(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタニア粒子の表面を、光に不活性なセラミックスで部分的に被覆してなる被覆チタニア粒子を、多孔質材料の活性炭に染み込ませるように被覆して担持したことを特徴とする青色を呈する機能性吸着剤。
【請求項２】
光に不活性なセラミックスが、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタン酸ジルコニウム、マグネシア、カルシア、リン酸カルシウム、リン酸チタン、酸化鉄、フェライト、石膏、及び非晶質のチタニアの内から選ばれた少なくとも一種のセラミックスであることを特徴とする請求項１記載の機能性吸着剤。
【請求項３】
チタニア粒子が、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、銀、銅、鉄、及び亜鉛の内から選ばれた少なくとも一種の金属を、該チタニア粒子の表面に担持してなるチタニア粒子であることを特徴とする請求項１記載の機能性吸着剤。
【請求項４】
チタニア粒子の結晶形が、アナターゼ又はブルッカイトであることを特徴とする請求項１又は３記載の機能性吸着剤。
【請求項５】
チタニア粒子の表面を、光に不活性なセラミックスで部分的に被覆してなる被覆チタニア粒子を、溶媒に分散した後、多孔質材料の活性炭に染み込ませるように被覆し、乾燥することを特徴とする青色を呈する機能性吸着剤の製造方法。
【請求項６】
光に不活性なセラミックスが、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタン酸ジルコニウム、マグネシア、カルシア、リン酸カルシウム、リン酸チタン、酸化鉄、フェライト、石膏、及び非晶質のチタニアの内から選ばれた少なくとも一種のセラミックスであることを特徴とする請求項５記載の機能性吸着剤の製造方法。
【請求項７】
チタニア粒子が、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、銀、銅、鉄、及び亜鉛の内から選ばれた少なくとも一種の金属を該チタニア粒子表面に担持したものであることを特徴とする請求項５記載の機能性吸着剤の製造方法。
【請求項８】
チタニア粒子の結晶形が、アナターゼ又はブルッカイトであることを特徴とする請求項５又は７記載の機能性吸着剤の製造方法。
【請求項９】
チタニア粒子の表面を、光に不活性なセラミックスで部分的に被覆してなる被覆チタニア粒子を、多孔質材料の活性炭に染み込ませるように被覆して担持せしめた青色を呈する機能性吸着剤を含有することを特徴とする環境浄化製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物質の吸着と分解作用を有する新規機能性吸着剤に関するものであり、更に詳しくは、悪臭や空気中の有害物質を吸着するだけでなく、これらを光触媒作用により分解・無害化して除去する作用を有する新しい機能性吸着剤及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、居住空間や作業空間での悪臭や揮発性有機化学物質、自動車の排気ガスなどの有害物質による汚染が深刻な問題となっている。そして、それらによって引き起こされるといわれているシックハウス症候群や化学物質過敏症が深刻な問題となっている。
【０００３】
従来、悪臭防止方法あるいは空気中の有害物質の除去方法として、酸やアルカリなどの吸収液や吸着剤などに吸収あるいは吸着させる方法がよく行われているが、これらの方法は、その廃液や使用済みの吸着剤の処理が問題であり、二次公害を起こす恐れがある。また、芳香剤を使用して悪臭を隠ぺいする方法もあるが、芳香剤の臭いが食品に移って芳香剤自体の臭いによる被害が出る恐れがあるなどの欠点を持っている（非特許文献１参照）。
【０００４】
