(57)【要約】  被処理液体に対して光触媒反応を行なうための光触媒反応器（１）。この反応器は、反応チャンバ（２）を含む。この反応チャンバは、（ｉ）移動性のある複数の光触媒粒子を担持する有孔部材（１０）を含み、この粒子の大きさおよび密度は、使用時、この粒子が有孔部材（１０）の上に載る傾向があるようなものであり、（ii）有孔部材から気泡を浮かび上がらせ、移動性のある光触媒粒子を攪拌する曝気装置（１４、１６、１８）をさらに含む。光触媒反応器は、二酸化チタンを用いた廃水の修復に適用することができる。
2010507476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理液体に対して光触媒反応を行なうための光触媒反応器であって、前記反応器は、反応チャンバを備え、前記反応チャンバは、（ｉ）移動性のある複数の光触媒粒子を担持する有孔部材を含み、前記粒子の大きさおよび密度は、使用時、前記粒子が前記有孔部材の上に載る傾向があるようなものであり、（ii）前記有孔部材から気泡を浮かび上がらせ、前記移動性のある光触媒粒子を攪拌する曝気装置をさらに含む、光触媒反応器。
【請求項２】
前記光触媒粒子の終末沈降速度は、前記液体の前記有孔部材を通る上向きの流れの速度を少なくとも０．１ｍｓ-1超える、請求項１に記載の光触媒反応器。
【請求項３】
前記光触媒反応器はフロースルー反応器であり、前記被処理液体は前記有孔部材を通って上向きに流れる、請求項２に記載の光触媒反応器。
【請求項４】
前記反応チャンバは、前記被処理液体を受けるための入口と出口とを含み、前記出口は、前記入口の上方に位置し、前記液体は、概して、前記入口から前記出口へ前記有孔部材を通って上向きに流れる、請求項３に記載の光触媒反応器。
【請求項５】
前記気泡は、前記光触媒粒子によって触媒される反応に適した基質である気体を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の光触媒反応器。
【請求項６】
前記曝気装置は前記有孔部材の下方に位置し、気泡は前記被処理液体を通って前記有孔部材へ浮かび上がる、請求項１から５のいずれか１項に記載の光触媒反応器。
【請求項７】
前記有孔部材および前記有孔部材と接触する光触媒粒子から浮かび上がる前記気泡のうち少なくともいくつかの直径は、前記被処理液体を通って前記有孔部材へ浮かび上がる前記気泡の最大直径の少なくとも２倍である、請求項６に記載の光触媒反応器。
【請求項８】
前記有孔部材は、幅が少なくとも０．３ｍｍの孔を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の光触媒反応器。
【請求項９】
前記反応チャンバは、前記光触媒粒子によって受けられ触媒周波数である光を発する光源を含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の光触媒反応器。
【請求項１０】
前記または各有孔部材は、光源が貫通する開口部を含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の光触媒反応器。
【請求項１１】
前記反応チャンバは、複数の有孔部材によって、上下に位置する複数のチャンバに分割され、前記複数のチャンバの各々は、移動性のある複数の光触媒粒子を担持する有孔部材を含む底部を有し、前記粒子は、使用時、前記有孔部材の上に載る傾向があり、前記底部から気泡が浮かび上り、前記移動性のある複数の光触媒粒子を攪拌する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の光触媒反応器。
【請求項１２】
前記光触媒粒子は、二酸化チタンを含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載の光触媒反応器。
【請求項１３】
前記被処理液体は、有機汚染物質を除去するよう処理される水である、請求項１２に記載の光触媒反応器。
【請求項１４】
前記光触媒の小さい方の寸法は、少なくとも０．５ｍｍであり１０ｍｍを超えない、請
求項１から１３のいずれか１項に記載の光触媒反応器。
【請求項１５】
実質的に図面を参照してこの明細書中に説明される光触媒反応器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は、液状媒体中で光触媒化学反応を行なうための光触媒反応器に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
