JPH09290165A - 光触媒体及びこれを用いた水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光触媒により水中の汚染物質を分解除去する光
触媒体の製造工程を簡単にするとともに、触媒粒子の保
持の安定化を図る。 【解決手段】汚染物質を酸化分解する光触媒の粉末１ｂ
と、水中から光触媒体を磁気的に分離・回収するための
磁性体の粉末１ｃと、バインダとしてのフッ素樹脂の粉
末１ａとを混合攪拌し、これを圧延した後に細片に裁断
して光触媒体１を形成する。製造が簡単であるととも
に、フッ素樹脂は光触媒の酸化作用に対して安定であ
り、触媒粒子１ｂが離脱・流出することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光触媒の酸化力
を利用して、水中の汚染物質（有機塩素化合物など）を
除去するための光触媒体、及びこれを用いた水処理方法
に関し、特に汚水浄化後の光触媒体の回収を容易にした
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】トリクロロエテンやテトラクロロエテン
などの有機塩素化合物は各種産業で脱脂剤や洗浄液とし
て多量に使用されているが、これらの有機塩素化合物は
人体に有害であり、これによる飲料水の汚染などの環境
汚染が社会問題になっている。この有機塩素化合物の分
解方法として最近研究が盛んなのが、光触媒による分解
である。これは光触媒に光を照射したときに生じる強力
な酸化力で分解しようとするものであり、光触媒として
TiO₂、ZnO 、RuO₂、WO₃ などが利用可能であるが、安全
性、安定性の点から、TiO₂が用いられることが多い。

【０００３】この光触媒による水処理では、汚染物質と
光触媒との接触効率を高く維持しつつ、処理水から光触
媒をいかに分離回収するかがポイントになる。例えば光
触媒を粉末の状態で用いると、汚染物質との接触効率は
増大するが、光触媒は沈降しにくく、分離回収のための
沈澱池も大きくなる。

【０００４】これに対し、特開平４−３７１２３３号で
は、核微粒子内に塊状及び／又は分散状に磁性体を内包
させ、その表面に光照射で励起される触媒粒子を結合さ
せた光触媒を提案している。核粒子とはナイロン１２な
どの合成樹脂で形成した粒子径30〜100 μ程度の塊であ
り、これに磁性体を10〜50μの塊にして内包させ、ある
いは粒状の磁性体を樹脂中に混練させて分散させてい
る。そして、この核粒子に触媒粒子をを固着させるに
は、接着剤を用いると光触媒の表面が接着剤で覆われて
しまうことから、核粒子表面に触媒粒子を打ち込んで活
性を保持したまま結合させるのが望ましいとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平４−３７１
２３３号に示された光触媒は確かに処理水との接触性が
高く、かつ電磁石により容易に分離回収されるが、以下
に示す問題がある。まず、光触媒体の製造工程が複雑で
あるということである。すなわち、磁性体を内包又は分
散させた核粒子を製造した後、更にその表面に触媒粒子
を特殊な装置で打ち込まなければならない。

【０００６】次に、核粒子の材質として開示されている
ナイロン１２などは光触媒により分解されるということ
である。そのため、核粒子からの触媒粒子の離脱、流出
が発生し、光触媒体の機能が次第に低下する可能性があ
る。そこで、この発明の課題は、処理水との良好な接触
性を保ち、かつ分離回収が容易でありながら製造工程が
簡単であり、更に光触媒により分解されることなく長期
間安定した性能を維持できる光触媒体、及びこれを用い
た水処理方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、光触媒粉末のバインダとしてフッ素樹
脂を用い、更にこれに処理水からの分離回収機能を付加
するための磁性体あるいは比重調整材を添加して、細片
状の光触媒体を構成するものとする。すなわち、この発
明の光触媒体は、光触媒、磁性体あるいは比重調整材及
びフッ素樹脂の粉末を混合、圧延、裁断して細片状に形
成したものとする。

