等に加工される。そのうち、多くは二酸化チタンとして利用されてきた。従来、二酸化チタンは主に隠蔽力が大きい白色顔料として利用され、主な製造方法として塩素法が知られている。
【００１６】
まず、従来の塩素法酸化チタンの製造法について説明する。
１．塩素化工程：ルチル鉱を1,000℃程度の高温で塩素ガスとカーボンに反応させ四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）を合成する。
２．酸化工程：炉から出て来たガスから四塩化チタンを採りだし、高速で噴射しながら酸化することで二酸化チタン粒子が出来る。
しかし、粉末として製造される二酸化チタンは、液体の水質浄化剤として利用するには、液体と共に流れ落ちてしまうことや、効率よく多くの液体に接触させにくいといったデメリットがあった。そこで、本実施例では、以下のように真空溶解法でスポンジチタンを生成する際に形成される多孔質のチタンを利用する。
【００１７】
ここで、スポンジチタンの製造法について説明する。
スポンジチタンは「クロール法」と呼ばれる精製プロセスで生産される。
１．塩素化工程：クロール法では、原料のUGI を塩素ガスと反応させて、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）とする。
２．マグネシウム還元工程：次ぎに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）を高温の溶融マグネシウムと反応させて還元し、金属チタンと副生成物である塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2 ）を分離する。
３．真空分離工程（真空溶解法）：金属チタンには不純物として塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2 ）や金属マグネシウム（Ｍｇ）が含まれているため、高真空蒸留を行い不純物を除去する。
真空溶解法では、不純物を除去された溶融状態の金属チタンが滴下し、積層されていく。このようにして真空分離を行なうことで高品質のスポンジチタンを製造できる。
【００１８】
以上のようにして、多孔質のチタンを得た後、本発明の酸化チタン水質浄化体を製造するには、当該多孔質状態で薄板形状にし、その後、チタン表面を酸化させる。例えば、当該スポンジチタンの状態で同チタンをスライス切削した後に、チタン表面を酸化させる。スポンジチタンを溶解させて薄板形状や砂利状等の任意の形状に成形した後に、チタン表面を酸化させてもよい。
４．酸化工程：薄板形状になった板材のチタンを６００℃〜８００℃に加熱し、焼きなましする。これにより、薄板形状とした多孔質状のチタン表面に酸化膜が形成される。
【００１９】
薄板形状とすることで、全表面が酸素に触れ、かつ、６００℃〜８００℃にて焼きなましすることで、チタン表面に酸化膜が形成される。酸化工程を切削前に行ったとすれば、多孔質であっても全表面を酸化させることができない。薄板状であって多孔質であれば、表面積が大きな酸化チタン膜水質浄化体を製造できる。
なお、薄板状とするには、必ずしも一枚板である必要はない。例えば、一定形状でない多数の固体を用いて薄板状の状態にまとめ上げることも可能である。すなわち、真空溶解法でチタン塊を生成する際に、大きな一塊のスポンジチタンを破砕した際に生じる多孔質の砂利状のスポンジチタンを利用する。そして、当該砂利状の状態で、上述したのと同様な方法で酸化させた後、透光性素材の収容容器、もしくはフロロカーボン等の素材で編んだ収容袋（ネット）にて、砂利状の状態で分離しつつ収容して薄板状に形成すればよい。また、この砂利状のスポンジチタンは容器に収容できる最小の粒子が望ましい。
【００２０】
図１は、スポンジチタン１の状態で同チタンをスライス切削することで、多孔質状態で薄板形状のチタン２を形成する過程を示している。
薄板形状とすることで、液体の流路を形成することが可能である。
図２〜図４は、薄板形状とした酸化チタンで液体の流路を形成している。図２は斜視図により示しており、図３は製造過程を断面図により示しており、図４は使用状態を断面図により示している。
【００２１】
