JPH08196898A - 光反応用発光体及び光反応装置 - Google Patents

光反応用発光体及び光反応装置

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JPH08196898A
JPH08196898A JP7029947A JP2994795A JPH08196898A JP H08196898 A JPH08196898 A JP H08196898A JP 7029947 A JP7029947 A JP 7029947A JP 2994795 A JP2994795 A JP 2994795A JP H08196898 A JPH08196898 A JP H08196898A
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JP
Japan
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light
photoreaction
reaction
photocatalyst
light emitter
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Pending
Application number
JP7029947A
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English (en)
Inventor
Kenji Yamamura
健治 山村
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光反応効率がよく、しかも光反応が光触媒の
担持体上で均一に行うことができ、さらにほぼ均一に光
を照射することができ、光照射体表面にスケールの付着
を防止することができる光反応用発光体及びそれを用い
た光反応装置を提供する。 【構成】 反応基質を含む反応液12を収容する光反応
槽1内に、一個以上の平板状発光体3が配置されてお
り、該平板状発光体3へ外部から光伝送路5を通じて太
陽光あるいは人工光が導入されて光反応が行われる。こ
の平板状発光体3は、表面がスリ面となっており、その
スリ面上に光触媒、例えば、TiO2 の薄膜が固定され
て光を全面から散乱照射する機能を有する。前記平板状
発光体3において反応液2が流動して常に更新される。
前記平板状発光体3は回転可能に設けてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光触媒の存在下で太陽
光線、紫外線等の光を照射して酸化還元反応、いわゆる
光反応を生じさせて、化合物等の分解或いは生成、具体
的には排水などに含まれる有害物質の分解等を行うこと
ができる光反応用発光体及びこれを用いる光反応装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】TiO2 等の半導体粉末を光触媒として
用い、太陽光線、紫外線等の光の照射下で光酸化還元反
応を生じさせることにより、化合物を分解或いは転換す
る方法は光反応処理法として知られている。この光反応
処理法は、例えば、排水中の有機化合物を分解して排水
を浄化処理したり、水と炭酸ガスをメタノール等に変換
する等の提案が既になされている。
【0003】従来、光反応処理法には、光触媒作用のあ
るTiO2 等の半導体粉末を水中に懸濁させて光を照射
して光反応処理を行う方法があった。しかし、前記従来
の方法で連続的に光反応処理を行う場合、懸濁した半導
体粉末の回収が非常に困難であるという問題点を有して
いた。この問題を解決する方法として、光触媒を樹脂に
固定化させた担持体を用いてこれに光を照射する光反応
処理法が特開平5−146671号公報により、また光
触媒をゾルゲル法により石英管に固定させた担持体を用
いる光反応処理法が水環境学会誌第17巻第15号32
4−329(1994)により、また特開平5−154
387号公報には、光触媒を担持した上下方向に延びた
多角形の複数個の室が形成され、その各室に光照射のた
めの光ファイバーがそれぞれ長さを変えて挿入されるこ
とによって、反応容器全体に光を照射する光反応装置が
それぞれ示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平5−146671号公報及び水環境学会誌第17巻