この発明に関する問題は、フロースルー（flow-through）反応器中で二酸化チタンを用いた光触媒によって炭化水素および他の有機汚染物質を分解する水処理に関して説明されるであろう。しかしながら、この発明は、液状媒体中で他の光触媒化学反応を行なうためのバッチ反応器およびフロースルー反応器にも適用することができる。
【０００３】
二酸化チタン光触媒を用いて、産業および生活廃水または上水などの水を、炭化水素および有機化合物を除去するよう処理することが知られている。二酸化チタンは、安価で、無毒で、化学的に安定で、光触媒活性が高いために、好まれている。二酸化チタンは、そのバンドギャップエネルギ（すなわちアナターゼ相の二酸化チタンの場合３８８ｎｍまでの波長）に満たないまたは等しいエネルギを有する光子を吸収し、荷電子帯電子を伝導帯に昇位させる。結果として生じる正孔は、水を酸化し、反応性ヒドロキシルラジカルを形成、または表面に吸着された有機分子を直接酸化する。対応する電子は、存在する酸素を反応性スーパーオキサイドアニオンに還元する。よって、二酸化チタン光触媒による廃水の効果的な修復には、酸素の存在が必要である。
【０００４】
光触媒反応を行なう１つの方法は、光触媒を、被処理液体が流通するカラムに中実に充填することである。この種の水浄化ユニットは、特願２００１−２５３４３０（Kiyonori）に開示されている。しかしながら、中実に充填されたカラムを通る光の透過性は悪いため、これは、触媒の効果的使用ではない。
【０００５】
光触媒反応を行なう別の方法は、被処理液体が流通する管の内面上に、または被処理液体が一面に流れるプレートの表面上に、触媒層を形成することである。こういった構成においては、光を、触媒の表面に向かって効果的に透過させることができる。しかしながら、触媒の全体的な有効性は、液体中の分子の触媒表面への物質輸送（mass transport）および拡散によって限定される。
【０００６】
光触媒反応を行なう別の方法は、微細な光触媒粒子を、この粒子が実質的に均一に浮かぶ反応チャンバ内に分散させることである。微細な光触媒粒子は、概して、表面積の体積に対する比率が高いものであり、これは光触媒を助けることが期待されるであろう。しかしながら、このような粒子は、断面積の体積に対する比率が高いために、光透過性が悪いおそれがある。触媒は、反応チャンバ全体に実質的に均一に分散されるのに十分に微細であると、分離しにくいものである。バッチモードで用いると、この触媒は、一旦反応が完了してから沈降するのに何週間もかかることがある。フロースルーモードで用いると、この触媒を流出物からろ過することが非常に困難であるおそれがあり、この粒子は、被処理液体とともに出口フィルタに流れるであろう。
【０００７】
国際特許出願公開番号第ＷＯ２００５／０３３０１６号（Robertson他）には、光触媒反応が起こる容器と、容器を動かす手段とを含む、二酸化チタン光触媒を用いて水を修復するための装置が開示されている。平均粒径が０．１から５０ｍｍの二酸化チタンペレットを用いることが開示されている。よって、同出願に開示された装置は、被処理液体から簡便に分離することを可能にするのに十分に大きい大きさがあり移動性のある光触媒粒子
の効果的使用を、物質輸送制約なしに、可能にしている。この装置は、効果的だが、可動部の使用は、一部の用途におけるこの装置の有用性を限定するおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
被処理液体から簡便に分離することを可能にするのに十分に大きい大きさがあり、移動性のある光触媒粒子を用い、物質輸送制約を最小化するが、可動部を必要とせず、または可動部の使用を最小限にする光触媒反応器を実現することが所望されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の概要
この発明の第１の局面に従って、被処理液体に対して光触媒反応を行なうための光触媒反応器が提供される。この反応器は、反応チャンバを含む。この反応チャンバは、（ｉ）移動性のある複数の光触媒粒子を担持する有孔部材を含み、この粒子の大きさおよび密度は、使用時、この粒子が有孔部材の上に載る傾向があるようなものであり、（ii）有孔部材から気泡を浮かび上がらせ、移動性のある光触媒粒子を攪拌する曝気装置をさらに含む。
【００１０】
