(57)【要約】【課題】  酸化チタンなどの光触媒により水中の汚染物質、例えば有機塩素化合物、環境ホルモン様物質などの有機化合物を効率的に分解する。【解決手段】  光透過性を有する多孔質保持体中に粉末状の光触媒を分散させてなる光触媒含有多孔質粒状体を作製する。そして、この光触媒含有多孔質粒状体を汚染水に添加し、紫外光、可視光などの光エネルギーを加える。これにより、処理対象汚染水中の汚染物質を光触媒作用により効率的に酸化分解して、清浄な処理水を得る。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する多孔質保持体中に粉末状の光触媒を分散させてなることを特徴とする光触媒含有多孔質粒状体。
【請求項２】
前記光触媒が酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、酸化バナジウム、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二鉄およびチタン酸ストロンチウムからなる群より選択された１種または２種以上を組み合わせたものであることを特徴とする請求項１に記載の光触媒含有多孔質粒状体。
【請求項３】
前記光触媒が窒素ドープ型酸化チタン（ＴｉＯ２−ｘＮｘ）または酸素欠乏型酸化チタン（ＴｉＯ２−ｘ）であることを特徴とする請求項１に記載の光触媒含有多孔質粒状体。
【請求項４】
前記光透過性を有する多孔質保持体が有機高分子物質からなるゲルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光触媒含有多孔質粒状体。
【請求項５】
前記有機高分子物質が多糖類であることを特徴とする請求項４に記載の光触媒含有多孔質粒状体。
【請求項６】
前記多糖類がアルギン酸またはその塩であることを特徴とする請求項５に記載の光触媒含有多孔質粒状体。
【請求項７】
光触媒の粉末を水に分散させた光触媒分散液と、アルギン酸またはその塩の水溶液とを混合して混合液を作製し、２価の陽イオンを溶解させた溶液中に前記混合液を滴下することにより、前記混合液を固化させてアルギン酸またはその塩からなるゲル中に粉末状の光触媒が分散した光触媒含有多孔質粒状体を得ることを特徴とする光触媒含有多孔質粒状体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば有機化合物により汚染された汚染水の浄化に好適に使用することができる光触媒含有多孔質粒状体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、酸化チタンのような金属酸化物半導体が光エネルギーを受けることによって酸化触媒として働く機能が注目され、上記金属酸化物半導体がいわゆる光触媒として使用されている。このような光触媒は、特に大気汚染物質の浄化用、壁面、タイル等の汚染防止用などに多く利用されており、注目を浴びている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３９８９１号公報
【特許文献２】特開２００２−６７２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光触媒は、前述のように大気中の汚染物質の処理などに多用されているが、水中の汚染物質の処理にはこれまでほとんど使用されていないのが実情であった。その理由は、従来の光触媒は比表面積を大きくして反応性を高くするため微細粉体として使用されており、したがって水中に投入した場合にはその回収や再利用が困難となるためであった。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたもので、水中の汚染物質の処理に好適に使用することができる光触媒含有多孔質粒状体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、前述した課題を解決すべく種々研究を重ねた結果、光透過性を有する多孔質の保持体中に粉末状の光触媒を分散させた粒状体を作製し、この粒状体を水中に投入するとともに、この粒状体に光を照射した場合、保持体が光透過性を有するためにその内部に分散した光触媒の触媒活性が効果的に発現するとともに、保持体が多孔質であるためにその内部に水が浸透し、その結果水中の汚染物質が保持体の内部および外部で効率的に分解されること、また保持体は粒状であるため、水中からの回収や再利用を容易に行うことができることを見出した。
【０００７】