図２および図３に示すように、流路３は断面が逆台形となっている。すなわち、底４が狭まるように両側の壁面５を傾斜させている。開口の方が底４よりも広いことで、外部からの照射光が内周面（底４と壁面５の表面）を照射しやすくなる。流路３をそのまま液体が流れてしまうと、大部分の液体は酸化チタンの表面に接することなく流れ去ってしまうので、互い違いの形状とした堰板（邪魔板）６ａ，６ｂを配置することで、迷路状にしている。堰板６ａ，６ｂは、共に底４と接続するものの、壁面５，５に対しては一方の壁面５にのみ接続し、他方の壁面５との間に隙間を形成する形状となっている。この結果、流路３を液体が流れる際、堰板６ａ，６ｂごとに、右から左、左から右へと進路を変えられる。流路長が長くなるのに伴い、底４、壁面５、堰板６ａ，６ｂの表面に触れる。
むろんこれらの表面は全て薄板形状とした酸化チタンであり、図４に示すように、上面に紫外線灯７を設置することで、かかる流路全体を酸化チタン水質浄化体となっている。
【００２２】
次に、図５は、真空溶解法で不純物を除去した金属チタンを製造する際、一塊のスポンジチタンとするのではなく、砂利状の固体として製造された金属チタン８を示している。
また、図６は、砂利状の金属チタン８を使用しつつ薄板形状とした酸化チタン水質浄化体を斜視図により示している。
砂利状であっても、小粒のものであれば、全体の形状として薄板形状とすることは可能である。図６は、ネット状とした透光性素材の収容容器９にて、砂利状の状態で分離しつつ金属チタン８を収容して薄板状に形成している。透光性素材の収容容器９として、ネット状のみならず、透明アクリル板などで挟み込み、その間に砂利状の金属チタン８を挟み込んで位置を固定し、さらに被浄化液体を挟み込んだ間を流路として流下させればよい。いずれの場合でも、外部から紫外線灯で紫外線を照射すれば、内部に収納された金属チタン８の酸化膜表面で水質浄化作用が行われる。
【００２３】
以上は、流路に対して、酸化チタン水質浄化体が浸漬される例を示したが、酸化チタンの浄化作用の恩恵を受けるためには、被洗浄液が酸化チタンの表面を流れ落ちていくようなものがよい。
図７は、表面流下を利用した酸化チタン水質浄化体を概略断面図により示している。
同図に示すものでは、それぞれ薄板形状とした酸化チタン１０ａ，１０ｂが互い違いに斜めに重なり合うように上下方向に重ねて形成されている。そして、互い違いとしたそれぞれの上面に紫外線を照射する。被浄化液体は、交互に酸化チタン１０ａ，１０ｂの表面に沿って徐々に下方に流れ落ちていく過程で、水質浄化作用を受けることになる。
互い違いにしない場合でも、酸化チタン１０ａを垂直面とし、被浄化液体の流量を調整しつつ、垂直面を流下させる過程で水質浄化作用を受けるようにしても良い。流量を調整する他、スプレーで噴霧して被洗浄液が酸化チタンに吹き付けるようなものも含まれる。
【００２４】
水質浄化作用には紫外線（例えば波長３８０μｍ程度のもの）の照射が不可欠である。紫外線の光源は、ブラックライト、紫外線LEDもしくは殺菌灯がよい。
図８〜図１２は、水流を利用して発電し、発電した電力で紫外線灯を点灯させる照明器具を示している。図８は正面図により示しており、図９は断面の模式図により示しており、図１０は回転体を斜視図により示しており、図１１は電気回路図を示しており、図１２
は流路への配置状態を示している。
本照明器具２０は、本体２１が流路を仕切りつつ、中央の貫通口２２に水を誘導し、同貫通口２２内に備えられた筒状の回転体２３を水流によって回転させる。同回転体２３は筒状とした内側に水流を受けて回転させるための翼片２４を形成してあり、筒体の部分には交互に磁極を反転させた磁石２５を配置している。本体２１の貫通口２２の周りには誘導コイル２６を配置であるので、回転体２３とともに磁石２５が回転すると誘導コイル２６を横切る磁力線が変化して起電力を生じさせる。
【００２５】
このような発電機構では誘導コイル２６からは交流が発生するので、四つのＬＥＤ２７を誘導コイル２６に対してブリッジ回路を形成するように接続し、さらに充電電池２８へと接続する。すると、発電時に、整流しながら紫外線照明としてのＬＥＤ２７が点灯し、余分な電力は充電電池２８を充電するのに使用される。