気泡を用いて移動性のある光触媒粒子を攪拌することにより、可動部の必要性が低減または除去され、その一方で、使用時、有孔部材の上に載る傾向がある大きさおよび密度の光触媒粒子を用いることが可能となる。移動性のあるとは、光触媒粒子は、気泡によって移動させることができるという意味である。ある期間、有孔部材の上に載っているものがあってもよい。この光触媒粒子は移動性があるため、攪拌に応答して、混転し、異なる面を光源に向けることができる。光触媒粒子の攪拌は、被処理液体中の分子の光触媒粒子表面への物質輸送を向上させてもよい。
【００１１】
使用時、有孔部材の上に載る傾向があるためには、光触媒粒子の大きさおよび密度は、光触媒粒子の終末沈降速度が、液体の有孔部材を通る上向きの流れの速度を超えるよう選択されるべきである。
【００１２】
好ましくは、光触媒粒子の終末沈降速度は、液体の有孔部材を通る上向きの流れの速度を少なくとも０．１ｍｓ-1、より好ましくは少なくとも０．５ｍｓ-1超えてもよい。典型的に、光触媒粒子の終末沈降速度は、液体の有孔部材を通る上向きの流れの速度を１０ｍｓ-1を上回って超えない。よって、光触媒粒子の適切な大きさおよび密度は、被処理液体の密度と、液体の有孔部材を通る上向きの流れの速度とにある程度依存する。
【００１３】
よって、反応器は、バッチ反応器であってもよく、この場合、液体の有孔部材を通る上向きの流れの速度は０である。反応器は、試料が有孔部材を垂直で上向きに繰返し通過するバッチ反応器であってもよい。好ましくは、反応器は、液体が有孔部材を通って上向きの方向に流れるフロースルー反応器である。
【００１４】
両極端の一方では、光触媒粒子のすべてまたは実質的大多数が、ある瞬間に有孔部材または他の光触媒粒子の上に載っている。しかしながら、両極端の他方では、光触媒の終末沈降速度、液体の有孔部材を通る上向きの流れの速度（フロースルー反応器の場合）、および気泡の量および大きさは、光触媒粒子の大多数が、ある瞬間に有孔部材または他の触媒粒子の上に載らず、光触媒粒子のほんのわずかな一部のみが、ある瞬間に有孔部材の上に載っているよう選択されてもよい。
【００１５】
気泡は、光触媒粒子によって触媒される反応のための基質（substrate）である気体を含んでもよい。この明細書および添付の特許請求の範囲の中で、「曝気装置」という用語
は、デフューザなどの気泡を生成する装置を指し、空気の泡を生成する装置に限定されるものではない。しかしながら、気泡は、空気の泡であってもよい。光触媒反応は、光触媒粒子が空気の泡からの酸素を必要とする反応を触媒する光触媒反応であってもよい。このような状況においては、空気の泡を用いることによって、移動性のある光触媒粒子の表面における溶存酸素濃度を維持するのを助け、潜在的に光触媒粒子の全在的な活性を高めてもよい。
【００１６】
曝気装置は、気体が有孔部材を押し通されて、気泡を生成するよう、有孔部材を含むデフューザを含んでもよい。しかしながら、好ましくは、曝気装置は、有孔部材の下方に位置し、気泡は、被処理液体を通って有孔部材へ浮かび上がる。
【００１７】
我々は、この構成において、いくつかの空気の泡は典型的に有孔部材の下で結合し、これは、有孔部材から浮かび上がる空気の泡の一部の直径が、液体を通って有孔部材へ浮かび上がる空気の泡の直径よりも大きいことを意味することを発見した。我々は、これが光触媒粒子を攪拌するのを助けることを発見した。
【００１８】
好ましくは、有孔部材および有孔部材と接触する光触媒粒子から浮かび上がる気泡のうち少なくともいくつかの直径は、被処理液体を通って有孔部材へ浮かび上がる気泡の最大直径の少なくとも２倍である。より好ましくは、有孔部材および有孔部材と接触する光触媒粒子から浮かび上がる気泡のうち少なくともいくつかの直径は、被処理液体を通って有孔部材へ浮かび上がる気泡の最大直径の少なくとも５倍である。
【００１９】
好ましくは、有孔部材は、複数の光触媒粒子を担持する水平部分を含む。フロースルー反応器中で、被処理液体は、典型的に、有孔部材の水平部分を上向きに通過する。
【００２０】
この明細書および添付の特許請求の範囲中で、用語「有孔部材」は、この部材を貫通する複数の孔を含む部材を指す。有孔部材は、好ましくは、幅が少なくとも０．３ｍｍ、より好ましくは１から５ｍｍの孔を含む。有孔部材は、円形の孔を含んでもよい。
【００２１】
光触媒粒子の大きさは、有孔部材にある孔を通過できないよう選択されるべきである。曝気装置によって生成される気泡の平均直径は、典型的に、有孔部材にある孔の最小直径に満たない。曝気装置によって生成される気泡の平均直径は、典型的に３ｍｍ未満であり、好ましくは約１ｍｍである。