チタニアに光を照射すると、強い還元作用を持つ電子と強い酸化作用を持つ正孔が生成し、接触してくる分子種を酸化還元作用により分解する。チタニアのこのような作用、すなわち、光触媒作用を利用することによって、水中に溶解している有機溶剤、農薬や界面活性剤などの環境汚染物質、空気中の有害物質や悪臭などの分解・除去を行うことができる。この方法は、チタニアと光を利用するだけで繰り返し使用でき、その反応生成物は無害な炭酸ガスなどであり、微生物を用いる生物処理などの方法に比べて、温度、ｐＨ、ガス雰囲気、毒性などの反応条件の制約が少なく、しかも、生物処理などの方法では処理しにくい有機ハロゲン化合物のようなものでも容易に分解・除去できるという長所を持っている。
【０００５】
しかし、これまで行われてきたチタニアからなる光触媒物質であるチタニア光触媒による有機物の分解・除去の研究では、光触媒として、チタニアが粉末状で用いられていた（非特許文献２〜４参照）。そのために、その取扱いや使用方法が難しく、実用化が困難であるという問題があった。そこで、該チタニア光触媒を担体となる活性炭などにコートし、担持させることが試みられたが、その強力な光触媒作用によって有害有機物や環境汚染物質のみならず、担体である該活性炭も分解してしまうため、繰り返しの使用や長期間の使用が不可能であった。また、該チタニア光触媒と該活性炭とを混合したものも開発されているが、その場合には、該チタニア光触媒と該活性炭とが近接していないことから、該活性炭が吸着した物質を該チタニア光触媒が分解することができないため、その性能は低いものであった。
【０００６】
【非特許文献１】
西田耕之助、平凡社「大百科事典」1 巻、ｐ１３６（１９８４）
【非特許文献２】
A. L. Pruden and D. F. Ollis, Journal of Catalysis, Vol.82, 404 (1983)
【非特許文献３】
H. Hidaka, H. Jou, K. Nohara, J. Zhao, Chemosphere, Vol.25, 1589 (1992)
【非特許文献４】
久永輝明、原田賢二、田中啓一、工業用水、第３７９号、１２（１９９０）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の点に鑑みて、新たに開発されたものであって、担体の多孔質材料を分解せず、繰り返しの使用ができる、高耐久性で、かつ悪臭や空気中の有害物質を吸着するだけでなく、これらを分解・無害化して除去し、環境の浄化を効果的、かつ経済的に、安全に行うことができる優れた特性を有する新規機能性吸着剤及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段からなる。
（１）チタニア粒子の表面を、光に不活性なセラミックスで部分的に被覆してなる被覆チタニア粒子を、多孔質材料の活性炭に染み込ませるように被覆して担持したことを特徴とする青色を呈する機能性吸着剤。
（２）光に不活性なセラミックスが、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタン酸ジルコニウム、マグネシア、カルシア、リン酸カルシウム、リン酸チタン、酸化鉄、フェライト、石膏、及び非晶質のチタニアの内から選ばれた少なくとも一種のセラミックスであることを特徴とする前記（１）記載の機能性吸着剤。
（３）チタニア粒子が、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、銀、銅、鉄、及び亜鉛の内から選ばれた少なくとも一種の金属を、該チタニア粒子の表面に担持してなるチタニア粒子であることを特徴とする前記（１）記載の機能性吸着剤。
（４）チタニア粒子の結晶形が、アナターゼ又はブルッカイトであることを特徴とする前記（１）又は（３）記載の機能性吸着剤。
（５）チタニア粒子の表面を、光に不活性なセラミックスで部分的に被覆してなる被覆チタニア粒子を、溶媒に分散した後、多孔質材料の活性炭に染み込ませるように被覆し、乾燥することを特徴とする青色を呈する機能性吸着剤の製造方法。
