研究ノート

流通方式による光触媒材料のアセトアルデヒド除去性能評価試験法
杉本賢一 ＊１ 、幅靖志 ＊１ 、山田圭二 ＊１ 、垰田博史 ＊２

Test Method for Performance of Photocatalytic Materials on Removal ofAcetoaldehyde Using Continuous Gas Flow Reactor
Kenichi SUGIMOTO, Yasushi HABA , Keiji YAMADA and Hiroshi TAODA
Industrial Technology Division , AITEC＊1 Ecological Ceramics Group , Materials Research Institute for
Sustainable Development , AIST ＊2
現在、空気汚染物質の除去を対象とした光触媒材料の性能評価試験法の規格化が進められている。本研究は、この検討委員会に連動して、アセトアルデヒドの除去性能について連続ガス流通式装置（光触媒材料 の NOx 除 去 性 能 試 験 法 （ JIS R 1701-1） で 採 用 さ れ て い る 。） を 用 い る 試 験 方 法 の 適 用 を 検 討 し た 。 この 結 果 、 試 験 ガ ス 濃 度 5ppm と し 、 性 能 評 価 は 除 去 さ れ た ア セ ト ア ル デ ヒ ド 濃 度 及 び ア セ ト ア ル デ ヒ ド の分解により発生する二酸化炭素濃度により行う方法が適当であることがわかった。

１．はじめにが分解される。紫外線照射は紫外線蛍光ランプ（20W）

近年、酸化チタン(TiO2)光触媒が環境浄化材料としてを光照射容器真上に２本並列に取り付けて行った。試験注目され、空気・水の浄化、抗菌、防汚、防曇などの分温度・湿度はゼロガスとCH3CHOガスの混合器内で測定野で利用が拡大している。これに対応して、効果確認・した。詳細な試験条件は表１のとおりとした。

性能比較のための客観的で再現容易な試験方法の確立が望まれるようになり、2002 年に光触媒標準化委員会が発試験用ガス

窓板（ガラス製）

紫外線足し、試験法のJIS化を検討している。

空気層厚み(5mm)

本研究では、アセトアルデヒド(CH3CHO)を対象とした光触媒材料の空気浄化性能試験方法の試験条件の最適化を検討した。CH3CHOは典型的な悪臭物質の一つであり、また、シックハウス症候群の原因化学物質と考えられている。室内環境指針値は48μg/m 3(0.03 ppm)である。

光触媒試料

図１

本来であれば、この濃度に対応した試験法が必要と思われるが、測定の簡便性等を考慮し、より高濃度域（〜10ppm）の試験における評価法を検討した。また、評価に際しては、分解によるCH3CHOの減少だけでなく、分解生成物である二酸化炭素（CO2）濃度による評価も検討した。

２．実験方法2.1 試験装置
試験装置は、JIS R 1701-1 に示されている、試料を入れた光照射容器に試験用ガスを連続して流通させる連続

試料長さ(100mm)

高さ調整板

光照射容器（断面）表１項目
試験用ガス流量
試験温度
試験用ガスの相対湿度
試験紫外線照射強度
試料前処理

試験条件

条
件
1.0L/min（乾きガス標準状態）
25±3℃
50%
1.0mW/cm2
紫外線照射（1mW/cm2、16h以上）

2.2 光触媒試料
基材、吸着剤の有無など種々の試料について試験を行い、試験条件を検討した。用いた試料を表２に示す。
2.3 CH3CHO及びCO2濃度の測定

ガス流通方式のものを用いた。試験用ガスは、湿度調整

光照射容器入口及び出口におけるCH3CHO濃度測定した空気（ゼロガス）にCH3CHO標準ガス（約 100ppm、はガスクロマトグラフ又は、ジニトロフェニルヒドラジ窒素バランス）を混合して調製した。図１に光照射容器

ン誘導体化固相吸着／溶媒抽出−HPLC法 １） で行った。

を示す。試験時には、窓板と平面状の試料（50mm×CH3CHOの分解により生じたCO2 濃度は非分散型赤外100mm）の空間を試験用ガスが通過し、この時CH3CHO

線式CO2濃度計を用いて測定した。

1 工業技術部 材料技術室 ＊ 2 独立行政法人産業技術総合研究所 中部センター瀬戸サイト サステナブルマテリアル
研究部門 環境セラミックス研究グループ＊P表２
試 料 名 称
光触媒紙シート(白)光触媒紙シート(青)
P25
ST-01
メッシュ試料
波板試料

