(57)【要約】【課題】  有害な有機芳香族化合物を含む気体、例えばＶＯＣを含む空気から有害有機芳香族化合物を簡単に、かつ効率よく除去しうる方法を提供する。【解決手段】  有機芳香族化合物を含む気体にエアロゾル粒子を混合し、有機芳香族化合物をエアロゾル粒子に吸着させたのち、活性酸素種により芳香族化合物を分解除去することにより有機芳香族化合物を除去する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機芳香族化合物を含む気体にエアロゾル粒子を混合し、有機芳香族化合物をエアロゾル粒子に吸着させたのち、活性酸素種により芳香族化合物を分解除去することを特徴とする有機芳香族化合物除去方法。
【請求項２】
活性酸素種が酸素の存在下、紫外線照射によりエアロゾル中で発生させたものである請求項１記載の有機芳香族化合物除去方法。
【請求項３】
有害な有機芳香族化合物を含む空気にエアロゾル粒子を混合し、有機芳香族化合物をエアロゾル粒子に吸着させたのち、紫外線を照射し、エアロゾル中で活性酸素種を発生させ、これにより有機芳香族化合物を分解、除去することを特徴とする空気の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体例えば空気中に含まれる有害な有機芳香族化合物、いわゆる揮発性有機化合物（以下ＶＯＣという）や浮遊細菌などを、簡単にかつ効率よく除去する方法及びこれを用いた空気の浄化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、「シックハウス症候群」という人体異常現象が社会的な問題となっている。この「シックハウス症候群」とは、住宅の建材、内装材などから放散されるＶＯＣにより、目や喉の痛み、頭痛などの症状が引き起こされる疾患であり、その原因となる住宅から離れるとこれらの症状が軽減されるという特徴を有している。
【０００３】
この「シックハウス症候群」という用語は、米国で１９８０年代に発生した「シックビルディングシンドローム」から派生した造語であるが、この「シックビルディングシンドローム」は、近年、建材、内装材などに化学物質が多用されるようになって発生源が増大したことや、オイルショック以降の省エネルギー政策に基づく大型ビルディングにおける気密性の向上、換気性の抑制が原因となっていると考えられる。
【０００４】
ところで、「シックハウス症候群」の原因となるＶＯＣの中には、ベンゼン、トルエンのような芳香族炭化水素、フェノールのような芳香族ヒドロキシ化合物などが含まれ、この中には発ガン性物質として知られているものも存在する。そして、その発生源も多種多様であり、前記した建材のほかに、開放型燃焼器具の燃料やヘアスプレー、塗料の溶剤なども含まれている。
そのほか、大気中には、浮遊細菌のように空気感染を起す病原菌の中にも芳香族核を有するものが存在する。
【０００５】
このような状況下、空気中の有機芳香族化合物例えばＶＯＣを除去する方法や装置について、多くの研究がなされ、これまでＶＯＣを吸着する第１吸着剤と、ＶＯＣを分解する光触媒とを有し、さらに光分解により生じた二次有毒ガスを吸着するための第２吸着剤を備えた化学物質除去装置（特許文献１参照）、ＶＯＣを光触媒に接触させ、かつ光触媒を活性化する光照射を行う処理装置（特許文献２参照）、紫外線照射室、光触媒充填層及び活性炭充填層を備え、紫外線照射と光触媒作用により空気中のＶＯＣを分解したのち、副生ガスを活性炭に吸着させて汚染空気を浄化する装置（特許文献３参照）、酸素の存在下、フッ素系有機化合物と光触媒とを含む水層に光照射する方法（特許文献４参照）などが提案されている。
しかしながら、このような光触媒を用いるものは、コスト高になるのを免れず、実用化の点で必ずしも満足しうるものとはいえない。
【０００６】
また、ガス吸着剤を用いる方法は、その吸着容量に達するとそれ以上ＶＯＣを除去しなくなるという欠点があるし、光触媒を用いる方法は、コスト高になるのを免れないので、建物全体にわたって施工するのがむずかしいという欠点がある。
【０００７】
そのほか、プラズマ処理した活性炭を用いてトルエンガスや四塩化炭素を吸着除去する方法（特許文献５参照）のように活性炭を用いて空気中のＶＯＣを吸着除去する方法も知られているが、この方法では吸着後の温度条件の変化によって、いったん吸着したＶＯＣが脱着し、これが再び室内空気を汚染するという欠点がある。