（６）光に不活性なセラミックスが、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタン酸ジルコニウム、マグネシア、カルシア、リン酸カルシウム、リン酸チタン、酸化鉄、フェライト、石膏、及び非晶質のチタニアの内から選ばれた少なくとも一種のセラミックスであることを特徴とする前記（５）記載の機能性吸着剤の製造方法。
(７)チタニア粒子が、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、銀、銅、鉄、及び亜鉛の内から選ばれた少なくとも一種の金属を該チタニア粒子表面に担持したものであることを特徴とする前記（５）記載の機能性吸着剤の製造方法。
（８）チタニア粒子の結晶形が、アナターゼ又はブルッカイトであることを特徴とする前記（５）又は（７）記載の機能性吸着剤の製造方法。
（９）チタニア粒子の表面を、光に不活性なセラミックスで部分的に被覆してなる被覆チタニア粒子を、多孔質材料の活性炭に染み込ませるように被覆して担持せしめた青色を呈する機能性吸着剤を含有することを特徴とする環境浄化製品。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明において、チタニア粒子としては、チタンと酸素とが化学量論比のチタニアだけでなく、該チタンと酸素とが不定比のチタニア、酸素欠陥型のチタニア、部分的に酸素を窒化したチタニア、金属イオンをドープしたチタニアなどが好適に用いられる。チタニアの結晶形は、光触媒として高性能である点でアナターゼやブルッカイトであることが好ましく、ルチル又は非晶質（アモルファス）のものは、光触媒としての活性が低いため、好ましくない。また、チタニアの表面に、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、銀、銅、亜鉛などの金属が担持されたものは好適であり、それによって、化学物質の酸化還元分解速度が更に大きくなり、光触媒作用も大きくなる利点がある。
【００１０】
本発明で用いられる光に不活性なセラミックスとしては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタン酸ジルコニウム、マグネシア、カルシア、リン酸カルシウム、リン酸チタン、酸化鉄、フェライト、石膏、非晶質のチタニアなどが好適なものとして例示されるが、これらと同効のものであれば同様に使用することができる。本発明において、光に不活性なセラミックスとは、活性が低く実質的に光触媒として不活性のものをも含むものとして定義される。
【００１１】
本発明で用いられる多孔質材料としては、水に分散した被覆チタニア粒子を染み込ませることができる多孔質の材料であって、活性炭、発泡プラスチックス、ガラス繊維成形体、合成繊維成形体、ＦＲＰ成形体、プラスチックス−無機複合成形体、繊維成形体、活性アルミナ、ゼオライト、ガラス多孔体、金属多孔体、セラミックス多孔体、粘土成形体、無機層状化合物成形体などが好適なものとして例示されるが、これらと同効のものであれば同様に使用することができる。該ガラス多孔体、金属多孔体、セラミックス多孔体、粘土成形体、無機層状化合物成形体などは、有機バインダーを用いて成形したものでもよい。
【００１２】
本発明の機能性吸着剤は、チタニア粒子の表面を、光に不活性なセラミックスで部分的に被覆してなる被覆チタニア粒子を、溶媒に分散した後、それを多孔質材料に浸漬せしめる方法、多孔質材料に該被覆チタニア粒子を吹き付ける方法などにより、それを多孔質材料に染み込ませるようにコートし、乾燥することによって製造される。ここで、部分的に被覆してとは、チタニア粒子表面を光に不活性なセラミックスによって島状に被覆したり、チタニア粒子表面を穴のあいた光に不活性なセラミックス膜によって完全に覆ったりしたもので、チタニアが光に不活性なセラミックス膜によって完全に覆われているのではなく、部分的に露出した状態となっていることを意味している。
