(57)【要約】【課題】有機物を分解する水処理装置において、予め光触媒の内部に吸収された酸化剤が光触媒表面で大量の活性酸素種に変化し、生成された活性酸素種が有機物を分解し、被分解物質は速やかに光触媒表面を離れる事によって表面に蓄積・付着せず、且つ光触媒が揺動する事を特徴とする有機物分解水処理装置を提供。【解決手段】細孔のある担持体に担持され、酸素欠陥のある高活性な光触媒、安全な光源、および固液の接触・洗浄効果を上げる攪拌装置を具備する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒担体の細孔に酸化剤を吸収させ、攪拌により揺動する光触媒の表面に被処理物質を接触させ、且つ光触媒を活性化可能な光源を配置し、酸化・還元作用によって有機物を分解することが出来る促進酸化水処理装置。
【請求項２】
シリカゲル球体担体の表面を腐食溶解処理し、シリカゲル表面の細孔を小さくした担体を酸化チタン溶液に浸漬後、燥後焼成した光触媒を使用したことを特徴とする、請求項１の範囲の促進酸化水処理装置。
【請求項３】
光源が、高圧水銀ランプ、発光ダイオード、ブラックライトのうち少なくとも１種を使用することを特徴とする、請求項１乃至２いずれかに記載の促進酸化水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光触媒を用いた水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、光触媒等、多くの要素技術が提案されている。
【０００３】
光触媒は有機物の中で特に難分解物質を処理する有望技術であるが、光触媒だけでは大きな負荷を効率良く分解するには限界が有り、有効な技術は現在実用化されていない。
【０００４】
例えば振動攪拌翼を使用した排水中の有機物を処理する技術として滅菌用振動攪拌装置（特許文献１）がある。この方法は光源、及び光触媒を翼に付着させた振動攪拌装置との組み合わせによる滅菌を目的としている。この装置を濃度１０００ｍｇ／Ｌ以下の難分解物質分解装置として使用した場合、構造的に光源と光触媒の距離が遠い事による励起エネルギー不足と光触媒量の不足により、結果として有機物を分解する活性酸素種の量が不足し、光触媒周囲に汚れが蓄積し、光触媒への光および酸素の供給を阻害する為、分解を継続する事は困難であり、難分解物質は環境へ排出される問題が有る。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２８２６６９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は有機物を分解する水処理装置において、水の光触媒による酸化・還元による活性酸素種の生成のほかに、効率的促進酸化方法として予め光触媒の内部に吸収された酸化剤が光触媒表面に移動・解離し、光触媒表面で大量の活性酸素種に変化し、生成された活性酸素種が有機物を分解し、被分解物質は速やかに光触媒表面を離れる事によって表面に蓄積・付着せず、且つ光触媒が揺動し、光触媒に近接配置された固定光源からの光エネルギーを効果的に吸収出来る事を特徴とする有機物分解促進酸化水処理装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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。
【０００８】
予め光触媒担体の細孔に過酸化水素等の酸化剤を吸収させ、反応容器に光源を配置し、液と光を通過する容器に光触媒を入れ、攪拌により揺動する光触媒の表面に処理物質を接触させ、酸化・還元作用によって有機物を分解することが出来る促進酸化水処理装置において、例えば中心に光源を配置し固定された容器に入った移動可能な光触媒には予め過酸化水素等の酸化液を担持体の細孔に、シャワーリング又は浸漬等の方法により吸収させておき、脱水や乾燥をしない状態で、被処理物を含む液に光源とともに沈める。攪拌装置により被処理物を光触媒の表面に接触させ、光触媒内部からの酸化剤が光触媒による酸化・還元作用によって、ヒドロキシラジカル等の活性酸素種に変化し、効果的に被処理物の分子が切断・分解され無害物質に変換される。攪拌装置は光触媒を揺動できるものなら何でも良い。
【０００９】
