JPH1034143A - 光活性水処理剤及びその容器 - Google Patents
光活性水処理剤及びその容器Info
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- JPH1034143A JPH1034143A JP8208785A JP20878596A JPH1034143A JP H1034143 A JPH1034143 A JP H1034143A JP 8208785 A JP8208785 A JP 8208785A JP 20878596 A JP20878596 A JP 20878596A JP H1034143 A JPH1034143 A JP H1034143A
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Landscapes
- Physical Water Treatments (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 家庭用風呂水、水泳プ−ル、排水浄化層等の
水処理に当たって、光触媒に対して可視光線を利用する
ことに着目し、紫外線ランプによる照射の必要をなくし
て、極めて簡潔な装置で一般家庭や小規模事業所等にも
適用可能とする。 【解決手段】 本発明光活性水処理剤は、紫外線領域に
光活性を有する酸化チタンの粉末と、可視光線領域に光
活性を有する酸化鉄の粉末とを混合し、該混合粉末を加
熱焼成して構成される。
水処理に当たって、光触媒に対して可視光線を利用する
ことに着目し、紫外線ランプによる照射の必要をなくし
て、極めて簡潔な装置で一般家庭や小規模事業所等にも
適用可能とする。 【解決手段】 本発明光活性水処理剤は、紫外線領域に
光活性を有する酸化チタンの粉末と、可視光線領域に光
活性を有する酸化鉄の粉末とを混合し、該混合粉末を加
熱焼成して構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用風呂水、水
泳プ−ル、排水浄化槽等に対し、有機物や微生物の殺菌
処理、及び消臭処理に有効な光活性を有する処理剤に関
する。
泳プ−ル、排水浄化槽等に対し、有機物や微生物の殺菌
処理、及び消臭処理に有効な光活性を有する処理剤に関
する。
【０００２】
【従来の技術】光触媒は、一定波長の光を吸収すると電
子励起状態となり、水中で酸化還元反応を惹起し、殺菌
作用を発揮することが知られている。そこで従来、浴槽
等に光触媒を利用した例として、循環ろ過装置（特開平
５−１２３６９９）があり、その概要は、微生物を膜形
成した微生物ろ過槽とランプの光を受けた光触媒が殺菌
力を有する殺菌槽とを水の流れ方向に順に配設すること
により、フィルタの交換頻度を大幅に減少し、長期間の
使用を可能にするものである。
子励起状態となり、水中で酸化還元反応を惹起し、殺菌
作用を発揮することが知られている。そこで従来、浴槽
等に光触媒を利用した例として、循環ろ過装置（特開平
５−１２３６９９）があり、その概要は、微生物を膜形
成した微生物ろ過槽とランプの光を受けた光触媒が殺菌
力を有する殺菌槽とを水の流れ方向に順に配設すること
により、フィルタの交換頻度を大幅に減少し、長期間の
使用を可能にするものである。
【０００３】しかし、一般に光触媒の活性となる照射光
の波長域は紫外線領域にあり、例えば酸化チタンでは３
８８ｎｍの紫外線領域にあり、上述の如く、紫外線のラ
ンプ照射が必要となり、ランプを照射する殺菌槽を別途
設けて循環させる等の複雑な工程を要するものとなる。
従って、装置が大型で複雑となり、経済的に高価なもの
となり、一般家庭や小規模事業所、工場等での使用には
困難になる。
の波長域は紫外線領域にあり、例えば酸化チタンでは３
８８ｎｍの紫外線領域にあり、上述の如く、紫外線のラ
ンプ照射が必要となり、ランプを照射する殺菌槽を別途
設けて循環させる等の複雑な工程を要するものとなる。
従って、装置が大型で複雑となり、経済的に高価なもの
となり、一般家庭や小規模事業所、工場等での使用には
困難になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者は、斯