【０００８】
一方、粉塵を含んだエアロゾル中に核粒子を投入し、粉塵と核粒子とを衝突させ粉塵を核粒子に吸着させて空気を清浄化する方法（特許文献６参照）、光照射により光励起し、触媒表面で活性酸素種を生成する光触媒例えば酸化チタンを用いて大気を浄化する方法（特許文献７参照）、空間中に含まれている微粒子を電場下で光電子放出材に紫外線を照射することによって光電子を放出させ、この光電子により微粒子を捕集する清浄方法（特許文献８参照）、基底状態酸素雰囲気中にあるＮ型半導体金属酸化物に波長１８０〜３６０ｎｍの近紫外線を照射してＮ型半導体金属酸化物の表面励起により活性酸素種を発生させ、これと光ポンピングにより基底状態酸素を励起させて一重項酸素を生成させたのち波長６００〜６５０ｎｍの可視光線及び波長１２００〜１３００ｎｍの近赤外線を順次照射して一重項酸素を基底状態酸素に遷移させ、その遷移エネルギーを利用して、空気の殺菌、脱臭、浄化を行う方法（特許文献９参照）なども知られている。
【０００９】
しかしながら、これらの方法は特殊な装置を必要とするためコスト高になるのを免れない上に、効率の点でも必ずしも満足しうるものとはいえないため、実用に供するにはまだ解決すべき問題点が多数残されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２３２１５４号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献２】特開２００１−２３２１３６号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献３】特開２００３−１３５５７６号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献４】特開２０００−４０８０５号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献５】特開平７−１８７６３６号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献６】特開平８−１３１７４８号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献７】特開平１１−３１４０２３号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献８】特開平８−１９２０７３号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献９】特開平８−５７０３２号公報（特許請求の範囲その他）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、有害な有機芳香族化合物を含む気体、例えばＶＯＣを含む空気から有害有機芳香族化合物を簡単に、かつ効率よく除去しうる方法を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、気体中の有機芳香族化合物を効率よく分解、除去する方法について種々研究を重ねた結果、エアロゾルは空気中での分解安定性がよく、同体積の固体や液体に比べ表面積が著しく大きい点に着目し、このエアロゾルに有機芳香族化合物を吸着させ、これに活性酸素種を作用させて有機芳香族化合物を分解させることにより、その分解効率を高める方法を見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【００１３】
これまで、一般家庭における空気中のＶＯＣの除去や空気中の細菌の除去は、吸着剤や殺菌剤などを用いて行われているが、密閉された室内では、対流が少ないため室内の空気が停滞しがちで、吸着剤や殺菌剤の作用は、それが配置されている近辺に限られることになる。
しかしながら、エアロゾルは、空気中での分散性がよいため、これを室内空間の浄化に用いれば、特に好適な結果を得ることができる。
【００１４】
すなわち、本発明は、有機芳香族化合物を含む気体にエアロゾル粒子を混合し、有機芳香族化合物をエアロゾル粒子に吸着させたのち、活性酸素種により芳香族化合物を分解除去することを特徴とする有機芳香族化合物除去方法、及び有害な有機芳香族化合物を含む空気にエアロゾル粒子を混合し、有機芳香族化合物をエアロゾル粒子に吸着させたのち、紫外線を照射し、エアロゾル中で活性酸素種を発生させ、これにより有機芳香族化合物を分解、除去することを特徴とする空気の浄化方法を提供するものである。