【００１３】
こうして得られた本発明の機能性吸着剤は、多孔質材料に被覆チタニア粒子が担持されており、例えば、チタニア粒子の表面が光に不活性なセラミックスによって島状に被覆されたり、チタニア粒子の表面が穴のあいた光触媒として不活性なセラミックス膜によって覆われたりして、部分的に被覆されており、担体と物質が隔離されてチタニアが部分的に露出した状態となっている。そのため、蛍光灯、白熱灯、ブラックライト、ＵＶランプ、水銀灯、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプなどからの人工光、又は太陽光を上記チタニアに照射すると、チタニアに生成した電子と正孔の酸化還元作用によって、担体である多孔質材料に吸着された悪臭やＮＯｘなどの空気中の有害物質あるいは水中に溶解している有機溶剤や農薬などの環境を汚染している有機化合物は、迅速に、かつ連続的に分解・除去され、また、抗菌・抗かびも同様に分解・除去される。また、多孔質材料として活性炭を使用した場合、鮮やかな青色に呈色した機能性吸着剤が得られ、吸着性、光触媒活性及び装飾性に優れた機能性吸着剤として利用できる。本発明は、この青色の活性炭からなる機能性吸着剤を包含する。
本発明の環境浄化製品として、繊維製品、プラスチックス製品、紙製品、陶磁器製品、ガラス製品、コンクリート製品、革製品、塗料、インク、木・竹製品、造花、人工観葉植物、インテリア製品、アクセサリー、電気製品、シート類、バッグ類などが挙げられる。
【００１４】
通常の吸着剤の場合、物質を吸着して飽和してしまうと、それ以上物質を吸着できなくなるが、本発明による機能性吸着剤は、光を照射するだけで、吸着した物質を分解するため、繰り返し使用でき、低コスト・省エネルギー的で、かつメンテナンスフリーで長期間使用できる利点を有する。そして、上記吸着剤は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタン酸ジルコニウム、マグネシア、カルシア、リン酸カルシウム、リン酸チタン、酸化鉄、フェライト、石膏、非晶質（アモルファス）のチタニアなどの光に不活性なセラミックスの吸着作用によって環境を汚染している有機化合物を効率良く吸着することができる。更に、チタニア粒子の表面に、白金あるいはロジウム、ルテニウム、パラジウム、銀、銅、鉄、亜鉛などの金属を担持したものを用いた場合には、その触媒作用により、有機化合物の分解・除去効果や抗菌・抗かび効果などの環境浄化効果が一層増大する。更に、多孔質材料が有機物の場合でも、該有機物と接触している部分が光に不活性なセラミックスであるため、多孔質材料の分解が生じにくく、長期間その効果を持続させることができる、という利点がある。
【００１５】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。但し、実施例２−７は参考実施例である。
実施例１
テトラエトキシシラン０．０２ｍｏｌを、２００ｍｌの無水エタノールで希釈し、撹拌しながら水０．２ｍｏｌと分子量１０万のポリエチレングリコール０．４ｇを添加し、更に、硝酸０．００４ｍｏｌを添加して、透明なゾル液を調製した。これに、粒径約１μｍのアナターゼ型チタニア粒子２０ｇを加え、超音波により分散させ、噴霧乾燥した後、５００℃で焼成した。得られた粒子の表面を分析電子顕微鏡で観察したところ、その表面は約１００ｎｍの大きさの細孔の存在するシリカで覆われていた。得られた被覆チタニア粒子を水に分散した後、粒状活性炭を添加し、よく撹拌した後、乾燥した。こうして得た機能性吸着剤について、その脱臭効果を以下のようにして調べた。
【００１６】
