JPH067907B2 - 光触媒による脱臭方法 - Google Patents

Description

【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悪臭の脱臭
に用いられる光触媒による脱臭方法に関するものであ
る。

従来の技術 家庭やオフィス内で発生する調理臭，食品臭，たばこ
臭，ペットおよびトイレ臭などの悪臭の成分は、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
と薬剤とを化学反応させる方法，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。

以上のようにさまざまな脱臭方法が使用されているが、
薬剤，芳香剤は共に悪臭物質と反応した後、再生はほと
んど不可能であり、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。したがって、どの
脱臭方法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野す
る光触媒の利用が試みられている。

第４図は、従来の光触媒による脱臭装置の分解斜視図、
第５図は第４図に示された反応室の要部斜視図である。
図において、基台１１上に紫外線を発生しうる電灯１２
を設けて反応室１３を形成し、この反応室１３内に適宜
形状の複数個の案内フィン１４を設け、反応室１３内に
送風する送風機１５とカバー１６とを設けている。反応
室１３内のフィン１４には、半導体層が設けられてる。
この半導体層は、セラミックペーパ，金属板などに半導
体触媒を担持したものである。

上述のような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し、また、
長期間その性能を維持することが可能になった。

発明が解決しようとする課題 ところが、家庭およびオフィスなどで発生する悪臭は、
ガス成分とともにたとえば、たばこの煙中に含まれる高
分子物質（ニコチン，その他アルカロイド，フェノール
類，炭化水素など）が混ざりあって存在する。これら高
分子物質は悪臭を発生しないものも多いが、光触媒反応
を起こす触媒である金属酸化物表面に付着し、これら覆
ってしまうため、触媒に紫外線が照射することが不可能
になり、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という問題を有してい
た。

本発明者らは、かねて光触媒作用によって悪臭を分解し
無臭化することを研究してきたが、酸化タングステンは
最大波長が３７０ｎｍ以下（エネルギー３．３５ｅＶ以
上）の光を照射すると、アンモニア，アミン類の窒素化
合物，硫化水素，メルカプタン類の硫黄化合物，アルデ
ヒド類，ケトン類，アルコール類，脂肪酸および芳香族
化合物などの悪臭原因物質を酸化物などに効率よく分解
し無臭化することを見出した。また、以前より悪臭物質
と共存することの多い高分子物質（たばこの煙中のニコ
チン，その他アルカロイド，フェノール類，炭化水素な
ど）や塵あいが触媒表面に付着し、光照射が遮られるこ
とによる光触媒反応の劣化に悩まされていた。

本発明は、これらのことから長寿命でメンテナンスを大
幅に軽減でき、しかも人体に悪影響のない脱臭方法を提
供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、酸化タングステンま
たは白金を担持した酸化タングステンの粉末を均一に懸
濁した水溶液に、悪臭物質を含む気体を通過させながら
前記粉末に波長が３００ｎｍ以上で最大波長が３７０ｎ
ｍ以下の光を照射するものである。

作 用 本発明においては、高分子物質のうち水溶性物質は水に
溶解され、不溶性物質は気体中にとどまった状態で水中
を通過するため、触媒表面が覆われることなく光が照射
され光触媒反応が進む。さらに、水中に溶解した高分子
物質は、水中にとどまり触媒に接触する時間が増加する
ため、光触媒反応による分解が起こりやすくなり、どん
どん低分子化され外部へ放出される。したがって、酸化
タングステンまたは白金を担持した酸化タングステンが
懸濁している水溶液は、最大波長が３７０ ｎｍ以下の
光で長期間安定した状態を維持することができ、光触媒
反応を継続することができる。

実 施 例 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。

第１図は本発明の脱臭方法に用いる脱臭装置の断面図
で、反応槽１の両側に光源２を設け、光源２の外側にア
ルミニウム製の反射板３を設けている。反応槽１内には
酸化タングステンまたは白金を担持した酸化タングステ
ンを懸濁した水溶液４を入れる。悪臭を吸引するポンプ
５により悪臭を含んだ気体は入口、６より入り、反応槽
１内で浄化された気体は出口７より外部に放出される。

反応槽１は幅１００mm，奥行き５０mm，高さ２００mmの
アルミニウム製で、光照射二面に幅８０mm，高さ１８０
mm，厚さ１．９〜２．１mmのパイレックスガラス（ＩＷ
ＡＫＩ ＣＯＤＥ ７７４０ ＧＬＡＳＳ）により形成
した光透過板８をはめ込んだものである。この光透過板
８に使用したパレレックスガラスは波長３００ｎｍ以上
は２５％以上、波長３２０ｎｍ以上は７０％以上、波長
360ｎｍ以上の光は９０％以上透過する。ここでは粒径
２〜８ミクロンの酸化タングステンまたは光電析による
５重量％白金担持の酸化タングステンを使用している。
触媒使用量は、１ｇで蒸留水900mlに懸濁し、駆動部９
およびこの駆動部９に磁気的に連結した攪拌子１０で反
応中に沈澱しないように攪拌している。光源２としては
波長が３００ｎｍ以上で最大波長が３７０ｎｍ以下の光
を照射するものがよい。酸化タングステンの電子を励起
するエネルギーは、２．８ｅＶ（波長４４０ｎｍ以下の
光が充分持ちうるエネルギー）であるが、光源２の最大
波長が３７０ｎｍを越える場合は酸化タングステンの電
子は効率よく励起されず脱臭作用は弱い。一方、３００
ｎｍ以下の紫外線は、高価で加工のむずかしい石英や一
部の硬質ガラスを除けば透過しないので、３００ｎｍ以
下の光を出すランプは高価である上、反応槽１にはめ込
む光透過板８も高価になる。また、３００ｎｍ以下の紫
外線も酸化タングステンの電子を励起するが、紫外線の
持つエネルギーの約３割は損失する。したがって、電灯
の中で発生する３００ｎｍ以下の紫外線をガラスに塗ら
れた蛍光体で長波長に変換し、３００ｎｍ以上の光を照
射する光源を用いる方が安価である。ここで使用できる
光源２としては、高圧水銀灯，低圧水銀灯，超高圧水銀
灯などがある。たとえば低圧水銀灯としては、殺菌灯
（253.7ｎｍ）ブラックライトブルー蛍光灯（３００〜
４２０ｎｍ，最大波長３５２ｎｍ）、ブラックライト蛍
光灯（３２０〜４４０ｎｍ，最大波長３６０ｎｍ）、捕
虫用蛍光灯（３００〜４８０ｎｍ，最大波長３７０ｎ
ｍ）、複写用蛍光灯（３００〜４９０ｎｍ，最大波長３
７０ｎｍ）、高圧水銀灯としてはブラックライト高圧水
銀ランプ（３６５〜３６６．３ｎｍ）がある。