本発明は、上述した知見に基づいてなされたもので、光透過性を有する多孔質保持体中に粉末状の光触媒を分散させてなることを特徴とする光触媒含有多孔質粒状体を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光触媒含有多孔質粒状体によれば、水中の汚染物質を効率的に分解することができる。したがって、例えば、本発明の光触媒含有多孔質粒状体を有機塩素化合物、環境ホルモン様物質などの有機化合物により汚染された汚染水に添加し、紫外光、可視光などの光エネルギーを加えることにより、処理対象汚染水中の汚染物質を光触媒作用により効率的に酸化分解して、清浄な処理水を得ることができる。また、本発明の光触媒含有多孔質粒状体は、水中からの回収や再利用を容易に行うことができ、繰り返し使用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明につきさらに詳しく説明する。本発明の光触媒含有多孔質粒状体において、光触媒としては、紫外光や可視光の照射により光触媒機能を示す様々なものを使用することができ、例えば、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛、酸化バナジウム、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二鉄およびチタン酸ストロンチウムからなる群より選択された１種または２種以上を組み合わせたものなどを使用することができる。また、可視光の照射により光触媒機能を示す光触媒としては、例えば、二酸化チタンの一部の酸を窒素に置換した窒素ドープ型酸化チタン（ＴｉＯ２−ｘＮｘ）や、酸素を欠乏させた酸素欠乏型酸化チタン（ＴｉＯ２−ｘ）などを挙げることができる。
【００１０】
本発明の光触媒含有多孔質粒状体において、光透過性を有する多孔質保持体の材質に限定はないが、好適な例としては有機高分子物質からなるゲル（溶媒に不溶の三次元網状構造を有する高分子構造体）を挙げることができる。この場合、上記有機高分子物質からなるゲルとしては、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリクラール、ポリエチレン、アクリル樹脂、寒天、カラギーナン、ゼラチン、ゼラン、ファーセレラン、アルギン酸塩、（低メトキシ）ペクチン等からなる一般的なものを挙げることができるが、ゲル内部への水の浸透性、製造の容易さなどを考慮すると、有機高分子物質からなるゲルとしては多糖類、中でもアルギン酸塩からなるゲルが特に好ましい。
【００１１】
上記アルギン酸塩からなるゲル中に粉末状の光触媒を分散させた光触媒含有多孔質粒状体は、例えば下記のようにして製造することができる。
１．粉末状の光触媒を水に分散させた光触媒分散液（Ａ液）を作製する。
２．アルギン酸またはその塩の水溶液（Ｂ液）を作製する。
３．Ａ液とＢ液とを混合して混合液（Ｃ液）を作製する。
４．マグネシウム以外の２価の陽イオンを溶解させた溶液中にＣ液を滴下し、Ｃ液をゲル化させて粒状の光触媒含有アルギン酸塩ゲル（光触媒含有多孔質粒状体）を得る。なお、マグネシウムではアルギン酸塩がゲル化しない。
【００１２】
本発明において、光触媒含有多孔質粒状体における光触媒含有量（光触媒重量／光触媒含有多孔質粒状体重量）は任意に設定することができるが、通常は０．０１〜５０重量％程度、特に０．５〜１０重量％程度とすることが適当である。また、光触媒含有多孔質粒状体の粒径は０．５〜１０ｍｍ程度、特に１．０〜５．０ｍｍ程度とすることが適当である。
【実施例】
【００１３】
以下に本発明を用いて行った実施例を示す。なお、下記実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
【００１４】
二酸化チタン粉末をイオン交換水に懸濁させて４重量％の光触媒分散液（Ａ液）を作製した。一方、アルギン酸ナトリウムを別の水に溶解させてアルギン酸ナトリウム水溶液（Ｂ液）を作製した。Ａ液とＢ液とを混合して混合して２重量％の光触媒含有アルギン酸ナトリウム水溶液（Ｃ液）を作製した。次に、Ｃ液を２．５％塩化カルシウム溶液中にパスツールピペットで滴下してゲル化したのち、作製したゲルをイオン交換水で洗浄して光触媒含有アルギン酸カルシウムゲル（光触媒含有多孔質粒状体）を得た。なお、２価の陽イオンとしてはマグネシウム以外の様々なものを使用することができる。
【００１５】
前述のようにして作製した光触媒含有アルギン酸カルシウムゲルを、石英ビーカーに入れた濃度５ｍｇ／Ｌのメチレンブルー溶液中に体積で１０％となるように添加し、マグネチックスターラで攪拌を行いながらメチレンブルー溶液に紫外線を照射した。この溶液を所定時間ごとに採取し、孔径０．４５μｍのフィルタでろ過した後、６６０ｎｍにおける吸光度を測定してメチレンブルーの脱色を確認した。吸光度の経時変化を図１に示す。図１より、本発明の光触媒含有多孔質粒状体によれば、水中の有機化合物を光触媒により効率的に分解できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例におけるメチレンブルー溶液の吸光度と処理時間との関係を示すグラフである。
【図１】
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