用いた光触媒試料
特徴、製法など
吸着剤なし、空気清浄機用吸着剤あり、空気清浄機用酸化チタン粉末（P25）をエタノールに分散し、10g/m2 となるようガラス板に付着し乾燥。
酸化チタン粉末（ST-01）を上記方法で処理
樹脂製メッシュに光触媒を担持波板形状の多孔質粘土に光触媒を担持C=[CO 2 ]
× 100([CH 3 CHO] 0 − [CH 3 CHO]) × 2…

(2)

3.2 試験用ガス濃度の検討
表２に示した各試料について、除去率の試験用ガス濃度依存性を調べた。図３に結果を示す。試験用ガス濃度
1 ppmと 5 ppmの間には除去率に大きな差はない。一方、10 ppmでは除去率の低下が顕著であり、光触媒試料の実使用条件に最も近い 1 ppmの試験と同様の結果が得られるとは言い難い。したがって、試験用ガス濃度は、1 ppm

３．実験結果及び考察の試験と同様の結果が得られ、かつCO2濃度の測定やGC

3.1 除去試験評価方法
試験結果は式(1)及び(2)によりそれぞれ定義される「除去率(R)」及び「CO2 転化率(C)」によって評価することによるCH3CHO測定が容易な 5 ppmにすることが適当であることがわかった。とした。ここで、[CH3CHO]0 は 試験用ガス中の初期（光照 射 容 器 入 口 に お け る ） CH3CHO 濃 度 (ppm) を 、紙シート（白）P25ST-01
波板試料
メッシュ試料70(ppm)を、[CO2]はCH3CHOの分解により発生したCO2濃度(ppm)をそれぞれ表す。除去率は、光触媒試料による分解等により減少したCH3CHO濃度の試験用ガス中のCH3CHO濃度に対する比率を表すもので、光触媒試料のCH3CHO除去能力を直に反映するものである。また、除去率(％)[CH3CHO] は 光 照 射 容 器 出 口 に お け る CH3CHO 濃 度
6050400

能力が大きい試料や、CH3CHOを完全に分解できない光触媒試料を見分ける場合に有効と思われる。CH3CHOが46810[CH 3CHO]0(ppm)

CO2 転化率は、空気中から除去されたCH3CHOのうち、CO2まで完全に分解された比率を表すものであり、吸着2

図３

試験用ガス濃度と除去率の関係

3.3 CH3CHOの分解に伴い発生するCO2 について
CH3CHOの分解により発生したCO2 濃度（[CO2]）をCO2 まで完全に分解された場合、2 当量のCO2 を生じる見積もるために、紫外線を照射していない時間帯のCO2ため、CO2転化率は式(2)で表される。除去率及びCO2転濃度をブランクの濃度としてゼロ補正した。光触媒紙シ化率の計算は紫外線照射後、[CH3CHO ]及び[CO2]が一ート(白)、光触媒紙シート(青)、 P25 の各試料について、定になった後の値を用いた。これらの値は、[CH3CHO]0

CO2 転化率を測定した。光触媒紙シート(白)、P25 につや光触媒試料の種類にもよるが、紫外線照射後、概ね１いては、それぞれ、93%、106%の値が得られ、ほぼ 2時間以内に一定になった。試験結果の一例を図２に示す。
8アセトアルデヒド/CO2濃度(ppm)

当量のCO2 が発生したが、光触媒紙シート(青)については、71%と小さい値となり、この試料ではCH3CHOが完

light ON

light OFF7

全に分解されない可能性が示唆され、CO2濃度を測定す6ることの有効性が示された。

5４．結び

4CH3CHO(GC)入口
CH3CHO(GC)出口
CH3CHO(DNPH)入口
CH3CHO(DNPH)出口
CO2

321

流通式の光照射容器を用い、出口におけるCH3CHO濃度及びCH3CHOの分解により発生するCO2 濃度の両方を測定する方法によって、光触媒材料のCH3CHO除去性能評価が可能であることが分かった。

00306090120 150 180
時間（min）

図２210240270300

文献１ ） ISO 16000-3-2001(E) Indoor air − Part3 :試験結果の一例[CH 3 CHO] 0 − [CH 3 CHO]
R=× 100[CH 3 CHO] 0Determination of formaldehyde and other carbonyl……

(1)

compounds−Active sampling method

付記
本研究は光触媒標準化委員会空気浄化分科会の活動として、当該分科会委員と共同で実施したものである。