すなわち、内容積３６リットルの密閉容器に、上記機能性吸着剤５ｇを入れ、悪臭物質として、アセトアルデヒドを注射器で導入して飽和吸着させた後、密閉容器の中に含まれるアセトアルデヒドの濃度を１００ｐｐｍにし、１ｍＷ／ｃｍ2 の強度のブラックライトの光を照射した。２０時間後、密閉容器の中に含まれるアセトアルデヒドの濃度をガスクロマトグラフで調べたところ、アセトアルデヒドの濃度は１０ｐｐｍに減少していた。この値は、表面がシリカで覆われていないアナターゼ型チタニア粒子をそのまま使用して作製した吸着剤の場合と同等の脱臭効果を示すものであった。
また、耐久性を調べるために、カーボンアークランプを用いて促進劣化試験を行った結果、光に不活性なセラミックスを被覆しないチタニア粒子をそのまま使用して作製した吸着剤では、吸着剤がしだいに粉々になっていったのに対し、本実施例の機能性吸着剤を使用した場合には、ほとんど変化が見られず、性能の低下も見られなかった。
【００１７】
実施例２
アルミニウムトリイソプロポキシド０．１２ｍｏｌを、２００ｍｌのイソプロパノールで希釈し、撹拌しながら、トリエタノールアミン０．１２ｍｏｌと水１ｍｏｌを添加し、更に、分子量１０００のポリエチレングリコール２．５ｇを添加して、透明なゾル液を調製した。これに、粒径約４０ｎｍのアナターゼ型７０％、ルチル型３０％のチタニア粒子５ｇを加え、超音波により分散させ、噴霧乾燥した後、４５０℃で焼成した。得られた粒子の表面を分析電子顕微鏡で観察したところ、その表面は約１０ｎｍの大きさの細孔の存在するアルミナで覆われていた。得られた被覆チタニア粒子を、水に分散した後、ポリエステル製繊維成形体に染み込ませ、乾燥した。こうして得た機能性吸着剤について、その脱臭効果を以下のようにして調べた。
【００１８】
すなわち、内容積３６リットルの密閉容器に、上記機能性吸着剤５ｇを入れ、悪臭物質としてイソ吉草酸を注射器で導入して飽和吸着させた後、密閉容器の中に含まれるイソ吉草酸の濃度を５０ｐｐｍにし、１ｍＷ／ｃｍ2 の強度のブラックライトの光を照射した。２０時間後、密閉容器の中に含まれるイソ吉草酸の濃度をガスクロマトグラフで調べたところ、イソ吉草酸の濃度は５ｐｐｍに減少し、表面がアルミナで覆われていないチタニア粒子をそのまま使用して作製した吸着剤の場合と同等の脱臭効果が得られた。
また、耐久性を調べるために、カーボンアークランプを用いて促進劣化試験を行った結果、光に不活性なセラミックスを被覆しないチタニア粒子をそのまま使用して作製した吸着剤では、吸着剤がしだいに粉々になっていったのに対し、本実施例の機能性吸着剤を使用した場合には、ほとんど変化が見られず、性能の低下も見られなかった。
【００１９】
実施例３
ジルコニウムテトラｎ−ブトキシド０．２ｍｏｌを、５００ｍｌの無水エタノールで希釈し、撹拌しながら、ジエチレングリコール０．４ｍｏｌと水０．４ｍｏｌを添加し、更に、分子量１３０００のポリエチレングリコール０．４ｇを添加して、透明なゾル液を調製した。これに、白金を担持した粒径約８００ｎｍのアナターゼ型チタニア粒子５ｇを加え、超音波により分散させ、噴霧乾燥した後、５００℃で焼成した。得られた粒子を水に分散した後、ポリエチレンテレフタレート製繊維成形体に染み込ませ、乾燥した。
得られた被覆チタニア粒子について、分析電子顕微鏡観察を行った結果、その表面は約５０ｎｍの大きさの細孔の存在するジルコニア膜で覆われていた。得られた被覆チタニア粒子を、水に分散した後、発泡プラスチックスを添加し、よく撹拌した後、乾燥した。こうして得た機能性吸着剤について、その脱臭効果を以下のようにして調べた。
【００２０】
すなわち、内容積３６リットルの密閉容器に、上記機能性吸着剤５ｇを入れ、悪臭物質として酢酸を注射器で導入して飽和吸着させた後、密閉容器の中に含まれる酢酸の濃度を２５ｐｐｍにし、１ｍＷ／ｃｍ2 の強度のブラックライトの光を照射した。２０時間後、密閉容器の中に含まれるアセトアルデヒドの濃度をガスクロマトグラフで調べたところ、アセトアルデヒドの濃度は２．５ｐｐｍに減少し、表面がジルコニアで覆われていないアナターゼ型チタニア粒子をそのまま使用して作製した吸着剤の場合と同等の脱臭効果が得られた。
