(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化チタン、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化鉄または酸化バナジウムから成る粉末状光触媒粒子と、比表面積が３００ｍ２／ｇ以下の粉末状活性炭とを混合してなり、前記粉末状光触媒粒子の重量をＷｔ、前記粉末状活性炭の重量をＷａとし、その比をＷｔ／Ｗａとした場合、３／２≦Ｗｔ／Ｗａ≦４となるように混合した空気浄化用光触媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気中の炭化水素、窒素化合物、硫黄化合物などの悪臭物質を吸着する吸着剤と、紫外線を当てることによってそれらを酸化分解する光触媒とを組み合わせた空気浄化用光触媒体に関するものであり、特に吸着剤と光触媒の混合比を重視した空気浄化用光触媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気浄化用光触媒体は、酸化チタンなどの光触媒を単独で使用したものが一般的であり、その構成や接合方法を工夫したものが従来から種々提案されている。しかしながら光触媒を単独で使用したものでは、分解速度が遅いため悪臭物質をすぐに除去するのには不向きである。
【０００３】
また、その中で最近、光触媒と吸着剤を組み合わせたハイブリッド型の吸着再生型脱臭を行うという空気浄化用光触媒体の提案がある。しかしながら、この空気浄化用光触媒体は、吸着剤と光触媒を単純に混ぜ合わせただけのものであり、悪臭物質が吸着剤に吸着した後、表面拡散により光触媒へ移動し紫外線を照射することで悪臭物質を分解するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の空気浄化用光触媒体は、吸着剤の比表面積が大きい活性炭を使用すれば、その吸着力が強すぎて光触媒によって再生されない。さらに吸着剤と光触媒を単純に混ぜ合わせただけのものであり、吸着剤の量と光触媒の量が適当でないため、その作用が十分ではなく吸着物質が吸着剤に吸着したままの状態になりやすく、使用を続けると、吸着剤の劣化が起こり元に戻らないという課題を有していた。そのためその使用は永久的ではなく、結果的に空気浄化用光触媒体の交換をしなければ使用できなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、吸着剤の比表面積を限定し、さらに吸着剤と光触媒の量を調整することで吸着剤の劣化を防ぐものである。粉末状の光触媒と粉末状の吸着剤を混ぜ合わせるときに、光触媒の量を多くなるように調製された空気浄化用光触媒体とした。
【０００６】
上記発明によれば、吸着剤によって吸着された悪臭物質が光触媒の効果によって効率よく分解されるように、吸着剤を比表面積の小さい方に限定し、粉末状の光触媒の量と粉末状の吸着剤の量を最適化したため、光触媒によって分解される悪臭物質の量が増加し、吸着剤に吸着されたままの悪臭物質の残存量が少なくなり、吸着剤を再生させることができる。これを繰り返すことで永久的に使用することができる。
【０００７】
この効果を詳細に説明する。一般的に吸着剤は悪臭物質と同時に水も吸着することができる。一方、光触媒は紫外線を照射することによって励起され、その表面に正孔が生じる。この正孔は＋３．０Ｖという非常に高い酸化電位を持ち、さまざまな化合物を酸化することができる。この光触媒の表面にはわずかでも水が存在すれば、その水が光励起でできた正孔と反応して水酸ラジカルを生じる。この水酸ラジカルは短寿命ではあるが、いろいろなものを酸化できる活性化学種である。この水酸ラジカルは、有機化合物と反応すると最終的には二酸化炭素と水に分解される訳である。つまり光触媒の表面には水が必要となる訳である。本発明では光触媒と吸着剤を適度に混合することによって、その水をより効率よく光触媒の表面にもってくることができるようにした。
【０００８】
一方、光触媒と吸着剤の混合物において、吸着剤に吸着された物質は表面拡散により、光触媒上に移動し分解される。しかし、光触媒の量と吸着剤の量を最適なものにしなければ、この表面拡散は起こらず吸着物質が吸着剤に残ったままになる。この表面拡散を起こりやすくするためには、吸着剤と光触媒との間で吸着物質の濃度勾配が大きくなければならない。
【０００９】
例えば、同じ量の吸着物質を同じ空間で分解することにする。一方で、吸着剤が多ければ広い空間に吸着物質が吸着され、光触媒との濃度勾配は小さい。他方、吸着剤が少なければ狭い空間に多くの吸着物質が吸着され、光触媒との間の濃度勾配は大きくなる。このことから、吸着剤の再生を最適にする条件は、光触媒が吸着剤よりも多いことが条件となる。
