JPH0644976B2 - 光触媒の再生方法及び光触媒による脱臭装置 - Google Patents

光触媒の再生方法及び光触媒による脱臭装置

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JPH0644976B2
JPH0644976B2 JP1108622A JP10862289A JPH0644976B2 JP H0644976 B2 JPH0644976 B2 JP H0644976B2 JP 1108622 A JP1108622 A JP 1108622A JP 10862289 A JP10862289 A JP 10862289A JP H0644976 B2 JPH0644976 B2 JP H0644976B2
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修三 徳満
知子 池田
昇 成尾
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、家庭やオフィス内の悪臭(調理臭・食品臭・
たばこ臭・体臭・ペットおよびトイレの臭いなど)の臭
気対策のため用いる光触媒の再生方法及び光触媒により
脱臭装置に関するものである。
従来の技術 家庭やオフィス内で発生する悪臭(調理臭・食品臭・た
ばこ臭・ペットおよびトイレ臭など)の成分は、窒素化
合物(アンモニア・アミン類・インドール・スカトール
など)、硫黄化合物(硫化水素・メチルメルカプタン・
硫化メチル・二硫化メチル・二硫化ジメチル等)、アル
デヒド類(ホルムアルデヒド・アセトアルデヒドな
ど)、ケトン類(アセトンなど)、アルコール類(メタ
ノール・エタノールなど)、脂肪酸および芳香族化合物
など、多種多様である。
従来、このような悪臭を脱臭する方法として、悪臭物質
と薬剤とを化合反応させる方法、芳香剤で悪臭物質をマ
スキングする方法、活性炭やゼオライトなどで悪臭物質
を吸着する方法および、これらの方法を組み合わせて用
いる方法があった。しかし、薬剤及び芳香剤は共に悪臭
物質と反応した後に、再生することは不可能である。ま
た、吸着剤の場合も吸着容量が飽和すると脱臭性能は著
しく低下する。従って、どの場合においても、定期的に
新しいものとの交換が必要になってくる。
このような煩わしい操作の頻度を大幅に減少、あるいは
この操作そのものが必要でなくなる脱臭方法として、酸
化チタン等の半導体に紫外線を照射し、それによって励
起された半導体が有機物などを酸化分解する光触媒の利
用が試みられている。
発明が解決しようとする課題 光触媒を用いた脱臭方法では、一般的によく使用されて
いる活性炭で脱臭が困難なアセトアルデヒド類およびそ
の他の悪臭物質を効果的に脱臭でき、また、長期間その
性能の維持が可能になった。ところが、家庭およびオフ
ィス内で発生する悪臭には、ガス成分とともに、たばこ
の煙りに含まれたり、調理などで発生する高沸点物質や
塵埃が混ざりあって存在する。このような高沸点物質に
は、例えば、ニコチン、その他のアルカロイド、フェノ
ール類、炭化水素(例えば、直鎖の場合は炭素数が7以
上、環状の場合は炭素数が5以上)がある。これら高沸
点物質や塵埃は悪臭を発生しないものが多いが、光触媒
反応をおこす触媒である半導体表面に付着し、これを覆
ってしまうため、触媒まで紫外線が達せず、触媒がエネ
ルギーを受けにくくなり、光触媒反応が低下し反応劣化
を引き起こす。
本発明は、このような従来の脱臭装置の有していた課題
を解決するものであり、光触媒反応を起こす半導体表面
に付着した高沸点物質や塵埃を速やかに取り除き、再び
元の脱臭性能を取り戻す光触媒の再生方法を提供するこ
とを第一の目的とし、劣化の少ない光触媒による脱臭装
置を得ることを第二の目的とするものである。
課題を解決するための手段 上記第一の目的を達成するための第一の手段は、大気中
に浮遊する高沸点物質や塵埃に汚染された光触媒表面
に、洗浄空気をあてながら5mW/cm2以上の紫外線を照
射することにより、汚染物質を取り除き光触媒を再生す
るものである。また、第二の目的を達成するための第二
の手段は、半導体からなる光触媒層と、それに対向して
設けられた紫外線灯と、前記光触媒層に臭気を含む空気
を送り込む送風機からなり、光触媒層に照射される紫外
線強度が5mW/cm2以上である光触媒による脱臭装置と
するものである。
作 用 本発明者らは、光触媒反応による悪臭分解・無臭化を検
討中であるが、以前より悪臭と共存することの多い高沸