第15号324−329(1994)の光反応処理法で
は、光触媒の担持体が、発光体と分離して設けられてい
るために光反応効率が悪く、さらに各担持体と発光体と
の距離が一定ではないため光反応が均一に行われないと
いう問題点があった。
【0005】また、前記特開平5−154387号公報
に示される光反応装置では、反応容器内に配置される光
触媒の担持体構造が複雑であるので、反応基質を含む反
応液の攪拌が困難となり、反応基質と光触媒の接触が不
十分となって反応効率が低いという問題点があった。該
公報の光反応装置の光照射は、各々長さの異なる光ファ
イバーの端面、または、1本の光ファイバーの側面の数
箇所から行われるので、いわば点から光が放射されるも
のであり、平面からの均一な光照射ではなかった。
【0006】さらに、上記従来の光触媒を固定した担持
体を用いた何れの光反応処理法においても、処理を継続
していくと触媒表面や光照射体表面にスケールが付着し
ていき、反応効率が低下するという問題点があった。
【0007】そこで本発明は、光反応効率がよく、しか
も光反応が光触媒の担持体上で均一に行うことができる
光反応用発光体及びそれを用いた光反応装置を提供する
ことを目的とする。
【0008】また本発明は、上記目的に加えて、ほぼ均
一に光を照射することができ、光照射体表面にスケール
の付着を防止することができる光反応用発光体及びそれ
を用いた光反応装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るために本発明の光反応装置に使用される光反応用発光
体は、光を全面から散乱照射する機能を有する平板状発
光体であって、その表面に光触媒が固定化されているこ
とを特徴とする。
【0010】本発明の光反応装置は、反応基質を含む反
応液を収容する反応装置内に、前記の光反応用発光体が
配置されており、その光反応用発光体へ外部から光伝送
路を通じて太陽光あるいは人工光が導入されるように構
成されていることを特徴とする。光伝送路には光ファイ
バーバンドル等を使用することができ、光分光器等によ
り各光反応用発光体に分光してもよい。
【0011】本発明の光反応装置においては、光反応用
発光体と接触する反応基質を含む反応液が流動して常に
更新されるように構成されていることを特徴とする。こ
のような反応基質を含む反応液を流動させるには、例え
ば、光反応用発光体を平行に複数個配列し、前記反応液
を強制循環させて行ってもよい。
【0012】また本発明の光反応装置においては、光反
応用発光体が回転可能に配置されることにより、該光反
応用発光体を回転させてこれと接触する反応基質を含む
反応液を撹拌して常に更新状態としてもよい。
【0013】本発明に使用する光触媒としては、二酸化
チタン(TiO2 )、酸化亜鉛などがあるが、TiO2
が安定性、分解効率、価格、毒性を考慮すると最も好ま
しい。なお前記光触媒にFeやCuのような光触媒活性
を高める金属を添加してもよいし、PtをTiO2 に担
持させて触媒活性を高めたものを使用しても良い。
【0014】本発明の光反応用発光体の材質としては、
使用する光触媒を励起できる波長の光を透過する材料で
あって、触媒の固定化条件に合う特性を有するものであ
れば、ガラス、樹脂等何でもよいが、特に、触媒を加熱
固定する必要があることから耐熱性に優れている石英ガ
ラスが最適である。また本発明の光反応用発光体は表面
にスリ加工等を施すことによって、発光体表面から光を
ほぼ均一に散乱させ、しかもそのスリ面上に形成される
光触媒の薄膜が投錨効果的に固定されるので光触媒の剥
離が防止される。
【0015】発光体にTiO2 などの光触媒を固定化す
る方法としては、発光体表面に光触媒を真空蒸着法等に
よりデポジット(沈着)させる方法、ゾル−ゲル法によ
り有機チタン化合物を出発物質として発光体表面にチタ
ン化合物をコートし、これを焼成してTiO2 薄膜を作
製する薄膜形成法などが適用できるが、本発明において
は、後者のゾル−ゲル法による薄膜形成法が光触媒の剥
離等の問題を生じることがなく特に好ましい方法であ
る。
【0016】
【作用】本発明の光反応用発光体は、例えば、その表面
をスリ加工等の光を乱照射するスリ面とすることによっ
て、人工光源や太陽光の集光装置等の光源から光ファイ
