(57)【要約】【課題】藻等の菌類及び内分泌撹乱化学物質等の微量有機物を分解する排水処理装置において、微量有機物を効果的に吸着分解すると共に、藻のような菌類を同時に抑制可能な処理装置を提供する。【解決手段】光触媒担持活性炭を回転体表面に設置し、排水中の有機物と効果的に接触でき、有機物が高活性な光触媒担持活性炭表面まで送り込まれる事によって吸着・分解させる。活性炭吸着材の機能を光触媒により回復させ長期間機能を保持でき、比較的負荷の大きな排水においても効果を発揮できる。さらに、光触媒担持活性炭が水路の動圧又は水頭圧によって回転するため、回転駆動装置を必要とせず、可視光と人工光源からの光エネルギーを効果的に吸収できる事を特徴とする水路水処理装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭繊維を担体とする光触媒が設置され、かつ流水の水頭圧差、及び／又は動圧によって回転可能な構造体が、水路中に多段に配置されていることを特徴とする水路水処理装置。
【請求項２】
光触媒が、親水性のある繊維状活性炭素にルチル型酸化チタンを担持した事を特徴とする請求項１の範囲の水路水処理装置。
【請求項３】
繊維状活性炭素が、全酸性基量が０．１ｍｅｑ／ｇ以上であることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載の水路水処理装置。
【請求項４】
繊維状活性炭繊維担体が、トルエン吸着性能が３０ｇ／ｍ2以上、かつＢＥＴ法による比表面積が１０００〜３０００ｍ2／ｇであることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の水路水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭吸着材に光触媒を担持した水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、排水中の被処理物質を処理する技術としては濾過、遠心分離などの分離技術が主である。一方、分解技術としては現在多くの要素技術が提案されている。
【０００３】
近年、排水中の微量な有害有機物が、環境に排出され問題となっている。現在、これらを分解する要素技術として光触媒が提案されているが、紫外線領域で作動する為・光源のエネルギーが一部しか使用されず効率が悪く、且つ撹絆装置を具備する為コストが高くなり有効な技術は実用化されていない。
【特許文献１】特開２００２−２８２６６９
【０００４】
例えば振動撹搾翼を使用した排水中の菌類を処理する技術として滅菌用振動撹絆装置があ乱この方法は光源を具備し、光触媒を翼に付着させた振動撹搾装置との組み合わせによる滅菌を目的としている。この装置を菌の滅菌装置として使用した場合、１ｐｐｍ以上の負荷の排水中では処理が充分ではなく、又光源及び、撹絆に要する動カ費と初期費用が高価になる欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、藻等の菌類及び内分泌撹乱化学物質等の微量有機物を分解する排水処理装置において、光触媒が水路の動圧又は水頭圧によって回転し、排水中の有機物と効果的に接触でき、有機物が高活性な光触媒担持活性炭表面まで送り込まれる事によって吸着・分解され、分解物質は速やかに活性炭表面を離れる事によって表面に蓄積・付着しない。活性炭吸着材の機能を光触媒により回復させ長期間機能を保持でき、５ｐｐｍから１０ｐｐｍの比較的負荷の大きな排水においても効果を発揮でき、且つ光触媒担持活性炭が水路の動圧又は水頭圧によって回転するため、回転駆動装置を必要とせず、可視光と人工光源からの光エネルギーを効果的に吸収できる事を特徴とする水路水処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に本発明にかかる課題を解決する為の手段を説明する。
【０００７】
水路中に多段に配置され流水の水頭圧差、及び／又は動圧によって回転する補強された枠に貼られた活性炭繊維を担体とする高活性な光触媒と夜間又は光エネルギー不足時に点灯する光源により有機物は光エネルギーが与えられない時間は吸着され、また光エネルギーが与えられた時間は分解が促進される安価な水路水処理装置において、水路堰部の落水によるエネルギー、又は水路の流れによる動圧を利用して回転できる。補強されたプレート状の羽根が複数取付けられ羽根部に活性炭繊維に酸化チタン溶液を塗布し焼成された可視光下で作動する高活性な光触媒担持活性炭繊維布を取リつけた回転体の上部に光触媒を励起する光源を配置し、光源は光触媒を励起するに必要な太陽光エネルギーが存在する時間は消灯され、夜間又は太陽光エネルギーが不足する場合は点灯される機構を持ち、回転体に取付けられた活性炭繊維布が光の届かない水中、又は日陰部に入った時間は有機物が吸着され、光エネルギーを十分受けることができる位置に移動した時には光触媒表面の活性酸素種による酸化還元作用により有機物が分解され、多段に設置された回転体により順次分解が促進され無害化されて排出される。光源は高圧水銀ランプ等の波長３５０ｎｍで以上のものが良く、３５０ｎｍから４５０ｎｍの範囲に多くのエネルギーを放出する物が望ましい。特に熱損失が少なく波長を特定できる発光ダイオードが望ましい。
【０００８】