また、耐久性を調べるために、カーボンアークランプを用いて促進劣化試験を行った結果、光に不活性なセラミックスを被覆しないアナターゼ型酸化チタンをそのまま使用して作製した吸着剤では、吸着剤がしだいに粉々になっていったのに対し、上記機能性吸着剤を使用した場合には、ほとんど変化が見られず、性能の低下も見られなかった。
【００２１】
実施例４
チタンテトライソプロポキシド０．１ｍｏｌを、２００ｍｌの無水エタノールで希釈し、撹拌しながら、ジエタノールアミン０．１ｍｏｌと水０．１ｍｏｌを添加し、更に、分子量２万のポリエチレングリコール５ｇを添加して透明なゾル液を調製した。これに、粒径約５００ｎｍのアナターゼ型チタニア粒子５ｇを加え、超音波により分散させ、噴霧乾燥した後、３５０℃で焼成した。得られた粒子の表面を分析電子顕微鏡で観察したところ、その表面は約１２０ｎｍの大きさの細孔の存在する非晶質のチタニアで覆われていた。得られた被覆チタニア粒子を水に分散した後、粘土成形体に吹き付け、乾燥した。こうして得た機能性吸着剤について、その脱臭効果を以下のようにして調べた。
【００２２】
すなわち、内容積３６リットルの密閉容器に、上記機能性吸着剤５ｇを入れ、悪臭物質としてメチルメルカプタンを注射器で導入して飽和吸着させた後、密閉容器の中に含まれるメチルメルカプタンの濃度を２５ｐｐｍにし、１ｍＷ／ｃｍ2 の強度のブラックライトの光を照射した。２０時間後、密閉容器の中に含まれるメチルメルカプタンの濃度をガスクロマトグラフで調べたところ、メチルメルカプタンの濃度は２．５ｐｐｍに減少し、表面が非晶質のチタニアで覆われていないアナターゼ型チタニア粒子をそのまま使用して作製した吸着剤の場合と同等の脱臭効果が得られた。
また、耐久性を調べるために、カーボンアークランプを用いて促進劣化試験を行った結果、光に不活性なセラミックスを被覆しないアナターゼ型酸化チタンをそのまま使用して作製した吸着剤では、吸着剤がしだいに粉々になっていったのに対し、上記機能性吸着剤を使用した場合には、ほとんど変化が見られず、性能の低下も見られなかった。
【００２３】
実施例５
チタンテトライソプロポキシド０．１ｍｏｌとジルコニウムテトラｎ−ブトキシド０．１ｍｏｌを、５００ｍｌのイソプロパノールに加え、撹拌しながら、ジイソプロパノールアミン０．４ｍｏｌと水０．４ｍｏｌを添加し、更に、分子量３０００のポリエチレングリコール４ｇを添加して、透明なゾル液を調製した。これに、粒径約７００ｎｍの銀担持のアナターゼ型チタニア粒子５ｇを加え、超音波により分散させ、噴霧乾燥した後、５００℃で焼成した。得られた粒子について、分析電子顕微鏡観察を行った結果、その表面は約３０ｎｍの大きさの細孔の存在するチタン酸ジルコニウムで覆われていた。得られた被覆チタニア粒子を水に分散した後、無機層状化合物成形体に吹き付け、乾燥した。こうして得た機能性吸着剤について、その脱臭効果を以下のようにして調べた。
【００２４】
すなわち、内容積３６リットルの密閉容器に、上記機能性吸着剤５ｇを入れ、悪臭物質として硫化水素を注射器で導入して飽和吸着させた後、密閉容器の中に含まれる硫化水素の濃度を６０ｐｐｍにし、１ｍＷ／ｃｍ2 の強度のブラックライトの光を照射した。２０時間後、密閉容器の中に含まれるアセトアルデヒドの濃度をガスクロマトグラフで調べたところ、硫化水素の濃度は５ｐｐｍに減少しており、表面がチタン酸ジルコニウムで覆われていないアナターゼ型チタニア粒子をそのまま使用して作製した吸着剤の場合と同等の脱臭効果が得られた。
また、耐久性を調べるために、カーボンアークランプを用いて促進劣化試験を行った結果、光に不活性なセラミックスを被覆しないアナターゼ型酸化チタンをそのまま使用して作製した吸着剤では、吸着剤がしだいに粉々になっていったのに対し、上記機能性吸着剤を使用した場合には、ほとんど変化が見られず、性能の低下も見られなかった。
【００２５】
実施例６