【００１０】
すなわち、光触媒の効果により吸着されていた物質は徐々に分解されるため、吸着剤の吸着効果が復活する。結果としてこの空気浄化用光触媒体は、永久的に吸着再生を繰り返すことができる訳である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、酸化チタン、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化鉄または酸化バナジウムから成る粉末状光触媒粒子と、比表面積が３００ｍ２／ｇ以下の粉末状活性炭とを混合してなり、前記光触媒粒子の重量をＷｔ、前記粉末状活性炭の重量をＷａとし、その比をＷｔ／Ｗａとした場合、３／２≦Ｗｔ／Ｗａ≦４となるように混合した空気浄化用光触媒体である。
【００１２】
そして、粉末状光触媒粒子と粉末状吸着剤の混合する割合を最適化することにより、吸着剤に吸着する吸着物質が速やかに光触媒粒子の作用によって分解されるようにした。しかも吸着剤としての活性炭は比表面積の小さいものを使用しているので、吸着した物質を脱着しやすいようにしている。
【００１３】
さらに、粉末状吸着剤として活性炭を使用すると、悪臭物質の吸着速度が速いため速やかに脱臭ができる。しかも、活性炭は悪臭物質と同時に空気中の水分も吸着することができ、この水分は光触媒にとって非常に有効に働くことができるため、光触媒による再生を一層高めることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１５】
（実施例１）
本実施例１の空気浄化用光触媒体の製造法について説明する。まず、粉末状光触媒粒子として粉末状の酸化チタンを準備し、さらに比表面積が３００ｍ２／ｇ以下の粉末状吸着剤として粉末状活性炭を準備し、それらを混合して空気浄化用吸着剤混合型光触媒体を形成する。
【００１６】
本発明の効果を判定するため、次の実験を行った。前記製造方法による光触媒と吸着剤の混合比を一定にした上で、吸着剤として活性炭の比表面積を変えた空気浄化用吸着剤混合型触媒体を用いて、４０ｍ３のボックスに入れた。そのボックスにトルエンを１００ｐｐｍ入れ、触媒体に紫外線を照射しながら、１８０分後のトルエンの濃度から得られる、二酸化炭素への転換率を調べた。この値は次式から求められる。
【００１７】
二酸化炭素への転換率（％）＝（１２０分後の二酸化炭素の濃度）／｛１００−（１８０分後のトルエンの濃度）×７｝
トルエンの減少量と二酸化炭素への転換率から総合判断を行った。
その結果を（表１）に示す。
【００１８】
【表１】
0004038877.tif 000002
【００１９】
次に、光触媒の重量をＷｔ、吸着剤の重量をＷａとしたときに、それらの混合比Ｗｔ／Ｗａを変えて、前記製造方法により空気浄化用吸着剤混合型触媒体を用いた。評価方法は実験１と同様の方法で行った。その結果を（表２）に示す。
【００２０】
【表２】
0004038877.tif 000003
【００２１】
本発明は、吸着剤の比表面積を最適化し、さらに粉末状光触媒の量と粉末状活性炭の量からそれらの混合比を最適化したために、活性炭に吸着された物質が酸化チタンによって分解されやすくなり、二酸化炭素への転換率を向上させ、活性炭を再生させることができた。
【００２２】
なお、上述した実施例では、光触媒として酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いているが、この他にも、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）等を用いても同様の効果を奏するものである。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、下記の効果が得られる。
【００２４】
本発明によれば、粉末状光触媒粒子と、粉末状吸着剤の混合において、それらの混合比について最適化を行い、さらに粉末状の吸着剤としては、比表面積が３００ｍ２／ｇ以下のものを用いることにより、吸着力を必要最小限に抑えることで、吸着剤の光触媒による再生を行いやすくした。その結果吸着剤に吸着した物質の光触媒による分解率を上げることができるようになった。
【００２５】
また、粉末吸着剤に活性炭を用いているため、悪臭物質の吸着速度が速く、速やかに脱臭できる。しかも同時に水分を吸着し、光触媒による再生を高めることができる。