かる水処理に当たって、光触媒に対して可視光線を利用
することに着目し、紫外線ランプによる照射の必要をな
くして、極めて簡潔な装置で一般家庭や小規模事業所等
にも適用可能な手段を提供しようとするものである。
かる水処理に当たって、光触媒に対して可視光線を利用
することに着目し、紫外線ランプによる照射の必要をな
くして、極めて簡潔な装置で一般家庭や小規模事業所等
にも適用可能な手段を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化チタンに
よる酸化還元作用を利用し、且つ、その際、紫外線に代
えて一般に利用可能な可視光線によって光活性が導ける
よう鋭意研究を重ねた結果、酸化チタンと酸化鉄とを組
合わせることによって、可視領域でも光活性することを
見い出し本発明を完成させたものである。
よる酸化還元作用を利用し、且つ、その際、紫外線に代
えて一般に利用可能な可視光線によって光活性が導ける
よう鋭意研究を重ねた結果、酸化チタンと酸化鉄とを組
合わせることによって、可視領域でも光活性することを
見い出し本発明を完成させたものである。
【０００６】本発明に使用する光触媒は、酸化チタンＴ
ｉＯ2を選ぶ。これは、酸化チタンは一般に入手容易で
あると共に、励起光の波長が３８８ｎｍと、ＳｎＯ2等
と比較すると長波長側にあり、低エネルギ−で励起する
からである。該酸化チタンにバンドキャップ以上のエネ
ルギ−を有する光を照射すると、価電子帯から伝導帯へ
電子が励起され、伝導帯に電子が価電子帯に正孔が生
じ、光励起される。そして、バンドキャップが３．２ｅ
Ｖであり、電子と正孔の再結合がにくく、再結合による
失活率が小さいという特質を有する。該酸化チタンはル
チル型よりアナタ−ゼ型を用いる。これは、バンドキャ
ップが、アナタ−ゼ型の方が３．２３ｅＶで、ルチル型
の３．０２ｅＶより大きく、光吸収により生成した電子
と正孔のエネルギ−が大きく、電子と正孔との再結合が
起こりがたいためである。しかし、該酸化チタンは、太
陽光の約２％程度しか吸収できず、可視光線の利用効率
が悪い。
ｉＯ2を選ぶ。これは、酸化チタンは一般に入手容易で
あると共に、励起光の波長が３８８ｎｍと、ＳｎＯ2等
と比較すると長波長側にあり、低エネルギ−で励起する
からである。該酸化チタンにバンドキャップ以上のエネ
ルギ−を有する光を照射すると、価電子帯から伝導帯へ
電子が励起され、伝導帯に電子が価電子帯に正孔が生
じ、光励起される。そして、バンドキャップが３．２ｅ
Ｖであり、電子と正孔の再結合がにくく、再結合による
失活率が小さいという特質を有する。該酸化チタンはル
チル型よりアナタ−ゼ型を用いる。これは、バンドキャ
ップが、アナタ−ゼ型の方が３．２３ｅＶで、ルチル型
の３．０２ｅＶより大きく、光吸収により生成した電子
と正孔のエネルギ−が大きく、電子と正孔との再結合が
起こりがたいためである。しかし、該酸化チタンは、太
陽光の約２％程度しか吸収できず、可視光線の利用効率
が悪い。
【０００７】そこで、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）を用いる。酸
化鉄は、バンドキャップ２．３ｅＶで、励起に必要な光
波長が５３９ｎｍであり、可視光線領域に波長域があ
り、太陽光の利用が可能になる。又、該酸化鉄は、酸素
原子当たりの生成熱が−△Ｈ＝７５ｋｃａｌ程度であ
り、鉄と酸素との結合がそれ程強くないため、触媒表面
上で活性酸素が酸化還元反応を起こしやすい性質を有し
ている。しかし、バンドキャップ２．３ｅＶで、酸化チ
タンと比較するとエネルギ−が小さく、電子と正孔の再
結合が起こり易く、失活し易い傾向にある。
化鉄は、バンドキャップ２．３ｅＶで、励起に必要な光
波長が５３９ｎｍであり、可視光線領域に波長域があ
り、太陽光の利用が可能になる。又、該酸化鉄は、酸素
原子当たりの生成熱が−△Ｈ＝７５ｋｃａｌ程度であ
り、鉄と酸素との結合がそれ程強くないため、触媒表面
上で活性酸素が酸化還元反応を起こしやすい性質を有し
ている。しかし、バンドキャップ２．３ｅＶで、酸化チ
タンと比較するとエネルギ−が小さく、電子と正孔の再
結合が起こり易く、失活し易い傾向にある。