【０００８】フッ素樹脂は、耐薬品性、耐環境性に優れ
ており、光触媒の持つ強力な酸化力にも劣化することが
なく、疏水性であるため耐水性も高い。また、圧力をか
けることで任意の形状のものが成形できる。更に、光触
媒との親和性が低く、光触媒の表面活性がフッ素樹脂の
存在により阻害されることが少ない。従って、フッ素樹
脂と光触媒の粉末を混合、圧延して例えばシート状と
し、これを更に裁断して細片状に形成することにより、
処理水と光触媒との接触性が良好で活性が高く、かつ寿
命信頼性に優れた光触媒体が得られる。

【０００９】そして、フッ素樹脂は光触媒粉末に限ら
ず、粉体あるいは微粒子体であれば何でも混合して成形
体が製造可能であることから、この光触媒体に磁性体の
粉末を添加して磁性を持たせることにより、汚染物質を
含む処理水に光触媒体を攪拌混合し、光触媒体に光を照
射して汚染物質を酸化分解するとともに、光触媒体を磁
気分離手段で吸着して処理水から分離回収でき、また比
重調整材を添加して光触媒体の比重を処理水よりも小さ
く、あるいは大きく設定することにより、浮上分離又は
沈降分離手段により処理水から分離回収することが可能
となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。光触媒体は光触媒、磁性体あるいは比重調整
材、及びこれらのバインダとしてのフッ素樹脂で構成さ
れる。まず、光触媒としてはTiO₂、ZnO 、RuO₂、WO₃ な
どが利用可能であるが、環境に対する安全性や寿命安定
性の面からTiO₂が最も好ましい。なお、光触媒の表面に
Ptを担持させることにより触媒活性を高めることが知ら
れているが、このような活性向上のための貴金属などの
添加物を担持させた光触媒もこの発明で使用可能であ
り、光触媒や添加物の種類は限定されない。

【００１１】次に、磁性体には、フェライト、ニッケ
ル、コバルトなどの強磁性材料が用いられる。また、比
重調整材は、浮上分離の場合には中空ガラスビーズなど
の比重の小さいもの、沈降分離の場合は中実ガラスビー
ズや砂粒子などの比重の大きいものが用いられる。フッ
素樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレンが
好適である。

【００１２】これらの材料を用いて、以下のようにして
光触媒体を製造する。まず、光触媒粉末（粒子径は例え
ば７〜50nm）、及び磁性体粉末（同 100μm 程度）ある
いは比重調整材粉末（同数十〜数百μm ）を混合する。
次いで、これにフッ素樹脂粉末（粒子径は例えば 0.3μ
m 程度）を加え、再び攪拌混合する。その後、ローラに
より圧延成形し、例えば厚さ 0.1〜1.0mm 程度のシート
を形成する。そして、このシートを適当な大きさ、例え
ば１〜10mm角程度に裁断して光触媒体とする。

【００１３】バインダとしてのフッ素樹脂の量は５〜90
％の範囲で選択できるが、汚染物質の分解に直接関与す
る光触媒の量を確保するためには、成形できる範囲でな
るべく少なくすることが望ましい。また、磁性体は１〜
40％とし、比重調整材は処理水の攪拌動力を少なくする
ためには水の比重に近い値になるように添加するのが望
ましいが、浮上あるいは沈降の効率も考慮して決定され
る。

【００１４】図１は光触媒体の内部構造を示す拡大図で
ある。光触媒体１は多孔質であり、部分的に互いに結合
したフッ素樹脂粒子１ａが立体的な網目状の構造体を形
成し、その間隙中に光触媒粒子１ｂ及び磁性体あるいは
比重調整材の粒子１ｃが保持されている。フッ素樹脂と
磁性体あるいは比重調整材との親和性は低く、上記各粒
子１ａ〜１ｃは光触媒体１内で単に機械的に集合してい
るに過ぎず、光触媒表面の活性はフッ素樹脂によってそ
れほど阻害されない。