点物質(たばこの煙り中のニコチン、その他のアルカロ
イド・フェノール類・炭化水素など)や塵埃が、触媒表
面上に付着し、紫外線照射が妨げられることによる光触
媒反応の劣化に悩まされていた。
まず、第一の手段である光触媒の再生方法の作用につい
て述べる。高沸点物質などが付着した触媒表面に、55
mW/cm2以上の比較的強い紫外線を照射すると、有機物
は徐々に光り分解され除去される。また、一部触媒表面
に出ている半導体も励起され、高沸点物質が酸化分解さ
れることを促進する。また、触媒表面に付着している塵
埃は、その結合部分が強い紫外線の照射により開裂分解
し、除去される。
次に、第二の手段の光触媒による脱臭装置の作用につい
て述べる。半導体からなる光触媒層に常に5mW/cm2
上の強い紫外線を照射していると、少しずつ入ってくる
高沸点物質も連続的に分解することができると共に、紫
外線のエネルギーにより高沸点物質や塵埃は脱離しやす
くなるため、触媒表面に付着堆積し触媒を劣化させるこ
とはない。万一たくさんの高沸点物質や塵埃が、一時的
に入ってきたとしても、通常の高分子物質や塵埃が少な
い状態が続けば、前に述べた作用によって触媒は復活す
る。
実施例 (実施例1) 第一の手段である高触媒の再生方法の実施例を、第1図
及び第2図に基づいて説明する。ここで用いる光触媒は
アナターゼ型酸化チタンより成っているが、これは例え
ば次のようにして作る。直径68.3mm、厚さ0.5mmのアル
ミナ−シリカ質のセラミックペーパに、チタニアゾルを
ディップして含浸した後、乾燥後400℃〜700℃で熱処理
して酸化チタンを担持し、光触媒とする。ここでの、酸
化チタンの担持量は300g/m2である。また紫外線灯とし
ては、波長253.7nmの殺菌灯を用いた。ここでまず、上
記光触媒1の初期性能を第1図に示す内容績36のア
ルミニウム製ボックス3内で測定する。光触媒1はステ
ンレス製の台2に載せて入れ、紫外線灯4から100mm離
れた位置に置いた。ここで、紫外線灯4として10Wの殺
菌灯GL−10(波長253.7nm、紫外線内力1.8W)を使
い、光触媒1の表面では250nmの紫外線強度が約1.60mW
/cm2になるように調整した。以上のような状態にセッ
トした後、紫外線灯4を消灯し、ボックスを閉めてアセ
トアルデヒドの飽和ガスをゴム栓からなるサンプリング
口6より注入し、ファン5a・5bで撹拌して濃度を均
一にし、初期濃度を約70ppmに調整する。次に、紫外線
灯4を点灯して、各時間においてボックス3内のガスを
サンプリング口6より採取し、アセトアルデヒド濃度の
経時変化を分析し、分解曲線を得る。このとき、70ppm
を示した時間から30分間に分解したアセトアルデヒド
の量を光触媒1の初期分解性能とした。なお、アセトア
ルデヒドの濃度分析はガスクロマトグラフィのFID検
出器で行った。次に上記光触媒1をボックス3と同じ形
状の別のボックスに入れ、同時にたばこ(セブンスタ
ー)の葉0.18gをヒーターで加熱して燃やす。ボックス
を閉じたまま、ファン5a・5bで撹拌しつつ、30分
放置し光触媒1の表面にたばこの煙を吸着させる。この
触媒の分解性能を初期性能と同じ方法で測定すると、初
期性能の40%〜50%である。その後、上のように加
速的な付加で劣化させた触媒1に紫外線を照射し再生し
た。第1図に示すように再び光触媒1をステンレス台2
に載せ、ボックス3の蓋を開けて触媒に洗浄空気を当て
ながら紫外線を照射する。この場合、触媒表面の紫外線
の照射強度と照射時間を変えて再生を行うようにした。
具体的には、照射強度の調節は紫外線灯4と光触媒1と
の距離を変えることと、紫外線灯4の出力とを変えて行
い、紫外線強度の測定は250nmの波長で行うようにし
た。このようにして再生した光触媒のアセトアルデヒド
分解性能を初期性能と比較した。この結果、100%再生
できる紫外線強度と時間の関係を第2図に示す。この図
から明らかなように、紫外線強度が5mW/cm2以上あれ
ば1時間以内の比較的短い時間で完全に再生できる。
(実施例2) 第二の手段である光触媒による脱臭装置の実施例を第3
図及び第4図に基づいて説明する。第3図において、7
は円筒状の光触媒層、8は紫外線灯で、光触媒層7の中
心にあって、光触媒層7に紫外線を照射し、担持してあ
る半導体を励起し活性化する。9は送風機であって、フ
ード10によって光触媒層7の円筒の中に臭気の混じっ
た空気を送風する。11は全体を固定する架台、12は
吹き出し口である。光触媒層7はアナターゼ型酸化チタ