【０００８】そこで、酸化チタンと酸化鉄の両者を混合
し、その混合割合は、酸化チタン１００部に対し、酸化
鉄を３〜７０部程度とし、これに焼成に必要な結合剤等
を加えた配合とする。３部以上としたのは、これ以下で
は酸化鉄の効果が少ないからであり、７０部以下とした
のは、これ以上では酸化鉄が過剰となり酸化チタンの活
性が失われるからである。これを６００〜１３００℃程
度の温度で、２〜４時間程度の焼成条件で焼成し、粒状
又は塊状等の適当な形状とする。
し、その混合割合は、酸化チタン１００部に対し、酸化
鉄を３〜７０部程度とし、これに焼成に必要な結合剤等
を加えた配合とする。３部以上としたのは、これ以下で
は酸化鉄の効果が少ないからであり、７０部以下とした
のは、これ以上では酸化鉄が過剰となり酸化チタンの活
性が失われるからである。これを６００〜１３００℃程
度の温度で、２〜４時間程度の焼成条件で焼成し、粒状
又は塊状等の適当な形状とする。
【０００９】次に、該処理剤を入れる容器１は、図１に
示す如く、容器の上部に発泡材等を封入して空気層２を
形成し、その下にチップ状の本発明処理剤４を充填し、
その充填した処理剤の付近には自然光の照射を可能にす
る窓３を穿設する。即ち、上記焼結体を粒状又は塊状の
まま水中に投入したのでは、自重で水中に沈下してしま
い、太陽光等の自然光の照射を受ける効率が極端に悪く
なる。そこで、本発明処理材は可視光線領域での光活性
を特徴とするので、その可視光線−太陽光−等の自然光
を受け得るようにしたものである。尚、この自然光と
は、あらためて照射ランプ等の装置を要しないという意
味であり、太陽光のほか室内の蛍光灯や電球からの光も
含むものである。又、空気層２とは、容器全体の比重を
軽減させるもので、空気を内包した発泡材又は空気を密
閉させた構造でも良い。
示す如く、容器の上部に発泡材等を封入して空気層２を
形成し、その下にチップ状の本発明処理剤４を充填し、
その充填した処理剤の付近には自然光の照射を可能にす
る窓３を穿設する。即ち、上記焼結体を粒状又は塊状の
まま水中に投入したのでは、自重で水中に沈下してしま
い、太陽光等の自然光の照射を受ける効率が極端に悪く
なる。そこで、本発明処理材は可視光線領域での光活性
を特徴とするので、その可視光線−太陽光−等の自然光
を受け得るようにしたものである。尚、この自然光と
は、あらためて照射ランプ等の装置を要しないという意
味であり、太陽光のほか室内の蛍光灯や電球からの光も
含むものである。又、空気層２とは、容器全体の比重を
軽減させるもので、空気を内包した発泡材又は空気を密
閉させた構造でも良い。
【００１０】上記本発明の処理剤を封入した容器を浴槽
及び処理槽に浮かべると、水中では水を反応対象とし
て、酸化チタンによる酸化還元反応が起こされるが、そ
の反応は、下記の如くに、考えられる。
及び処理槽に浮かべると、水中では水を反応対象とし
て、酸化チタンによる酸化還元反応が起こされるが、そ
の反応は、下記の如くに、考えられる。
【化１】 浴槽中に有機物が存在する場合には、上記ＯＨラジカル
種により酸化され、水や炭酸ガスに分解され、有機物が
酸化分解される。
種により酸化され、水や炭酸ガスに分解され、有機物が
酸化分解される。
【００１１】又、酸化チタンには殺菌作用が発揮され、
浴中に微生物が存在する場合には、これが殺菌される。
この殺菌のメカニズムは明確でないが、細胞内の補酵素
の酸化による呼吸阻害が原因と考えられているが、これ
により細菌等の微生物の増殖が抑制され、浴槽中のヌメ
リ等が解消される。又、臭い成分が存在する場合にも、
当該酸化作用によって、アンモニア、硫化水素等の有臭
成分が無臭化される。
浴中に微生物が存在する場合には、これが殺菌される。
この殺菌のメカニズムは明確でないが、細胞内の補酵素
の酸化による呼吸阻害が原因と考えられているが、これ
により細菌等の微生物の増殖が抑制され、浴槽中のヌメ
リ等が解消される。又、臭い成分が存在する場合にも、
当該酸化作用によって、アンモニア、硫化水素等の有臭
成分が無臭化される。
【００１２】さて、上記主に酸化チタンの光励起による
反応の際に、該酸化チタンは太陽光の約２％程度しか吸
収できず、可視光線の利用効率が極めて悪い。しかし、