本願発明に記載した光触媒において、シリカゲル球体担体の表面を弗化水素酸で腐食溶解処理し、シリカゲル表面の細孔を小さくした担体を酸化チタン溶液に浸漬、乾燥、洗浄した後真空下で焼成した可視光域での活性度の高い、光透過性のある光触媒は、シリカゲル球体担体の表面を弗化水素酸で腐食溶解処理するに当たり、シリカゲル球体は富士シリシア化学製のものを使用した。弗化水素酸の濃度は０．１％から５％の範囲であり、トレーの下部にろ紙を敷き、その上に当該シリカゲル球体を重ならないように乗せる。上部からプラスチック製のピぺットで弗化水素酸を添加・塗布する。５秒から１分浸漬後、引き上げそのまま０．１時間から８時間乾燥させ、乾燥後表面の弗化水素酸をエタノール等のアルコールで洗浄、再度乾燥させ担体を製造する。この処理によりシリカゲル表面がガラス化され細孔が無くなるか又は小さくなり内部に細孔が残りポーラス状になった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。その後乾燥し真空下２５０℃から６００℃の範囲で１時間から８時間焼成すると表面及び細孔を閉止する位置に酸化チタンの薄膜が形成される。昇温速度は１０℃／時間から５０℃／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。細孔の径は１ｎｍから１００ｎｍの範囲にある。この製造方法により酸化チタン結晶体はアナタース型となり真空で焼成する事により酸素欠陥が生じたと思われる結晶構造の活性点が、可視光域で活性化する。
【００１０】
本願発明に記載した光触媒において、シリカゲル球体担体の表面を水酸化ナトリウム等のアルカリ性薬品で腐食溶解処理するに当たり、シリカゲル球体は富士シリシア化学製のものを使用した。水酸化ナトリウムの濃度は０．１％から５％の範囲であり、トレーの下部にろ紙を敷き、その上に当該シリカゲル球体を重ならないように乗せる。上部からガラス製のピぺットで水酸化ナトリウムを添加・塗布する。５秒から１分浸漬後、引き上げそのまま０．１時間から８時間乾燥させ、乾燥後表面の水酸化ナトリウムをエタノール等のアルコールで洗浄、再度乾燥させ担体を製造する。この処理によりシリカゲル表面がガラス化され細孔が無くなるか又は小さくなった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。その後乾燥し真空下２５０℃から６００℃の範囲で１時間から８時間焼成すると表面及び細孔を閉止する位置に酸化チタンの薄膜が形成される。昇温速度は１０℃／時間から５０℃／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。細孔の径は１ｎｍから１００ｎｍの範囲にある。この製造方法により酸化チタン結晶体はアナタース型となり真空で焼成する事により酸素欠陥が生じたと思われる結晶構造の活性点が、可視光域で活性化する。
【００１１】
本願発明に記載した光源において、高圧水銀ランプ、発光ダイオード、ブラックライトの波長範囲は２００ｎｍから６００ｎｍであり、  エネルギー効率が良く、耐久性に優れ、安全性の高い発光ダイオードを使用することが望ましい。
【００１２】
【実施の形態】
以下本発明の一実施例を添付の図１，図２に示し説明する。液中に拡散した濃度１０００ｍｇ／Ｌ以下の有機物質を分解処理する装置として、被分解物質を含む液２５Ｌを装置に入れ、振動攪拌翼４とその駆動機構１、モーター６からなる振動攪拌装置を配置し、その位置は槽のどの位置でも攪拌効果は槽全体に行き渡る。槽の一方に過酸化水素を吸収させる装置７に浸漬され光触媒担体内部に過酸化水素を含む光触媒を入れた中空円筒型の金網３と、光源の発光部２を入れた石英ガラス保護管を配置し電源５に接続する。振動攪拌翼と光源を作動させると被分解物質は光触媒内部に保存された過酸化水素分子の光触媒表面への移動により生成されるヒドロキシラジカル等の活性酸素種により酸化・還元され無害化される。
【００１３】
【実施例１】
図１，図２の装置に請求項―２の光触媒１０００ｍＬと光源として４００Ｗの高圧水銀ランプを配置し、メチレンブルー濃度が１０ｍｇ／Ｌになるように水溶液２５Ｌを調整し、２０分間攪拌を行った結果、メチレンブルー濃度が１／１０に減少した。
【実施例２】
図１，図２の装置に請求項―２の光触媒１０００ｍＬと光源として４００Ｗの高圧水銀ランプを配置し、フェノール濃度が１０ｍｇ／Ｌになるように水溶液２５Ｌを調整し、４５分間攪拌を行った結果フェノール濃度が１／１０に減少した。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように、請求項記載の発明によれば、メチレンブルーのような有機物はもとより、ベンゼン環を有するフェノールのような難分解物質を短時間で分解する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】液中に拡散した濃度１０００ｍｇ／Ｌ以下の有機物質を処理する装置の説明図である。（正面図）
【図２】液中に拡散した濃度１０００ｍｇ／Ｌ以下の有機物質を処理する装置の説明図である。（右側面図）
【符号の説明】
１  駆動機構
２  光源発光部
３  光触媒入り金網
４  攪拌翼
５  電源
６  駆動源
７  酸化剤
【図１】
2005021795.tif 000003
【図２】
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