図１２に示すように、流路３を横切るように照明器具２０を複数個配置し、その間に薄板形状とした酸化チタン１１を配置する。この場合、照明器具２０から照射される紫外線ができるだけ酸化チタン１１の表面に照射されやすいように入りくんだ配置とするとよい。照明器具２０の側ではＬＥＤ２７をたくさん配置することで、入りくんだ配置の酸化チタン１１の表面にできるだけ紫外線を照射させるようにすればよい。
発電機構は様々な変形例が可能であるし、充電電池の配置や、その有無を含めて、変更可能であることはいうまでもない。
【００２６】
［評価試験１］
日照による焼成スポンジチタンの触媒作用のインジゴカルミン脱色を指標とした確認
【００２７】
１−１．実験目的
焼成スポンジチタンが、日照下で酸化触媒作用を有することを確認する。
【００２８】
１−２．概要
インジゴカルミン水溶液に焼成スポンジチタンを投入して太陽光に曝露し、吸光度によりインジゴカルミンの分解による脱色を評価した。密閉の有無をはじめとする諸条件の異なる二種類の実験を行った。結果、両実験において焼成スポンジチタンは日照下でインジゴカルミン脱色効果を示し、二種類の焼成スポンジチタンのうちでは粒系の小さいものがより大きな脱色効果を示した。
【００２９】
１−３．実験手順
焼成チタン実験を行った。両者 は密閉の有無、 ”密閉無し実験 ”、”密閉有り実験 ”と称する。
また、焼成スポンジチタンのうち粒径が大きいもを ”大スポンジチタン”、小さいものを ”小スポンジチタン ”と称する。
一例として、粒径が１５ｍｍ以上を大スポンジチタンと呼び、粒径が１５ｍｍ未満を小スポンジチタンと呼ぶ。
【００３０】
１−４．共通事項  
インジゴカルミン水溶液を調製し、これに大小各スポンジチタンを投入、もしくはインジゴカルミン水溶液のみにて太陽光へ曝露し、適宜インジゴカルミンの脱色（分解）率を評価した。インジゴカルミンの脱色率は、インジゴカルミン水溶液の波長595 nmでの吸光度（OD595）と検量線より算出された。これにより、スポンジチタン添加によるインジゴカルミン脱色率への影響を比較した。焼成スポンジチタン添加により生じた脱色は触媒効果による酸化分解によると考えられるので、これにより焼成スポンジチタンの触媒効果を評価した。
【００３１】
１−５．密閉無し実験
インジゴカルミンを濃度5000 mg/LにてMilliQ水に溶解し、直径100mmのプラスチック製シャーレ（φ95×15 mm）3枚に各25.0 mlにて分注した。1枚に大スポンジチタン50 g、1枚に小スポンジチタン50 gを加え1枚はスポンジチタン無しとした。スポンジチタン添加直後を経過時間0 hourとし、適宜各インジゴカルミン溶液の一部を採取・希釈し波長595 nmでの吸光度（OD595）を測定した。
日照時はシャーレ蓋を外し、直射日光でインジゴカルミン水溶液及び焼成スポンジチタンを処理した。水分の蒸発は重量の減少から推定し、MilliQ水を添加し混合することで補正した。日照時以外はシャーレに蓋をし、室内に保管した。
脱色率は、各時点において式(1) により、その時点でのスポンジチタン無しを基準（0%）として算出した。
【数１】
0005688588.tif 000002
日光下における検体の外観を図１３に示す。図１３は、左からスポンジチタン無し、大スポンジチタン添加、小スポンジチタン添加を示す。
【００３２】
１−６．密閉有り実験
インジゴカルミンを濃度20 mg/LにてMilliQ水に溶解し、本溶液をポリプロピレン製遠沈管（容量50 ml、φ29×115 mm、スクリューキャップ付き）6本に各30.0 mlにて分注した。これらを大スポンジチタン添加、小スポンジチタン添加、スポンジチタン無し各2本とし、それぞれ1本を日照無し、1本を日照有りとした。スポンジチタン添加量は大・小とも30 gとした。
スポンジチタン添加直後を経過時間0 hourとし、経過時間2 hour及び4 hourにて各インジゴカルミン溶液の一部を採取し波長595 nmでの吸光度（OD595）を測定しこれの減少より脱色率を算出した。日照時もキャップを密閉したままとし、ポリプロピレン製側壁を透過した太陽光をインジゴカルミン水溶液及びスポンジチタンへ照射した。日照無しの検体は、室内暗所にて保管した。