【００２２】
反応チャンバは、複数の籠を含んでもよく、各籠は、移動性のある複数の光触媒粒子を担持する有孔部材を含む底部を有し、この粒子は、使用時、有孔部材の上に載る傾向があり、この有孔部材から気泡が浮かび上がり、移動性のある複数の光触媒粒子を攪拌する。籠は、典型的には上部が開いているが、籠は、使用時、気泡が通って浮かび上がる有孔部材によって最上部で閉じられていてもよい。フロースルー反応器中で、液体は、典型的に、各有孔部材を通って上向きの方向に流れる。
【００２３】
反応チャンバは、複数の有孔部材によって、上下に位置する複数のチャンバに分割されてもよく、この複数のチャンバの各々は、移動性のある複数の光触媒粒子を担持する有孔部材を含む底部を有し、この粒子は、使用時、有孔部材の上に載る傾向があり、この底部から気泡が浮かび上がり、移動性のある複数の光触媒粒子を攪拌する。フロースルー反応器中で、液体は、典型的に、各有孔部材を通って上向きの方向に流れるであろう。
【００２４】
触媒粒子を異なる有孔部材によって担持された別々のグループに分割することによって、所与の量の光触媒について光触媒処理の全体効率を高めることができる。好ましくは、気泡は、各有孔部材（最上部の有孔部材は別にして）およびその上に載っている触媒粒子
から、上の有孔部材の下面へ、液体を通って浮かび上がる。よって、空気の泡は、各有孔部材の下で結合してもよい。
【００２５】
反応チャンバは、好ましくは、光触媒粒子によって受けられ光触媒周波数の光を発する光源を含む。反応チャンバは、チャンバ外部の光源からの触媒周波数の光を受けるための光透過壁または光伝導導管を含んでもよい。触媒周波数は、光触媒によって決まる。光触媒粒子が、アナターゼ相の二酸化チタンである場合は、触媒周波数は、３８８ｎｍまでである。
【００２６】
光源は蛍光管（たとえば紫外線蛍光管）を含んでもよい。蛍光管は垂直であってもよい。有孔部材は、光源（たとえば蛍光管）が通過する開口部を含んでもよい。光源は、１つ以上の有孔部材にある開口部を垂直に貫通するたとえばガラス管のような透明管内に位置してもよい。光源は、水平であってもよく、たとえば、光源は、１つ以上の水平な蛍光管を含んでもよい。１つ以上の水平な光源は、各連続した有孔部材間に設けられていてもよい。別々の光源が各チャンバ内に位置してもよい。複数の籠またはチャンバがある場合は、これによって光触媒粒子に入射する光の量を増大させることができる。
【００２７】
光触媒粒子は、半導体粒子であってもよい。光触媒粒子は、二酸化チタンであってもよい。好ましくは、光触媒粒子は、アナターゼ相の二酸化チタンである。光触媒粒子は、平均最大直径が０．１から５０ｍｍであってもよい。好ましくは、光触媒粒子は、小さい方の寸法が少なくとも０．５ｍｍであり１０ｍｍを超えない。好ましくは、光触媒粒子は、大きい方の寸法が、少なくとも０．５ｍｍであり、２０ｍｍを超えない。
【００２８】
光触媒粒子は、平均粒径ｄ50が０．０１から５０ｍｍの二酸化チタンの成形体であってもよく、この成形体は、アナターゼ相の二酸化チタンの一次結晶子の各場合においてScherrer式による結晶子の大きさが４０ｎｍまでで構成されており、ＢＥＴ法によって求められる特定表面積は２０から１５０ｍ2／ｇ、細孔容積は０．１から０．４５ｃｍ3／ｇ、細孔直径は１００から３００Åである。
【００２９】
被処理液体は典型的に水性である。被処理液体は、有機汚染物質を取除くよう処理される廃水であってもよい。被処理液体は飲料水であってもよい。
【００３０】
反応チャンバは、被処理液体を受けるための入口と出口とを含んでもよく、出口は、入口の上方に位置し、液体は、概して、入口から出口へ１つ以上の有孔部材を通って上向きに流れる。反応チャンバは、出口の上方に延在するバルブなどの抽気部材を含んでもよく、曝気装置によって導入された気体は、この抽気部材を通って取除くことができる。曝気装置は、気体収容容量と、入口の下方に位置するデフューザ面とを含んでもよく、気体は、このデフューザ面を通過して、砕かれて泡となる。
【００３１】
この発明の例示的な実施例は、以下の図面を参照して次に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
図面の説明
【図１】光触媒反応器の第１の実施例の断面図である。
【図２】光触媒反応器の第２の実施例の分解斜視図である。
【図３】触媒籠の詳細である。