【００１５】図２は磁気分離手段を備えた水処理装置の
概略構成図である。有機塩素化合物を含む処理水は給水
ポンプ２により反応槽３に導かれ、モータ４で駆動され
る攪拌装置５により磁性体が添加された光触媒体１と攪
拌混合され、槽内の紫外線ランプ６から光照射を受けた
光触媒により有機塩素化合物を分解除去される。浄化さ
れた水は常時は排水路７に通じる三方電磁弁８を介して
排水される。その際、槽外に流出した光触媒体１は、磁
気分離器９に吸着分離される。磁気分離器９は外周に図
示しない電磁コイルを有する円筒状の電磁石からなり、
磁性体を含む光触媒体１を内周壁面に吸着する。吸着さ
れた光触媒体１は、適宜の時期に給水ポンプ２を停止し
て三方電磁弁８を循環路１０側に切り換え、磁気分離器
９の励磁電源を遮断し、回収ポンプ１１を起動して水を
図の左回りに循環させることにより、反応槽３内に回収
される。

【００１６】図３は浮上分離手段を備えた水処理装置の
概略構成図である。反応槽３内での水処理までは図２の
装置と同じであるが、比重調整材が添加されて比重が水
より軽い例えば 0.9とされた光触媒体１は、浄化された
水が浮上分離槽１２を通過する際にその天井部に浮上し
て分離される。分離された光触媒体１は図２の場合と同
様、回収ポンプ１１により槽内に回収される。また、図
４は沈降分離手段を備えた水処理装置の概略構成図であ
る。比重調整材により比重が例えば 1.1とされた光触媒
体１は、浄化された水が沈降分離槽１３を通過する際に
その底部に沈降して分離され、回収ポンプ１１により回
収される。

【００１７】

【発明の効果】この発明によれば、フッ素樹脂をバイン
ダとして用いることにより、光触媒及び磁性体あるいは
比重調整材の粉末にフッ素樹脂の粉末を加えて攪拌混合
の上、圧延、裁断するという簡単な工程で光触媒体を製
造できるとともに、光触媒粒子が活性を阻害されること
なく安定的に保持される。また、上記磁性体や比重調整
材の添加により、磁気分離手段あるいは浮上分離ないし
は沈降分離手段を用いて容易確実に光触媒体の分離回収
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示す光触媒体の内部構
造図である。

【図２】図１の光触媒体を磁気分離手段により分離回収
する水処理装置の概略構成図である。

【図３】図１の光触媒体を浮上分離手段により分離回収
する水処理装置の概略構成図である。

【図４】図１の光触媒体を重力沈降手段により分離回収
する水処理装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１ 光触媒体 １ａ フッ素樹脂粒子 １ｂ 光触媒粒子 １ｃ 磁性体又は比重調整材粒子 ２ 給水ポンプ ３ 反応槽 ５ 攪拌装置 ６ 紫外線ランプ ７ 排水路 ８ 三方電磁弁 ９ 磁気分離器 １１ 回収ポンプ １２ 浮上分離槽 １３ 沈降分離槽

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光触媒、磁性体及びフッ素樹脂の粉末を混
   合、圧延、裁断して細片状に形成したことを特徴とする
   光触媒体。
2. 【請求項２】光触媒、比重調整材及びフッ素樹脂の粉末
   を混合、圧延、裁断して細片状に形成したことを特徴と
   する光触媒体。
3. 【請求項３】汚染物質を含む処理水に請求項１記載の光
   触媒体を攪拌混合し、前記光触媒体に光を照射して前記
   汚染物質を酸化分解するとともに、前記光触媒体を磁気
   分離手段により前記処理水から分離回収することを特徴
   とする水処理方法。
4. 【請求項４】汚染物質を含む処理水に請求項２記載の光
   触媒体を攪拌混合し、前記光触媒体に光を照射して前記
   汚染物質を酸化分解するとともに、前記光触媒体を浮上
   分離又は沈降分離手段により前記処理水から分離回収す
   ることを特徴とする水処理方法。