【川崎技術支援部】

実証型光触媒フィルタ評価方法の開発↓UV on10の分解試験を実施した。つぎに、様々なサイズや使用条件に対応できる実証型光触媒フィルタ試験機（図 2）を試作

00-60060120180240
Time (光照射開始時点を0とする) / min↓UV on10ノルマルヘキサン濃度 / ppm

アセトアルデヒド濃度：5.0±0.25 ppm,
水蒸気濃度：1.56 %(湿度50%),
流量：1.0 L/min,
温度：25.0±2.5 ℃

石英窓付き反応容器 (石英窓と試験片の間の空気層の厚さ5.0±0.5 mm)

01000060120180240
Time (光照射開始時点を0とする) / min

図 1. JIS 試験の例（R1701-2、アセトアルデヒド除去試験）

040↓UV off

20-6020-55-5405-20

ノルマルヘキサン

紫外線放射強度10 W/m2@UV-A領域-20-60060120180240
Time (光照射開始時点を0とする) / min↓UV on↓UV off

イソプロピルアルコール（分解生成物のアセトンも測定）-204052000-5-60-20060120180240
Time (光照射開始時点を0とする) / min

図 3. 各臭気成分の分解試験結果

実環境で問題視されている臭気成分の分解試験結果を

紫外光量：~4.0 mW/cm2
風量：~5.4 m3/min
それぞれ調節可図 3 に示した。臭気成分によって、分解挙動が大きく違うことがわかる。この理由として、光触媒表面への吸着特性の違いが考えられる。光触媒反応による有機物分解は、ほとんど表面での反応である。まず光触媒表面への吸着が起圧損同時測定
可き、その後、正孔や活性酸素種による酸化反応が続く。したがって、比較的吸着しやすいメチルエチルケトンなどは所定の体積の反応器中に、任意の濃度の臭気ガス・たばこ煙等を充満させ、除去・分解効率を評価

除去率が高いが、吸着しにくいノルマルヘキサンの除去率は低いと考えられる。また、イソプロピルアルコールのように、除去率が高くても、最終分解生成物である二酸化炭素まで分解が進まない化合物もあった。これも、分解生成

図 2 実証型光触媒フィルタ試験機と、設定可能な試験条件

２．

CO2濃度 / ppm

20-5↓UV off

酢酸エチル5

し、評価した。

フィルター状試験片(幅180 mm, 長さ 330 mm, 厚さ15 mm以内,有効面積36~450 cm2の4段階)↓UV on10

酢酸エチル濃度 / ppm

メチルエチルケトン濃度 / ppm

ズが高まっている。そこでまず、JIS 試験で対象となっていないが、実環境で問題視されている臭気成分（溶剤など）

フィルター状試験片 (幅49.5±0.5 mm,長さ99.5±0.5 mm, 厚さ 20 mm以内)

40

メチルエチルケトン

験が用いられている。しかし、近年の空気汚染問題の多様化に伴い、より実環境に近い条件で試験したいというニー

アセトアルデヒド濃度の減少と、分解生成物の二酸化炭素濃度の上昇から、性能を評価↓UV off

CO2濃度 / ppm

はじめに光触媒フィルタの性能評価法として、図 1 に示す JIS 試材料解析グループ）

CO2濃度 / ppm
イソプロピルアルコール,アセトン濃度
イソプロピルアルコール濃度 / ppm

１．

剛（川崎技術支援部

CO22濃度
濃度 / ppm
CO

落合

実験及び結果物の光触媒表面への吸着特性の影響が考えられた。

光触媒フィルタ材料として、盛和環境エンジニアリング
50

アセトアルデヒド濃度 / ppm

株式会社製光触媒担持セラミックフィルタを所定のサイズに切り出して用いた。まず、実環境で問題視されている臭気成分の分解試験については、図 1 の JIS 試験用反応器を用い、各臭気成分の分解性能を評価した。いずれも、紫外線強度 1.0 mW/cm2, 各臭気成分濃度 5.0 ppm, 流量 1.0L/min とし、光音響マルチガスモニタで反応器出口での各臭気成分濃度と分解生成物の二酸化炭素濃度を測定した。
次に、図 2 の実証型光触媒フィルタ試験機を、90 L および 1000 L の反応器に設置して、それぞれ 50 ppm のアセトアルデヒドガスの分解試験を実施した。いずれも、紫外線