【図４】組立てられてからの光触媒反応器の第２の実施例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
例示的な実施例の詳細な説明
例１
図１を参照して、光触媒反応器１は、有機汚染物質を含む廃水を処理するためのフロースルー反応チャンバ２を含む。被処理水は、水入口４を通って反応チャンバに入り、反応チャンバを通って上昇し、水出口６を通って反応チャンバを出る。反応チャンバ内には、３ｍｍ孔を備えた有孔底部１０（有孔部材として機能する）を有する上部が開いた鋼製の複数の籠８が位置している。ゴムガスケット１２は、液体および空気が有孔底部を通過しなければならないよう籠の外側と外壁の間に気密シールを形成する。
【００３４】
空気は、水入口の下方で、反応チャンバの底部にある曝気容量１４に空気入口１６を通して導入され、この曝気容量から、空気は、反応チャンバを通って浮き上がる直径１ｍｍの空気の泡を生成する細かいメッシュ形状の曝気マトリックス１８（これは空気入口および曝気容量とともに曝気装置として機能する）を通過する。空気の泡は、有孔部材を通って浮かび上がり、過剰な空気は、水出口の上方、反応チャンバの最上部にある抽気バルブ２０を用いて除去される。
【００３５】
紫外線を発する蛍光管（図示せず）は、有孔底部にある開口部２４を通過するガラス管２２内に位置する。開口部は、空気の泡および水が確実に有孔底部の孔のみを通るよう、気水密状態でガラス管の周囲でシールされている。
【００３６】
使用時、複数の光触媒粒子として機能するアナターゼ相の二酸化チタンペレット（図示せず）は、各籠に装填され有孔底部の上に載る。この例において、二酸化チタンペレットは、チタン粉末から成形され、円筒形で、直径は４ｍｍ、長さは２−３ｍｍから約１０ｍｍまでさまざまである。二酸化チタンペレットは、米国特許第６，６２０，２４３号および欧州特許第１，１７５，２５９号（Bernd et al.）に開示されるプロセスによって準備され、これらの特許の開示は、この明細書中に引用により援用される。
【００３７】
簡単にいうと、このようなペレットは、Scherrer式による結晶子の大きさが４０ｎｍまでのアナターゼ相の二酸化チタンの一次結晶子で構成され、ＢＥＴ法によって求められる特定の表面積は２０から１５０ｍ2／ｇ、細孔容積は０．１から０．４５ｃｍ3／ｇ、細孔直径は１００から３００Åであり、二酸化チタン粉末が温度１２０℃から２５０℃、圧力２から４０ｂａｒで、０．１から３０時間、乾燥前は水が存在する状態で予め処理される手順によって、平均粒径ｄ50が０．１から５０ｍｍにわたる成形体の形で準備することができる。成形体は、次に、このように予め処理された二酸化チタン粉末と、１から２０％濃度の二酸化チタンゾルおよび／または硝酸とのペースト状の混合物から生成され、このペースト状の混合物は、乾燥され、温度４００から１０００℃で０．５から３．５時間アニールされる。
【００３８】
二酸化チタンペレットは、有孔底部の上に載るが、移動性があり、時間が経つと、有孔底部を通って浮かび上がる空気の泡によって攪拌される。二酸化チタンペレットは、終末沈降速度が液体の有孔底部を通る上向きの速度よりも速いので、液体とともに流されてしまうことはない。二酸化チタンペレットの大きさおよび密度は、籠の最上部から外へ進まないのに十分なものである。
【００３９】
空気の泡の中には、他の空気の泡と相互作用し合わずに有孔底部にある孔をそのまま通過するものがあってもよい。しかしながら、細かいメッシュを通過する空気によって生成された１ｍｍの空気の泡のうちいくつかは、有孔底部の下で集まる。こういった泡のうちいくつかは互いに結合する。よって、有孔部材および有孔底部の上に載っている光触媒ペレットから浮かび上がる泡の直径は１ｍｍから、約５−１０ｍｍまでである。我々はこういった時折生じる直径が大きい泡が、攪拌プロセスを助けることを発見した。空気の泡は、次に、上方の籠の有孔底部へさらに浮かび上がり、この場合もやはり、結合するものが
あってもよい。
【００４０】
使用時、紫外線蛍光管および空気源はスイッチを入れられ、水は入口から出口へチャンバを通過し、チャンバ内での滞在時間は約１０分間である。容量１．５リットルの小型の試験反応器に対して、これは１５０ｍｌ／分の流量を与えるであろうが、反応器は、１００リットル／分、１，０００リットル／分、１分当たり１０，０００リットルまたはそれ以上を処理するよう容易に大型化することができる。ある例において、液体の有孔底部を通る上向きの流れの速度は、０．００２−０．００２５ｍｓ-1であり、二酸化チタンペレットの終末沈降速度は、約０．４ｍｓ-1であるが、液体の上向きの流れの速度は、より速くまたは遅くし得る。３８８ｎｍまでの周波数の紫外線光は、二酸化チタンによって吸収され、電子−正孔対の形成と水中の有機分子を分解する化学反応とを引起す。