脱色率は、各時点において式(2) により、同時点での日照無しを0%として算出した。
【数２】
0005688588.tif 000003
日照下における検体の外観を図１４に示す。図１４は、上段：日照無し、下段：日照有り、有り、いずれも左からスポンジチタン無し、大スポンジチタン添加、小スポンジチタン添加、4 hour経過後を示す。
【００３３】
１−７．実験結果および考察
（密閉無し実験）
結果を図１５に示す。実験はスポンジチタン添加後、経過時間添加後、経過時間71 hourまで行った。41 hourから47 hour、65 hourから71 hourに日照を行った。スポンジチタン添加無しでのOD595の目立った減少は見られなかった。
室内への保管では40 hour以上経過後も脱色は見られなかったが、日光に曝露すると脱色が生じた。小スポンジチタンでより大きな脱色効果が生じた。
【００３４】
（密閉有り実験）
結果を図１６に示す。実験はスポンジチタン添加後、経過時間4 hoursまで行い、スポンジチタン添加後、経過時間0、2、4 hourに測定を行った。
スポンジチタン添加無しでは、太陽光を照射してもほとんど脱色が起こらなかったのに対し、大・小スポンジチタン添加では急速な脱色が起きた。密閉無し実験と同様に、大スポンジチタンと小スポンジチタンでは後者の方が効果は大きかった。
【００３５】
以上の結果より、焼成されたスポンジチタンへ太陽光が曝露されることによりインジゴカルミン脱色作用が得られた。また、大小スポンジチタンの効果の比較においては小スポンジチタンの作用が大きかった。
インジゴカルミン脱色作用これは、高い信頼度でスポンジチタン表面の酸化被膜（酸化チタン）による酸化触媒活性を有することが確認された。
【００３６】
［評価試験２］
焼成スポンジチタンと酸化チタン触媒塗料塗布スポンジチタンの比較
【００３７】
２−１．実験目的
焼成によりスポンジチタンへ付与される酸化効果を、市販の酸化チタン塗料塗布によるそれと比較する。また繰り返し同一のスポンジチタンを用いた実験により、付与される触媒効果の耐久性を比較する。
【００３８】
２−２．概要
50 mlファルコンチューブに分注したインジゴカルミン水溶液に、3種類の異なる処理を施されたスポンジチタンを投入した場合、及び何も投入しない場合の4種の条件における、日光照射下での脱色の早さを比較した。ペレットには、未処理（洗浄のみ）、焼成したペレット、および市販の酸化チタン塗料を塗布したペレットを用いた。これにより、インジゴカルミンの分解脱色を指標として触媒効果（酸化分解効果）を計測・比較した。
また実験を同一のペレットを繰り返し用いて3回行い、焼成、もしくは塗料塗布により付与される触媒効果の耐久性の比較を試みた。結果、焼成で付与される効果は酸化チタン塗布によるそれに劣るが耐久性ではこれを上回る可能性が示唆された。
【００３９】
２−３．実験手順
２−３−１．スポンジチタン処理
スポンジチタンを希硝酸にて洗浄・乾燥した。未処理チタンによる処理では、これをそのまま用いた。
焼成スポンジチタンによる実験では、洗浄・乾燥後のスポンジチタンを「陶職人」（クマザキエイム株式会社製造）を用いて、700℃にて約4 hour処理したものを用いた。焼成により、スポンジチタン外観は青金色に変化した。
酸化チタン塗布では、洗浄・乾燥後のスポンジチタンに市販の酸化チタン塗料（「セブンチタニック」、セブンケミカル株式会社製造）を用いた。
【００４０】
２−３−２．インジゴカルミン脱色実験
インジゴカルミンを濃度20 mg/LにてMilliQ水に溶解し、各処理のスポンジチタンを投入、もしくはインジゴカルミン水溶液のみにて太陽光へ曝露し、1 hour毎にインジゴカルミン水溶液の波長595 nmでの吸光度（OD595）を測定した。本溶液をポリプロピレン製遠沈管（容量50 ml、φ29×115 mm、スクリューキャップ付き）6本に各30.0 mlにて分注した。インジゴカルミン溶液の添加量は、スポンジチタン添加無で50 ml、各スポンジチタン添加時は42 mlとし、スポンジチタンと合わせた体積を約50 mlとした。