バーを用いた光ファイバーバンドル等により光反応用発
光体へ導入された光は、その光反応用発光体表面全面か
らほぼ均一に散乱放射され、光反応装置内に照射され
る。その光反応用発光体の表面には、即ち、その光放射
面であるスリ面上に光触媒が固定されているために光放
射面と光触媒はほぼ同一平面となり、光反応用発光体か
ら照射される散乱光は、その光触媒にほぼ均一に供給さ
れて散乱し、光の強さが減衰することなく光触媒の光反
応にそのまま利用されるので、光反応において光利用効
率が高いものとなり、また光反応発光体表面で均一に光
反応が行われる。
【0017】さらに本発明の光反応用発光体表面は、反
応液が循環されることにより常に更新されるような反応
液の流れが形成され、あるいはその光反応用発光体はそ
れ自体が回転し、その光反応用発光体は撹拌翼として機
能し、その表面に接触している反応液は撹拌され常に更
新が図られるので、反応液中の反応基質と触媒との接触
効率がよくなる。また、光反応用発光体の表面におい
て、スケールなどの付着が防止できる。また本発明の光
反応装置の全体の構造が単純で維持管理が容易となる。
【0018】
【実施例】本発明の実施例の代表的な例を以下に示す。
【0019】〔実施例1〕図1は本発明による光反応装
置の一例を示す概念図である。1は光反応槽であり、該
光反応槽1内に反応基質を含む反応液2が収容され、且
つ光を全面から散乱照射する機能を有する平板状発光体
3が複数個配置されている。この平板状発光体3は、反
応液2が効率よく流動できるような位置に配置されてい
る。この平板状発光体3は、石英ガラスの表面にスリ加
工が施されており、平板状発光体3の表面から光をほぼ
均一に散乱できるものである。この平板状発光体3のス
リ面には、ゾル−ゲル法により有機チタン化合物(チタ
ンテトライソプロボキサイド)がコーティングされた
後、500℃で焼成して光触媒であるTiO2 の薄膜が
形成、固定されている。前記平板状発光体3へは、光源
4(人工光源或いは太陽光集光装置)から光ファイバー
バンドル等の光伝送路5を通じて光が伝送され、光分配
器6を通して光が供給される。このように伝送された光
は平板状発光体3の表面全体から散乱発光し、平板状発
光体3の表面の光触媒に均一に光を照射できる。
【0020】光反応槽1には、反応液2を光反応槽1内
へ供給するための反応液流入部7、利用された反応液2
を光反応槽1の外へ排出するための反応液流出部8が設
けられており、前記反応液流入部7と前記反応液流出部
8には、光反応槽1の外部を反応液2が循環する循環ラ
イン9が配設されている。この循環ライン9の途中には
反応液2を強制循環させることができる循環ポンプ10
が設けられている。
【0021】循環ポンプ10により強制循環される反応
液2は、光を散乱照射している平板状発光体3の表面に
並行して流れるフローパターンとなり、平板状発光体3
の表面の光触媒に効率よく接触するとともに平板状発光
体3表面における反応液2の更新がなされ、光反応が効
率よく行われる。反応液2の流速を大きくすることによ
り、平板状発光体3表面へのスケールの付着等が防止で
き、反応液2と光触媒の接触効率も高くなる。なお反応
液2の流入部の直後に整流板等を設置し、液流れの均一
を図る構造にしてもよい。
【0022】〔実施例2〕図2は本発明による光反応装
置の別の例を示す概念図である。11は光反応槽であ
り、該光反応槽11内に反応基質を含む反応液12が収
容され、且つ該光反応槽11内には平板状発光体13が
その中心軸と一致した撹拌軸21を中心にして回転可能
に配置されている。この平板状発光体13は、前記実施
例1と同じようにして製造され、石英ガラスの表面にス
リ加工が施されることにより、平板状発光体13の表面
から光をほぼ均一に散乱照射できる。そのスリ面上に光
触媒であるTiO2 の薄膜が固定されている。
【0023】前記平板状発光体13へは、光源14(人
工光源或いは太陽光集光装置)から光ファイバーバンド
ル等の光伝送路15を通じて光が伝送され、光導入器1
9に導入される。この光導入器19において、光は固定
の光ファイバーバンドルから、モータ20により回転さ
れる撹拌軸21中に配設された光ファイバーバンドルへ
と伝送され、さらに光分配器16により分配された光が
供給される。このように伝送された光は平板状発光体1