【００１５】
次に、本発明を添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明方法を実施するための装置の１例を示す断面説明図であって、有機芳香族化合物を含む気体、例えばトルエン、フェノールなどを含む空気にエアロゾル粒子を混合したものを空気供給管１より処理部２に導入し、ここで紫外線ランプ３により紫外線照射が行われ、有機芳香族化合物が分解される。
次いで、このようにして処理された空気は、分離器４に送られ、ここでエアロゾル粒子が分離され、排出管５から外部へ放射される。
【００１６】
ところで、エアロゾルとは、気体を媒体として、その中に粒子状物質が浮遊している状態を意味し、エアロゾル粒子とは、それを形成する粒子状物質のことである。エアロゾルの例としては、固体の粉砕、粉体の飛散により生じるダスト、固体の加熱により発生した蒸気が冷却し、凝縮して生じるヒューム、有機物の不完全燃焼により生じるスモーク、液体の微小分散体であるミストなどがある。
【００１７】
これらのエアロゾル粒子の粒径は、１０-3〜１０2μｍの広い範囲にわたるが、本発明においては、気体中で安定な分散状態が保たれる限り、どのような粒径のものでもよく、特に制限はない。
【００１８】
次に、本発明で用いる活性酸素種とは、水や酸素分子から得られる、酸素分子自体よりも活性の大きい酸素分子種のことであり、例えば水に放射線照射した際に生じるヒドロキシラジカル（・ＯＨ）や、放射線によって水から叩き出された電子を近くに存在する酸素分子が受け入れて生じるスーパーオキシド（.Ｏ2-）、このスーパーオキシド同士が反応して生成する過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）などがある。
【００１９】
この活性酸素種、例えばヒドロキシラジカルは、５，５‐ジメチル‐１‐ピロリン‐Ｎ‐オキシド（ＤＭＰＯ）中で紫外線照射することにより、１：２：２：１のＤＭＰＯ−ＯＨアダクトに起因するＥＳＲシグナルの出現により確認することができる。
【００２０】
本発明方法においては、処理すべき気体中に存在させるエアロゾル粒子の量は、通常除去しようとする有機芳香族化合物の質量に基づき１〜１０倍の範囲で選ばれる。このエアロゾル粒子の量が少ないとエアロゾル粒子と有機芳香族化合物分子との衝突確率が小さくなり、吸着されにくくなるし、またこの量が大きすぎるとエアロゾル粒子間の衝突により凝集し、粒径の大きいエアロゾル粒子となるため、分散安定性が低下し、有機芳香族化合物の分解効率が低くなる。
【００２１】
他方、本発明方法において用いる紫外線としては、主要波長１８０〜２８０ｎｍ付近のものが好ましい。この光源としては、水銀灯、高圧水銀灯、キセノン放電管、水素放電管などが用いられる。この紫外線としては、その放射強度が強いほど分解効率が高くなるので、放射強度の強いものを用いるのが好ましい。また、この放射強度は、光源からの距離が遠くなるほど急激に低下するので１０ｃｍ以下、好ましくは５ｃｍ以下の距離で照射するのがよい。
本発明方法における処理時間は、有機芳香族化合物濃度、エアロゾル濃度、紫外線放射強度などにより変わるが、通常５〜３０分程度で十分である。
【００２２】
本発明方法により処理され、有機芳香族化合物を分解除去された気体は、例えば冷媒を用いて−３℃以下に冷却し、分解生成物を凝縮除去したのち、放出する。このようにして、気体中に含まれていた有害有機芳香族化合物の濃度を１／１０ないし１／１００に低下させることができる。
【００２３】
本発明方法は、前記したように、有機芳香族化合物を含む気体中にエアロゾル粒子を導入し、有機芳香族化合物をエアロゾル粒子に吸着させたのち、紫外線照射により有機芳香族化合物を分解させることによって行われるが、所望ならば、有機芳香族化合物をあらかじめ適当な溶媒に溶解し、これを例えばネブライザーを用いてエアロゾル化し、次いで紫外線照射により分解して無害化することによって行うこともできる。
【００２４】