マグネシウムエトキシド０．１５ｍｏｌを、２５０ｍｌの無水エタノールに加え、撹拌しながら、Ｎ−エチルジエタノールアミン０．２ｍｏｌと水０．６ｍｏｌを添加し、更に、分子量１５００のポリエチレングリコール１．６ｇを添加して、透明なゾル液を調製した。これに、粒径約５００ｎｍのアナターゼ型チタニア粒子５ｇを加え、超音波により分散させ、噴霧乾燥した後、４５０℃で焼成した。得られた粒子について、分析電子顕微鏡観察を行った結果、その表面は約２０ｎｍの大きさの細孔の存在するマグネシアで覆われていた。得られた被覆チタニア粒子を水に分散した後、ガラス多孔体にコートし、乾燥した。こうして得た機能性吸着剤について、その脱臭効果を以下のようにして調べた。
【００２６】
すなわち、内容積３６リットルの密閉容器に、上記機能性吸着剤５ｇを入れ、有害物質としてＮＯｘを注射器で導入して飽和吸着させた後、密閉容器の中に含まれるＮＯｘの濃度を１０ｐｐｍにし、１ｍＷ／ｃｍ2 の強度のブラックライトの光を照射した。２０時間後、密閉容器の中に含まれるＮＯｘの濃度をガスクロマトグラフで調べたところ、ＮＯｘの濃度は０．５ｐｐｍに減少し、表面がマグネシアで覆われていないアナターゼ型チタニア粒子をそのまま使用して作製した吸着剤の場合と同等の脱臭効果が得られた。
また、耐久性を調べるために、カーボンアークランプを用いて促進劣化試験を行った結果、光に不活性なセラミックスを被覆しないアナターゼ型酸化チタンをそのまま使用して作製した吸着剤では、吸着剤がしだいに粉々になっていったのに対し、上記機能性吸着剤を使用した場合には、ほとんど変化が見られず、性能の低下も見られなかった。
【００２７】
実施例７
カルシウムメトキシド０．２ｍｏｌを、５００ｍｌのメタノールで希釈し、撹拌しながら、モノエタノールアミン０．４ｍｏｌと水０．４ｍｏｌを添加し、更に、分子量３０万のポリエチレンオキサイド０．２ｇを添加して、透明なゾル液を調製した。これに、粒径約１．２μｍのルテニウム担持のアナターゼ型チタニア粒子５ｇを加え、超音波により分散させ、噴霧乾燥した後、６００℃で焼成した。得られた粒子について、分析電子顕微鏡観察を行った結果、その表面は約２００ｎｍの大きさの細孔の存在するカルシアで覆われていた。得られた被覆チタニア粒子を水に分散した後、金属多孔体を浸漬し、乾燥した。こうして得た機能性吸着剤について、その脱臭効果を以下のようにして調べた。
【００２８】
すなわち、内容積３６リットルの密閉容器に、上記機能性吸着剤５ｇを入れ、有害物質としてＳＯｘを注射器で導入して飽和吸着させた後、密閉容器の中に含まれるＳＯｘの濃度を１５ｐｐｍにし、１ｍＷ／ｃｍ2 の強度のブラックライトの光を照射した。２０時間後、密閉容器の中に含まれるＳＯｘの濃度をガスクロマトグラフで調べたところ、ＳＯｘの濃度は０．７ｐｐｍに減少し、表面がカルシアで覆われていないアナターゼ型チタニア粒子をそのまま使用して作製した吸着剤の場合と同等の脱臭効果が得られた。
また、耐久性を調べるために、カーボンアークランプを用いて促進劣化試験を行った結果、光に不活性なセラミックスを被覆しないアナターゼ型酸化チタンをそのまま使用して作製した吸着剤では、吸着剤がしだいに粉々になっていったのに対し、上記機能性吸着剤を使用した場合には、ほとんど変化が見られず、性能の低下も見られなかった。
【００２９】
実施例８
疑似体液（Ｎａ+ １４７ｍＭ、Ｋ+ ５ｍＭ、Ｃａ2+２．５ｍＭ、Ｍｇ2+１．５ｍＭ、Ｃｌ- １４７ｍＭ、ＨＣＯ3 - ４．２ｍＭ、ＨＰＯ4 2-１．０ｍＭ、ＳＯ4 2-０．５ｍＭから構成される）５００ｍｌに、粒径約２０ｎｍのブルッカイト型チタニア粒子５ｇを加え、超音波により分散させ、８０℃で放置し、チタニア粒子の表面に水酸アパタイトを島状に担持した複合粒子を得た。この粒子を水に分散した後、活性炭を浸漬し、乾燥し、青色に呈色した活性炭を得た。得られた機能性吸着剤の脱臭効果を以下のようにして調べた。
【００３０】