ンより成っているが、これは円筒形に成型した厚さ0.5m
mのアルミナーシリカ質のセラミックペーパに、実施例
1と同じ方法で酸化チタンを担持する。そしてこれを金
属板に水ガラス等の接着剤ではりつけ、光触媒層7とす
る。本実施例における酸化チタンの担持量は300g/m2
光触媒層7の内径は31.5mm、長さ300mmで触媒の面積は2
97cm2である。一方、紫外線灯8は15Wの殺菌灯GL−1
5(紫外線出力3.2W、ガラス管の径25.5mm、長さ436m
m)を使った。すなわち、紫外線灯8のガラス管壁と光
触媒層7の表面の距離は3mmと極めて近く、初期におい
ては光触媒層7のどの場所でも8mW/cm2以上の紫外線強
度(波長250nmで測定)があり、GL−15の寿命時間
とされる4000時間後で約5mW/cm2になるようにした。送
風機9によって送られる風の量は、約0.25m3/分であ
る。
次に、上記脱臭装置の耐久性についての測定データを説
明する。まず初期性能を測定する。上記脱臭装置をアル
ミニウムで出来た1m3のボックスに入れる。ボックスを
密閉して、注入口よりアセトアルデヒドの飽和ガスを注
射器にて注入し、濃度が約10ppmになるようにする。初
期濃度を分析した後、脱臭装置の送風機9と紫外線灯8
をONする。そして、10分間隔でボックスの中のアセ
トアルデヒドの濃度を分析する。分析は、ガスクロマト
グラフィで、FID検出器を使用した。このようにして
測定した初期のアセトアルデヒド分解曲線より、10ppm
を示した時間から30分間に分解したアセトアルデヒド
の量を初期分解性能とした。次に、同じようにして、ト
リメチルアミン、硫化水素の初期分解性能を各々測定し
た。濃度分析は、ガスクロマトグラフィで、トリメチル
アミンはFID検出器を、硫化水素はFPD検出器を使
用した。初期性能を測定した後、上記脱臭装置を約8畳
の広さの事務所で連続的に使用した。この事務所には、
事務員が10人おり、このうち2人が喫煙者で合わせて
1日平均約40本喫煙する。この脱臭装置の性能を、初
期性能の測定と同じ方法で、約200時間毎に測定した。
この性能の変化を初期性能と比較して第4図に示す。A
はトリメチルアミンの分解性能の変化を、Bはアセトア
ルデヒドの分解性能の変化を、Cは硫化水素の分解性能
の変化を示す。この図から明らかなように、本実施例の
脱臭装置は、初めの200時間までに紫外線灯8の紫外線
出力の低下などの理由で10%〜15%劣化するが、そ
の後の変化は極めて少なく、4000時間使用後でも初
期の80%〜85%の分解性能を維持している。また、
紫外線灯8を新しいものに交換すれば、4000時間以降も
同じ性能を維持すると予測できる。
発明の効果 第一の手段の光触媒の再生方法によれば、大気中に浮遊
する高沸点物質や塵埃に汚染された光触媒表面に、洗浄
空気を送りながら5mW/cm2以上の紫外線を照射すること
により、高沸点物質や塵埃を分解し、触媒を再生するこ
とができ、光触媒を半永久的に使うことができる。
また第二の手段の光触媒による脱臭装置によれば、家庭
またはオフィス内といった一般の住環境で、光触媒によ
る脱臭性能を劣化させることなく、長期にわたりその脱
臭性能を維持することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は第一の手段の一実施例を示す触媒を再生する装
置、あるいは触媒の性能を測定する装置の断面図、第2
図は同装置を使用して100%再生ができる紫外線強度
と時間の関係を示すグラフ、第3図は第二の手段の一実
施例を示す光触媒による脱臭装置の断面図、第4図は同
装置を使用して実使用耐久試験を行った場合の、分解性
能の変化を示すグラフである。 1……光触媒、7……光触媒層、4・8……紫外線灯、
9……送風機、

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】大気中に浮遊する高沸点物質や塵埃に汚染
    された光触媒表面に、清浄空気をあてながら5mW/c
    2以上の紫外線を照射することにより、汚染物質を取
    り除く光触媒の再生方法。
  2. 【請求項2】半導体からなる光触媒層と、それに対向し
    て設けられた紫外線灯と、前記光触媒層に臭気を含む空
    気を送り込む送風機からなり、光触媒層に照射される紫
    外線強度が5mW/cm2以上である光触媒による脱臭
    装置。
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