これらをキャップを閉めた状態でスポンジチタン添加直後を経過時間0 hourとし、経過時間5 hourまで1 hourごとに0.4 mlを採取し波長595 nmでの吸光度（OD595）を吸光光度計(Multiskan FC、Thermo Fisher Scientific Inc。)測定し、これを用いて式(1)により脱色率を算出した。
脱色率は、各時点において式(3)となる。
【数３】
0005688588.tif 000004
これにより、スポンジチタン添加によるインジゴカルミン脱色率への影響を比較した。焼成スポンジチタン添加により生じた脱色は触媒効果による酸化分解によると考えられるので、これにより焼成スポンジチタンの触媒効果を評価した。
【００４１】
２−４．実験結果および考察
結果を図１６に示す。”ペレット無し”、”未処理（ペレット）”、”焼成（ペレット）”及び”塗料（ペレット）”の4種の条件それぞれの1回目、2回目及び3回目、計12種類の処理における日照時間に伴う脱色率を示している。
”ペレット無し”、”未処理”ではインジゴの脱色は僅かであった。”焼成”、”塗料”ペレットでは日光への曝露に伴い明らかな脱色が生じ、これらの処理によりスポンジチタンに触媒効果が付与されたことが確認された。
脱色の進行は”塗料”の場合において”焼成”のそれより大きく、焼成により付与される触媒効果はチタン塗料のそれには及ばなかった。
しかし”塗料”の場合は2回目にて脱色効果が僅かに低かったのに対し、”焼成”では2回目においてより大きな脱色率が得られている。これは実験2回目の日射量が1回目のそれより大きかったことによると考えられる。しかし”塗料”では2回目における脱色率は1回目とほぼ同程度となり、ペレットの触媒効果は低下したことが示唆された。ただ、3回目の実験では、両条件とも2回目からの変化はほぼ見られなかった。
以上より、現時点での焼成スポンジチタンの触媒効果は市販の酸化チタン触媒塗料に及ばなかった。ただ、本研究で検討する方法では焼成のみで酸化チタン生成が可能なため、維持を含めた経済性では酸化チタン触媒塗料に優位性がある可能性がある。
【００４２】
［評価試験３］
スポンジチタンの長期水浸による酸化触媒効果への影響測定
【００４３】
３−１．実験目的
より簡便な酸化チタン生成方法として、水中での長期的な保管による酸化を検討した。水中は想定される用途におけるスポンジチタンの状態でもあるため、これが可能であればメンテナンスフリー、もしくはそれに近い処理が可能となる。
【００４４】
３−２．概要
スポンジチタンの水中での長期的（数か月）な保管による酸化分解能への影響を測定した。
また、チタンと比較しよりイオン化傾向の高い金属（アルミニウム）と共に水浸することで、酸化チタン生成を促進できる可能性があるため、これについても検証した。
【００４５】
３−３．実験手順
３−３−１．スポンジチタン前処理
スポンジチタンを目開き9.5 mmのふるいを用いて粒径の大きいものを除去し、希硝酸（69 %m/mを29倍volのMilli-Q水）に数分水浸、Milli-Q水で濯ぎ洗浄した。その後4.75 mmのふるいにて粒径の小さいものを除去し乾燥した。
【００４６】
３−３−２．スポンジチタン焼成
前処理後のスポンジチタン約5.0kgを直径18.0cm高さ6.0cmの陶製蒸発皿の底に均一に敷き詰め、余熱した酸化焼成用電気窯（「陶職人ＩＩ」、クマザキエイム株式会社製造）を用いて600℃、2 hour焼成した。
【００４７】
３−３−３．水浸
焼成、および未処理のスポンジチタン450.0gを透明蓋付樹脂製角型ケース（363×263×50 mm）の底に広げ、スポンジチタンが完全に水没する(水深2 cm)ようMilli-Q水を加え、ケース蓋（透明樹脂製）を閉じ露天下に保管した。
高イオン化傾向金属（アルミニウム）との水浸による酸化促進
ケース底全体にアルミニウム箔を敷いた状態で水浸を行った。
【００４８】
３−３−４．長期水浸
アルミニウム有、無両条件とも、12月初旬から2月初旬までの約二か月間、上記の状態で露天下に保管した。
【００４９】
３−３−５．酸化触媒能（インジゴカルミン脱色効果）測定
インジゴカルミンを濃度25.0mg/LにてMilliQ水に溶解し、スポンジチタンを投入して太陽光へ曝露した。スポンジチタンは35.0g（水分を含んだ状態）とし、これに35.0mlのインジゴカルミン水溶液を加えた。全体の体積は50 mlとなった。容器としてポリプロピレン製遠沈管（容量50 ml、φ29×115 mm、スクリューキャップ付き）を用い、透明な側壁を通しインジゴ水溶液及びスポンジチタンを日光に曝露した。