すなわち、内容積３６リットルの密閉容器に、上記機能性吸着剤５ｇを入れ、有害物質としてＳＯｘを注射器で導入して飽和吸着させた後、密閉容器の中に含まれるアンモニアの濃度を１２０ｐｐｍにし、１ｍＷ／ｃｍ2 の強度のブラックライトの光を照射した。２０時間後、密閉容器の中に含まれるアンモニアの濃度をガスクロマトグラフで調べたところ、アンモニアの濃度は２ｐｐｍに減少し、表面が水酸アパタイトで覆われていないブルッカイト型チタニア粒子をそのまま使用して作製した吸着剤の場合と同等の脱臭効果が得られた。
また、耐久性を調べるために、カーボンアークランプを用いて促進劣化試験を行った結果、光に不活性なセラミックスを被覆しないブルッカイト型酸化チタンをそのまま使用して作製した吸着剤では、吸着剤がしだいに粉々になっていったのに対し、上記機能性吸着剤を使用した場合には、ほとんど変化が見られず、性能の低下も見られなかった。フェライト、リン酸チタン、酸化鉄、石膏などをチタニア粒子の表面に島状に担持した複合粒子を活性炭に担持した青色を呈する機能性吸着剤についても同様の効果が得られた。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は、悪臭や空気中の有害物質を吸着するだけでなく、これらを分解・無害化して除去し、環境の浄化を効果的かつ経済的に安全に行うことができ、しかも、耐久性の面からも優れた特性を有する新規機能性吸着剤及びその製造方法に係るものであり、本発明に用いられるチタニアは、塗料や化粧品、歯磨き粉などにも使用され、食品添加物としても認められており、安価で耐候性や耐久性に優れ、無毒かつ安全など、数多くの利点を持っている。本発明の機能性吸着剤は、多孔質材料にチタニア粒子が担持されており、そのチタニア粒子の表面が光触媒として不活性なセラミックスによって島状に被覆されたり、チタニア粒子の表面が穴のあいた光触媒として不活性なセラミックス膜によって覆われたりして、部分的に被覆されており、チタニアが部分的に露出した状態となっている。そのため、蛍光灯、白熱灯、ブラックライト、ＵＶランプ、水銀灯、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプなどからの人工光や太陽光がチタニアに照射され、それによって、チタニアに生成した電子と正孔の酸化還元作用によって、基材の多孔質材料によって吸着された悪臭やタバコの煙、ＮＯｘ、ＳＯｘなどの空気中の有害物質あるいは水中に溶解している有機溶剤や農薬などの環境を汚染している有機化合物を分解するほか、ＭＲＳＡなどによる院内感染の防止、汚れの防止などの居住環境の浄化を効率良く行うことができる。
【００３２】
そして、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタン酸ジルコニウム、マグネシア、カルシア、リン酸カルシウム、リン酸チタン、酸化鉄、フェライト、石膏、非晶質のチタニアなどの光触媒として不活性なセラミックスの吸着作用によって環境を汚染している有機化合物を効率良く吸着することができ、その上、チタニア粒子として、その表面に白金あるいはロジウム、ルテニウム、パラジウム、銀、銅、鉄、亜鉛の金属を担持したものを用いた場合には、その触媒作用により有機化合物の分解・除去効果や抗菌・抗かび効果などの環境浄化効果が一層増大する。しかも、活性炭などの基材の多孔質材料と接触している部分が光触媒として不活性なセラミックスであるため、基材の分解が生じにくく、長期間その効果を持続させることができる。本発明の機能性吸着剤は、自動車の車内や居間や台所、トイレなどの脱臭、廃水処理、プールや貯水の浄化だけでなく、菌やカビの繁殖防止、食品の腐敗防止を効果的に行うことができるなど、幅広い用途に適用でき、しかも、化学薬品やオゾンのような有毒な物質を使用せず、電灯の光や自然光などの光を照射するだけでよいため、低コスト・省エネルギー的、かつ安全に、メンテナンスフリーで長期間使用することができる。また、多孔質材料として活性炭を使用した場合には、青色に呈色した活性炭製品が得られ、顕著な装飾効果を発揮する。