酸化鉄は、励起に必要な光波長が５３９ｎｍであり、可
視光線領域に波長域があるので、酸化鉄が太陽光の照射
を受けて励起し、その励起エネルギ−が隣接する酸化チ
タン側にも影響を与える。この結果、照射ランプ等の照
射装置を要することなく、太陽光又は蛍光灯等の一般に
存在する光を利用して光触媒を活性化させることができ
る。又、一旦励起された触媒は、酸化鉄だけの場合は電
子と正孔とが再結合して失活し易い傾向にあるが、バン
ドキャップの大きな酸化チタンの存在によってそれが補
われ、活性状態が維持される。
反応の際に、該酸化チタンは太陽光の約２％程度しか吸
収できず、可視光線の利用効率が極めて悪い。しかし、
酸化鉄は、励起に必要な光波長が５３９ｎｍであり、可
視光線領域に波長域があるので、酸化鉄が太陽光の照射
を受けて励起し、その励起エネルギ−が隣接する酸化チ
タン側にも影響を与える。この結果、照射ランプ等の照
射装置を要することなく、太陽光又は蛍光灯等の一般に
存在する光を利用して光触媒を活性化させることができ
る。又、一旦励起された触媒は、酸化鉄だけの場合は電
子と正孔とが再結合して失活し易い傾向にあるが、バン
ドキャップの大きな酸化チタンの存在によってそれが補
われ、活性状態が維持される。
【００１３】又、その際、処理剤を容器によって浮遊状
態に置くと、窓から太陽光、蛍光灯等の自然光の照射を
受け易くなり、又、浴槽等では比較的高温の湯に接触す
るので熱エネルギ−の供給を受けやすく、触媒活性の条
件を高めることができる。
態に置くと、窓から太陽光、蛍光灯等の自然光の照射を
受け易くなり、又、浴槽等では比較的高温の湯に接触す
るので熱エネルギ−の供給を受けやすく、触媒活性の条
件を高めることができる。
【００１４】
【実施例１】下記の配合を基に、焼成温度９８０℃で、
３時間焼成し、５ｍｍφ×１０ｍｍで厚み２ｍｍの中空
円筒形のチップを作製した。 配合 酸化チタン粉末： １００ｋｇ 酸化鉄粉末 ： １００ｋｇ ＰＶＡ ： ５ｋｇ
３時間焼成し、５ｍｍφ×１０ｍｍで厚み２ｍｍの中空
円筒形のチップを作製した。 配合 酸化チタン粉末： １００ｋｇ 酸化鉄粉末 ： １００ｋｇ ＰＶＡ ： ５ｋｇ
【００１５】
【試験例１】上記実施例１で作製したチップ３０個を容
器に封入し、家庭用浴槽に浮かべ、その浴槽内の水の変
化を経時的に測定及び観察した。その結果、表１の通り
であった。尚、試験の方法は以下の通りとした。通常の
利用方法で毎日風呂を沸し、その際、お湯を抜かずに補
給水のみで再度沸して入浴した。採水は一昼夜経過した
後朝に上層から採取し、測定時の水温は３５℃であっ
た。ｐＨ，ＯＲＰ，ＥＣ（電導率）は、計測器−ＨＯＲ
ＩＢＡ ＥＳ−１４，Ｄ−１３で測定した。
器に封入し、家庭用浴槽に浮かべ、その浴槽内の水の変
化を経時的に測定及び観察した。その結果、表１の通り
であった。尚、試験の方法は以下の通りとした。通常の
利用方法で毎日風呂を沸し、その際、お湯を抜かずに補
給水のみで再度沸して入浴した。採水は一昼夜経過した
後朝に上層から採取し、測定時の水温は３５℃であっ
た。ｐＨ，ＯＲＰ，ＥＣ（電導率）は、計測器−ＨＯＲ
ＩＢＡ ＥＳ−１４，Ｄ−１３で測定した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【試験例２】
【００１９】小型合併浄化槽１０人槽（２０ｐｐｍ）、
利用８人、便器２個の店舗併用住宅に、本発明処理剤で
実施例１で作製したチップ１２０ｇをセットし、アンモ
ニア、硫化水素濃度等の経時変化を測定した。
利用８人、便器２個の店舗併用住宅に、本発明処理剤で
実施例１で作製したチップ１２０ｇをセットし、アンモ
ニア、硫化水素濃度等の経時変化を測定した。
【００２０】
【表３】
【００２１】この結果、２週間経過頃から、アンモニ
ア、硫化水素の濃度が激減し、殆ど臭いを感じない程度
になっり、ＳＳ，ＢＯＤの見地からも水質が改善されて
いるのが判る。
ア、硫化水素の濃度が激減し、殆ど臭いを感じない程度
になっり、ＳＳ，ＢＯＤの見地からも水質が改善されて
いるのが判る。
【００２２】
【発明の効果】以上の構成に基づく本発明は、家庭用浴
槽やプ−ル水槽の水に発生する水垢や細菌等の微生物の