上記構成において、入口６から悪臭を吸引するポンプ５
を用いて１０／minの速度で反応槽１に吸引し、光源
２より発生する光により励起された反応槽１中の光触媒
を懸濁した水溶液４と接触させることにより、水溶液４
中の触媒表面で酸化分解させる。そして脱臭された気体
は出口７より出す。

まず、密閉された１０００のボックス中に上記実施例
の脱臭装置のポンプ以外の部分を置き、反応槽の出口を
ホースで延ばし、外部に設置したポンプにつないで作動
させ、ポンプから出たホースを再びボックスに戻す。こ
の状態で触媒および光源を第１表に示す条件で以下の試
験を行う。

(1)アセトアルデヒド７０ppmになるよう１０００のボ
ックス内に注入した後、上記脱臭装置を作動させ、ボッ
クス内のアセトアルデヒド濃度の経時変化をガスクロマ
トグラフィで測定し、第２図に示す結果を得た。ここ
で、光に使用した複写用蛍光灯１０ＢＡ−３７の波長
は３００〜５００ｎｍ，最大波長３７０ｎｍで、ブラッ
クライトブルー蛍光灯１０ＢＬ−Ｂは波長４２０ｎｍ，
最大波長３５２ｎｍであり、殺菌灯ＧＬ−１０は波長２
５３．７ｎｍである。また、比較例の触媒に使用する酸
化チタンはアナターゼ型（関東化学製）であり、５％白
金／酸化チタンは光電析法にて白金を５％担持したもの
である。第２図より明らかなように、本発明の実施例は
比較例に比して光触媒反応が充分起こり、アセトアルデ
ヒドを分解することができる。

(2)たばこ（セブンスター）１本を燃焼させ、上記脱臭
装置を作動させながら６０分間放置した後、ボックス内
の空気をサンプリングする。その空気を６人のパネラー
により三点比較式臭袋法で臭気濃度を測定する。この操
作を５回繰り返しその脱臭性能の耐久性を見た。この試
験は、第１表に示した条件のNo.１およびNo.３を用いて
第３図ａ，ｂに示す結果を得た。

比較例として、第１表の比較例４，５に示す酸化タング
ステンまたは白金５重量％を担持した酸化タングステン
を３００ｇ／ｍ²の割合で直径６８．３mmのセラミック
ペーパに担持したもの（酸化タングステン１ｇ／枚）を
上記脱臭装置と同様の１０００のボックス内に設置
し、複写用蛍光灯１０ＢＡ−３７二本を照射しながら性
能耐久性を測定し、第３図ｃ，ｄに示す結果を得た。

本発明においては、第２図に示すように、酸化タングス
テンまたはこれに白金を担持した触媒に波長が３００ｎ
ｍ以上で最大波長が３７０ｎｍの光を照射した場合でも
光触媒反応が充分起こり、アセトアルデヒドを分解する
ことができる。反応槽にはめ込む光透過部分に石英を用
いると、殺菌灯ＧＬ−１０を照射したNo.４，No.８の場
合もNo.１，No.２，No.３と同等の性能を示すが、本発
明の場合、３００ｎｍ以下の光はほとんど透過しないパ
イレックスガラスを用いるため、光触媒反応は起らな
い。また、同様にその他の悪臭物質（アンモニア，硫化
水素，メルカプタン類，アミン類，ケトン類など）も、
酸化して無臭化できる。さらに、第３図ａ，ｂに示すよ
うに、本発明は、たばこの煙など悪臭物質とともに含ま
れる高分子物質による光触媒反応の劣化を防止し、長期
使用にも耐え得るものである。

発明の効果 以上のように、本発明の光触媒による脱臭方法は、長寿
命でメンテナンスを大幅に軽減でき、しかも波長が３０
０ｎｍ以上の光源を用いるので安価で、人体に悪影響の
ない脱臭方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明脱臭方法に用いる脱臭装置の一実施例の
断面図、第２図は同実施例と比較例のアセトアルデヒド
の分解速度を示す特性図、第３図ａ，ｂはそれぞれ同実
施例のたばこの煙による触媒の劣化を示す特性図、第３
図ｃ，ｄは比較例のたばこの煙による触媒の劣化を示す
特性図、第４図は従来の光触媒による脱臭装置の分解斜
視図、第５図は同要部斜視図である。 ２……光源、４……光触媒を懸濁した水溶液。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化タングステンまたは白金を担持した酸
   化タングステンの粉末を均一に懸濁した水溶液に、悪臭
   物質を含む気体を通過させながら前記粉末に波長が３０
   ０ｎｍ以上で最大波長が３７０ｎｍ以下の光を照射する
   光触媒による脱臭方法。