40301000 L反応器

100

強度 4.0 mW/cm2, 風量 5.4 m3/min, フィルタ有効面積 150×240 mm とした。

約12倍
⇒反応器の容積に反比例

200204060
Time (光照射開始時点を0とする) / min

90 L反応器図 4. 実証型フィルタ試験機でのアセトアルデヒド分解試験結果

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KISTEC研究報告2020（2020.8）

【川崎技術支援部】

実証型光触媒フィルタ試験機によるアセトアルデヒドる。今後は、図 5 に示すように、本研究の成果を、材料かの分解試験結果を図 4 に示した。それぞれの濃度変化を解析し、擬一次反応速度定数を算出すると、90 L 反応器の方ら製品までの光触媒評価法のひとつとして提案し、普及させていくことが重要である。あわせて、今後も社会のニーが、1000 L の方よりも 12 倍はやく分解している様子が観測された。これは反応器の容積比に反比例しており、リーズをふまえ、とくに環境浄化・医療分野に資する研究を重点的に継続していく必要があると考えている 1。

ズナブルな結果といえる。

４．
３．

考察及び今後の展開

謝辞

JIS 試験で対象となっている各種臭気成分（アセトアル

本研究に使用した光触媒フィルタ性能試験装置の設計・製作については、電磁機械工業株式会社の小田貞二部

デヒドなど 5 種類）は、比較的分解しやすく、反応生成物の確認も容易なものが多い（あるいは、トルエンなど、反長に御協力いただきました。また、使用した光触媒セラミックフィルタの作製および試験において、盛和環境エンジ応生成物の確認まで求めていない JIS 試験項目もある）。
一方、JIS 試験で対象となっていないが実環境で問題視さニアリング株式会社の栗屋野伸樹社長ならびに内田悦嗣統括部長の御協力を賜りました。ここに厚く御礼申し上げれている臭気成分の中には、比較的分解しにくいものも多い。本研究では、それぞれの臭気成分について、その分解ます。

挙動を詳細に分析する必要があることが示唆された。つぎに、実証型光触媒フィルタ試験機でのアセトアルデヒド分【参考文献】
1. 落合 剛、石黒 斉、砂田香矢乃、永井 武、青木大輔、

解性能試験では、試験条件の変化に対応して臭気成分の分解挙動が変化することが確認できた。つまり、様々なフィ

阿久津 康久 最先端の研究現場から～(地独)神奈川県立産業技術総合研究所(KISTEC)における材料から製品まルタサイズや使用条件に応じた性能を評価することができ、実際の空気清浄機等の設計方針を立てるうえで参考にでの光触媒評価総合サポート～. 電気化学 2019, 87,356-357.

なるデータが得られる設計といえる。
本研究は、多種多様な光触媒フィルタ材料や臭気成分【外部発表】
学会等発表 2 件，の評価に適用でき、新しい評価法として有効であるといえ論文等発表 1 件

光触媒の応用は、材料や製品に適した評価法の選定が重要1000 L反応器
（1x1x1 m）

分解対象
・アセトアルデヒド・アンモニア・トルエン・ホルムアルデヒド・硫化水素・メチルメルカプタン
・たばこ煙（JEM1467対応）
・悪臭22物質（環境省告示）
ほか、応相談100 L反応器
36 L反応器（30x30x40 cm） （50x50x40 cm）

フィルタ性能試験機

JIS反応器（流通式）
ガスバッグ（~10 L, バッチ式）

管状反応器（流通式、吸着成分分析）

JIS反応器（0.5 L, バッチ式）

JIS, ISO等をふまえ、最適な評価方法をご提案します！
図 5. 材料から製品までの光触媒評価法の提案イメージ

KISTEC研究報告2020（2020.8）

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