繁殖を抑制でき、又、浄化槽等の悪臭成分を無臭化する
ことができ、その際、ランプ等の照射装置を要すること
なく自然光で光励起させることができるので、単に容器
に充填して浮かべれば良く、極めて簡潔な装置で処理す
ることできるという優れた効果を奏する。
槽やプ−ル水槽の水に発生する水垢や細菌等の微生物の
繁殖を抑制でき、又、浄化槽等の悪臭成分を無臭化する
ことができ、その際、ランプ等の照射装置を要すること
なく自然光で光励起させることができるので、単に容器
に充填して浮かべれば良く、極めて簡潔な装置で処理す
ることできるという優れた効果を奏する。
【図１】本発明容器の縦断側面図。
１ 容器 ２ 空気層 ３ 窓 ４ 処理剤
Claims (2)
- 【請求項１】 紫外線領域に光活性を有する酸化チタン
の粉末と、可視光線領域に光活性を有する酸化鉄の粉末
とを混合し、該混合粉末を加熱焼成したことを特徴とす
る光活性水処理剤。 - 【請求項２】 酸化チタンと酸化鉄との混合割合を、酸
化チタン１００部に対し、酸化鉄を３〜７０部とした請
求項１記載の光活性水処理剤。 【請求項２】 紫外線領域に光活性を有する酸化チタン
の粉末と、可視光線領域に光活性を有する酸化鉄の粉末
とを混合し、該混合粉末を加熱焼成したことを特徴とす
る光活性水処理剤を封入し、器内の一部に空気層を形成
して容器全体を水中で浮遊可能とし、該処理剤の付近に
自然光の採取可能な窓を形成した容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8208785A JPH1034143A (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 光活性水処理剤及びその容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8208785A JPH1034143A (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 光活性水処理剤及びその容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1034143A true JPH1034143A (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=16562074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8208785A Pending JPH1034143A (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 光活性水処理剤及びその容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1034143A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4643826A (en) * | 1981-04-13 | 1987-02-17 | Guinard De Separation | Filtration apparatus comprising endless belts passing between clamping plates |
-
1996
- 1996-07-19 JP JP8208785A patent/JPH1034143A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4643826A (en) * | 1981-04-13 | 1987-02-17 | Guinard De Separation | Filtration apparatus comprising endless belts passing between clamping plates |
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|---|---|---|---|
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