3の表面全体から散乱発光し、平板状発光体13の表面
の光触媒に均一に光を照射できる。光反応槽11には、
反応液12を光反応槽11内へ供給するための反応液流
入部17、利用された反応液12を光反応槽11外へ排
出するための反応液流出部18が設けられている。
【0024】本実施例2の特徴は平板状発光体13はそ
の中心軸が回転することにより撹拌翼として機能し、反
応液12を効率よく流動させることができるため、反応
液12の攪拌効果を高め光触媒と反応液12中の基質と
の接触効率を高めると共に、平板状発光体12表面にお
ける反応液12の更新を図ることができる。
【0025】
【発明の効果】本発明の光反応用発光体及び光反応装置
によれば、光反応用発光体の発光面が光をほぼ均一に散
乱照射する機能を有し、且つ光の発光面と光触媒の薄膜
とが、ほぼ同一面上に形成されているので、光反応効率
がよく、光と光触媒を利用した化合物の酸化還元反応
や、排水中の有害物質の分解等の光化学反応処理の効率
が向上する。
【0026】本発明の光反応用発光体及び光反応装置に
よれば、光反応用発光体表面に接する反応液が絶えず更
新されるので、光化学反応処理の効率が向上し、発光体
表面へのスケール付着等の問題も起こりにくく長期安定
運転が可能である。更に本発明の光反応用発光体及び光
反応装置は、その構造が簡単で維持管理が容易である。
【0027】本発明の光反応用発光体はその表面がスリ
面となっているので、光を全面から散乱照射することが
でき、しかもそのスリ面上に光触媒の薄膜が固定されて
いるので、光触媒の薄膜は剥離が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光反応装置の一実施例を示す説明図で
ある。
【図2】本発明の光反応装置の他の実施例を示す説明図
である。
【符号の説明】
1,11 光反応槽 2,12 反応液 3,13 平板状発光体 4,14 光源 5,15 光伝送路 6,16 光分配器 7,17 反応液流入部 8,18 反応液流出部 9 循環ライン 10 循環ポンプ 19 光導入器 20 モータ 21 撹拌軸

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光を全面から散乱照射する機能を有する
    平板状発光体であって、その表面に光触媒が固定化され
    ていることを特徴とする光反応用発光体。
  2. 【請求項2】 前記平板状発光体の表面がスリ面となっ
    ており、そのスリ面上にTiO2 の薄膜が固定されてい
    ることを特徴とする請求項1記載の光反応用発光体。
  3. 【請求項3】 反応基質を含む反応液を収容する反応装
    置内に、請求項1又は2記載の光反応用発光体が配置さ
    れており、該光反応用発光体へ外部から光伝送路を通じ
    て太陽光あるいは人工光が導入されるように構成された
    ことを特徴とする光反応装置。
  4. 【請求項4】 前記光反応用発光体と接触する前記反応
    基質を含む反応液が流動して常に更新されるように構成
    されていることを特徴とする請求項3記載の光反応装
    置。
  5. 【請求項5】 前記光反応用発光体が回転可能に配置さ
    れることにより、該光反応用発光体と接触する前記反応
    基質を含む反応液を常に更新できることを特徴とする請
    求項3記載の光反応装置。
JP7029947A 1995-01-26 1995-01-26 光反応用発光体及び光反応装置 Pending JPH08196898A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08309202A (ja) * 1995-05-22 1996-11-26 Bridgestone Corp 光触媒体
ES2365371A1 (es) * 2011-05-16 2011-09-30 Universidad De Cantabria Fotorreactor para tratamiento de aguas contaminadas.
JP5419029B1 (ja) * 2013-05-24 2014-02-19 島根県 液体浄化装置

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