【００４１】
例２
図２は、たとえば容量１，０００リットルまたは１０，０００リットルの反応器のようなより大きな規模の反応器に適した光触媒反応器の第２の実施例の分解斜視図である。図３は触媒籠の詳細であり、図４は組立てられてからの光触媒反応器の第２の実施例の斜視図である。これらの図を参照して、光触媒反応器１００は、その側壁に目視液面計１０４と目視液面計のための離隔バルブ１０６とを有するドラム１０２の内部によって形成される反応チャンバを含む。ドラムの底部には、曝気支持フランジ１０８と、空気の泡を形成するための直径１．０ｍｍの孔を有する厚さ０．８ｍｍの曝気メッシュプレート１１０と、曝気メッシュプレートの下方で、底部プレート１１４の上方にある曝気フランジ１１２とが設けられている。
【００４２】
複数の籠１１６は、直径３ｍｍの孔を備えた厚さ３ｍｍの有孔ステンレス鋼底部１１８を有する。籠は、ドラムの内面上の捩れ防止ダボ１２４と協働する間隙１２２を有するポリウレタン磨耗ストリップ１２０によって形成される短い側壁のみを有する。各有孔ステンレス鋼底部は、各底部を貫通しグロメット１２６でシールされた紫外線光蛍光管１２８を収容する７つの開口部を有する。籠は、各籠の底部にあるシールされた孔１３２を通過する１２本のスタットバー１３０の上に支持される。タンクの最上部にあるフランジ１３４は、紫外線管およびスタットバーを支持する。ドラム１３６の最上部区間は、ボルト１３８でドラムに取付けられており、取手１４２と、クランプ１４４と、支持ブラケット１４６とを備えた蓋１４０を含む。空気入口１４８は、曝気メッシュプレートの下方に設けられている。水入口１５０は、最下位の籠の下方に位置し、水出口１５２は、最上位の籠の上方に設けられている。オーバーフロー管１５４も予防措置として設けられている。抽気バルブ（図示せず）も典型的に設けられている。
【００４３】
上述のように、複数の光触媒粒子として機能するアナターゼ相の二酸化チタンペレット（図示せず）は、各籠に装填され、有孔底部の上に載り、ここで空気の泡によって攪拌され移動させられ、この泡のうちいくつかは、結合して、有孔部材の下で時折生じるより大きな空気の泡となる。ペレットの攪拌および移動は、粒子による紫外線光の吸収が、充填カラムの場合起こるであろう吸収よりも大きいことを意味し、光触媒プロセスの有効性を高めている。
【００４４】
各例において、複数の有孔部材および周囲のシールは、反応チャンバを複数の別々の空間に分割している。全体触媒効率は、もしすべての触媒が単一の有孔部材の上に載っていた場合、底部にある触媒ペレットは同程度には攪拌されないであろうから、その場合よりも高い。籠の周囲のシールにより、水および空気の泡は各籠の有孔底部を通過しなければならない。
【００４５】
細かいメッシュを用いる代わりに、曝気装置は、有孔空気管であってもよい。これに代
わって、ベンチュリ効果曝気装置を用いて微細な泡を生成してもよい。曝気装置を用いて空気の泡を生じさせると、触媒ペレットを攪拌するだけでなく、被処理液体の酸素含有量を増大させ、酸素のスーパーオキサイドアニオンへの光触媒還元を増大させ、よって、修復プロセスの効率を高める。空気の泡は、最も低い籠の下方の空間にある入口を通って水中に混入する。
【００４６】
この光触媒反応器は可動部を含まないため、長い動作寿命が可能であり、沖合い施設などの保守整備が困難なことがある場所で用いるのに適している。総電力消費量も、可動部を含む反応器における総電力消費量よりも少ないことがある。
【００４７】
この明細書中で開示されたこの発明の範囲内でさらなる変形および変更がなされてもよい。
【図１】
2010507476.tif 000003
【図２】
2010507476.tif 000004
【図３】
2010507476.tif 000005
【図４】
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【国際調査報告】
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2010507476.tif 000008
2010507476.tif 000009