コントロールとして、インジゴカルミン水溶液50 mlのみを分注した場合についても測定を行った。
スポンジチタン添加直後を経過時間0 hourとし、5 hour経過後まで1 hourごとに一部を採取して波長595 nmでの吸光度（OD595）を測定し、これを用いて式(1)により脱色率を算出した。
脱色率は、各時点において式(4)である。
【数４】
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これにより、スポンジチタン添加によるインジゴカルミン脱色率への影響を比較した。焼成スポンジチタン添加により生じた脱色は触媒効果による酸化分解によると考えられるので、これにより焼成スポンジチタンの触媒効果を評価した。
【００５０】
３−４．結果
焼成スポンジチタン、未処理スポンジチタンによる実験結果を図１７に示す。
水浸＋は先述の水浸を行ったスポンジチタン、水浸−は乾燥状態で室内保管したスポンジチタンを示す。またアルミ＋は水浸時底面にアルミニウム箔を敷いたスポンジチタン、アルミ-はそれを行わなかったものを示す。水浸−ではアルミニウム箔は使用していない。
焼成スポンジチタンの結果において、”水浸＋アルミ＋”で2 hour経過時OD595測定後ミスにより検体を失ってしまったため、”水浸＋アルミ＋2”として2 hour経過時点から再度測定開始している。
焼成スポンジチタンでは”水浸−“が最も高い脱色効果を示し、”水浸＋アルミ−“および”水浸＋アルミ＋”との比較から、アルミニウム箔の有無にかかわらず長期の水浸によりスポンジチタンの酸化触媒能は低下した。
未処理スポンジチタンでは、”水浸＋アルミ−“、”水浸＋アルミ＋”での脱色率の上昇はいずれもきわめて小さかった。
これらの結果より、意図された水溶液系への水浸、及びそれと高イオン化傾向金属との併用によるスポンジチタン酸化は本実験条件では達成できないことが示された。
【００５１】
なお、本発明は前記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・前記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・前記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって前記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・前記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が前記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。
【符号の説明】
【００５２】
１…スポンジチタン、２…チタン、３…流路、４…底、５…壁面、６ａ，６ｂ…堰板（邪魔板）、８…金属チタン、９…収容容器、１０ａ，１０ｂ…酸化チタン、１１…酸化チタン、２０…照明器具、２１…本体、２２…貫通口、２３…回転体、２４…翼片、２５…磁石、２６…誘導コイル、２７…ＬＥＤ、２８…充電電池。
【要約】
【課題】  汚染水を浄化するために酸化チタン粉末は不適であった。
【解決手段】  真空溶解法でチタンを生成する際に形成される多孔質のスポンジチタンを、当該スポンジチタンの状態で同チタンを薄板形状にスライス切削した後に、切削表面を酸化させて形成することが可能である。
多孔質状の酸化チタンの利用形態として、スポンジチタンを薄板形状にスライスしたチタンに限られるものではなく、例えば、スポンジチタンを破砕した際に生じる多孔質の砂利状のチタンを、当該砂利状の状態で酸化させた後、透光性素材の収容容器にて、砂利状の状態で分離しつつ収容して薄板状に形成してもよい。
【選択図】  図４【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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