本発明方法により分解除去される有機芳香族化合物とは、その構造中に芳香族環を含むものの総称であり、例えばベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族炭化水素、フェノール、ポリフェノールのような芳香族ヒドロキシ化合物、ダイオキシン類のほか、病原菌として作用する各種細菌類などが含まれる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によると、気体中の有機芳香族化合物、例えば空気中のＶＯＣを簡単に、しかも高効率で除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、実施例により本発明の最良の実施形態を説明するが、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。
【００２７】
参考例
超純水を用いて、５，５‐ジメチル‐１‐ピロリン‐Ｎ‐オキシド（ＤＭＰＯ）２．０ｐｐｍを調製した。次いで、この水溶液を図１に示す装置を用い、紫外線を５秒間照射したのち、ＥＳＲ（日本電子社製、製品名「ＪＥＳ  ＡＦ２００」）を用いてＥＳＲスペクトルを測定した。
その結果を図２（Ａ）、（Ｂ）に示す。（Ａ）は照射前、（Ｂ）は照射後のスペクトルである。この図から分るように、照射後にはスピントラップ試薬であるＤＭＰＯのヒドロキシルラジカルアダクトに起因する４本のピークが認められる。
【実施例１】
【００２８】
蒸留水を用いてフェノール５０ｐｐｍを含む水溶液を調製し、図１に示す装置を用いてエアロゾル化し、紫外線を照射した。次いで、エアロゾルを捕集し、紫外−可視分光光度計を用いて吸光スペクトルを測定した。
その結果を図３に示す。図中の曲線Ａは未照射、曲線Ｂは溶液、曲線Ｃはエアロゾルについてのものである。これらの図からエアロゾル化した水溶液に紫外線を照射することにより、波長２７０ｎｍ付近におけるフェノールの芳香環由来のピークが減少し、芳香環が分解したことが分る。
【実施例２】
【００２９】
濃度５０ｐｐｍのフェノール水溶液をアルゴンガス、空気及び酸素ガスを用いてエアロゾル化し、短波長１８５ｎｍを含む主要波長２５４ｎｍの紫外線を照射したときのフェノールの分解効率を、紫外−可視分光光度計を用いて測定した。
図４にアルゴン（Ａ）、空気（Ｂ）及び酸素（Ｃ）雰囲気下におけるフェノールの吸光スペクトル変化を示す。波長２７０ｎｍにおけるフェノールの芳香環由来の吸収ピークがアルゴン雰囲気下ではほとんど減少していないのに対して、空気雰囲気下では減少し、酸素雰囲気下では顕著に減少した。また、各条件下におけるオゾン濃度を表１に示す。これより、酸素存在下において大量のオゾンが生成されていることが分る。以上の結果より、気相中の酸素濃度の増加はオゾン濃度を増加し、フェノールの分解効率の向上に寄与したと考えられる。
【００３０】
【表１】
2005074001.tif 000003
【実施例３】
【００３１】
濃度１０ｐｐｍのトルエンガス中に、噴霧器を用いて水をエアロゾル化し、短波長１８５ｎｍを含む主要波長２５４ｎｍの紫外線を照射したときのトルエンガス濃度の変化をガス検知管を用いて測定した。その結果、トルエンガス濃度は３ｐｐｍに減少することが分った。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、シックハウス症候群の原因となるＶＯＣを分解除去しうるので、大気雰囲気の浄化に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明方法を実施するための装置の１例の断面説明図。
【図２】ＤＭＰＯ水溶液の紫外線照射前後におけるＥＳＲスペクトル。
【図３】フェノール水溶液の紫外線照射前後及びエアロゾルの存在下における紫外線照射後の紫外・可視線吸光スペクトル。
【図４】異なった雰囲下におけるフェノール水溶液の紫外線を照射したときの紫外・可視線吸光スペクトル。
【符号の説明】
【００３４】
１  空気供給管
２  処理部
３  紫外線ランプ
４  分離器
５  排出管
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005074001.tif 000006
【図４】
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