光触媒の作成は、活性炭繊維布担体を酸化チタン溶液に５秒から１時間、浸漬する。酸化チタン溶液はサステナブルテクノロジー社製のものを使用した。その後、自然乾燥し真空下において９００℃から１３００℃の範囲で４．５時間から２１時間焼成すると表面に酸化チタンの薄膜が形成される。昇温・降温速度は５０℃／時間から２００℃／時間の範囲であり、最高温度に達した時点で５分から３時間保持することが望ましい。この製造方法によリ酸化チタン結晶体はルチル型となり繊維状活性炭に担持しやすくなり、また真空で焼成する事により酸素欠陥が生じたと恩われる結晶構造の活性点が、可視光域で活性化する。
【０００９】
本発明の活性炭繊維担体は、繊維状活性炭原料編物を３５０℃以上１３００℃以下の温度の不活性雰囲気で炭化し、次いで５００℃以上１３００℃以下の温度で炭素と反応する水蒸気、酸素、二酸化炭素などを含む活性な雰囲気で賦活し活性炭化したものが好適に利用可能である。又、場合によっては雰囲気条件を制御することにより炭化と賦活を同時に行うことも可能である。尚、賦活処理、すなわち活性炭化を行う際の最高到達温度を１３００℃以上にすると重量収率が著しく減少するため、最高到違温度は１３００℃以下にすることが好ましい。これにより、比表面積が１０００〜３０００ｍ2／ｇである編物状の繊維状活性炭が得られる。該活性炭編物の吸着性能としてはＪｌＳＫ１４７７「繊維状活性炭試験方法」の５．７項に記載のトルエン吸着性能で３０ｇ／ｍ2以上（２５℃、１／１０希釈の条件下〕、好ましくは４０ｇ／ｍ2以上必要である。この吸着量を下回る場合は、触媒の担持量が不足し、性能を十分発揮できなくなる。ＢＥＴ法による比表面積はトルエン吸着性能と相関があるが、１０００〜３０００ｈ／ｇ必要である。１０００ｍ2／ｇ以下であると、触媒の担持量が不足し、性能を十分発揮できなくなリ、３０００ｍ2／ｇ以上であると繊維の比重が著しく低下し、編物の形態を保持できない。
【００１０】
本発明に最適な親水性のある繊維状活性炭素の表面改質方法として、例えば、１×１０-2ｔｏｒｒ以上の酸素分圧を有する酸素雰囲気下で重量収率にして６５〜９９％の範囲になるように実施する。処理温度は３００〜７００℃が好ましい。低温では処理する炭素材料の反応性が落ちるため、酸化の効果が得られない。また高温では表面に水酸基やカルボキシル基などの親水基が付与できない。強酸や電気酸化などによる湿式処理、プラズマ処理でも同様な効果を得ることができる。これにより、全酸性基量が０．１ｍｅｑ／ｇ以上である親水性のある繊維状活性炭素を得ることができ、６ｍｅｑ／ｇ以下であることが望ましい。好ましくは全酸性基量０．２ｍｅｑ／ｇ〜３ｍｅｑ／ｇの範囲である。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、可視光下で微量有機物を効果的に吸着分解できるとともに、藻のような菌類を抑制でき，安価に水環境を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施例を添付の図１に示し説明する。流路４に拡散した濃度１０ｍｇ／Ｌ以下の有機物質や藻等の菌類を分解処理する装置として、水路４に設置された複数の補強枠に取付けられた光触媒担持繊維状活性炭水処理装置１は堰２から溢流する排水の水頭圧及び流路を流れる水の動圧によって中心に通した軸３の廻りを回転する。光触媒担持繊維状活性炭水処理装置１の上部には紫外線を発生する光源３を配置し光源は光触媒が可視光で作動する時間は消灯し、夜間及び光触媒の作動エネルギーが不足する場合は自動的に点灯する装置６を有し、水路を通る排水中の微量有機物は活性炭細孔に吸着されると同時に担持された光触媒によって光触媒表面に発生するヒドロキシラジカルと活性酸素種により、酸化・還元され無害化されて環境へ排出される。
【００１３】
［実施例１］
図１の装置で、幅５ｃｍの流路に濃度１０ｐｐｍのメチレンブルー液５００ｍＬを入れ、全酸性基量１．０ｍｅｑ／ｇ，１３００ｍ2／ｇの繊維状活性炭編物にルチル型酸化チタンを担持した光触媒を合計表面積約２４０ｃｍ2取付け、可視光下で２時間循環させた結果、メチレンブルー濃度が１／１５（６．７％）に減少した。
一方、同じ装置で光触媒を担持しない同一表面積の繊維状活性炭編物によるテストを行った結果、２時間後にメチレンブルー濃度が１／４．０（２５％）に減少した。
［実施例２］
図１の装置で、幅５ｃｍの流路に藻が発生した金魚水槽の上澄み液を入れ、実施例１同様の繊維状活性炭編物光触媒を合計表面積約２４０ｃｍ2取付け、２週間循環させた結果、藻は発生しなかった。一方、同じ装置で光触媒を担持しない同一表面積の繊維状活性炭編物によるテストの場合は３日後に藻の発生が見受けられた。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
以上のように、本発明によれば、可視光下で微量有機物を効果的に吸着分解できるとともに、藻のような菌類を抑制でき，安価に水環境を改善することができ工業的に有効に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】液中に拡散した微量有機物質及び藻を処理する装置の平面図。
【００１６】
【図２】水路に設置する補強枠の模式図。
【００１７】
【図３】液中に拡散した微量有機物質及び藻を処理する装置の側面図。
【符号の説明】
【００１８】
１：光触媒担持繊維状活性炭
２：堰
３：光源
４：水路
５：軸
６：自動点灯装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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