JP3812968B2

JP3812968B2 - Photocatalyst cartridge

Info

Publication number: JP3812968B2
Application number: JP10349096A
Authority: JP
Inventors: 一浩北村; 竜司増田; 孝一川島
Original assignee: Nippon Muki Co Ltd
Current assignee: Nippon Muki Co Ltd
Priority date: 1996-03-31
Filing date: 1996-03-31
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2016-03-31
Also published as: JPH09267043A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紫外線照射ランプからの紫外線を光触媒に照射して、光触媒に処理流体を接触させることで、光触媒の作用により液中及び気体中の有機物や有機塩素化合物又は悪臭原因物質等を分解する光触媒反応装置に使用される光触媒カートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光触媒反応装置としては、液中の有機物や有機塩素化合物等の分解に、光触媒である酸化チタンの粉末を処理液中に分散させて利用するものがある。この種の装置としては、例えば、特公平４−１７０９８号公報に記載されているように、１０μｍ〜５ｍｍの粒子径をもつ粒子、１μｍ〜５ｍｍの直径をもつ繊維、または１〜１０μｍの厚みと５ｍｍの最大幅を有するフレークの表面に光触媒を被覆したものを用いている。また気体中の悪臭等を分解処理する装置の場合には、クロス、基板、反応槽内壁面等に光触媒を担持させたものがある（例えば特開平３−１５７１２５号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光触媒を処理液中に分散させたものは、特に粒子が細かい酸化チタンの粉末の場合には処理液からの分離が技術的に難しい。また、光触媒反応装置に配置された光触媒は、反応容器内に直接配置するようにしているため、光触媒の交換が不便であるという不都合を有している。また特開平３−１５７１２５号公報に記載のものは、光触媒の担持体が平板状であるため、反応容器への光触媒の充填量が少なく、処理流体が光触媒に接触する面積も少ないため分解効率が低いという問題があった。
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、装置内に於ける光触媒の効率を向上させ、取扱いを容易にすることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の光触媒カートリッジは、多孔体に光触媒を担持させた光触媒担持体と前記光触媒担持体の中心部に配置した間隔保持材とを処理流体の流れ方向に沿って交互に多段積層し、光源が容器外部にある反応容器に装脱着可能となるようにしたことを特徴とする。
また、本発明の光触媒カートリッジは、光源の挿通用穴を設けた多孔体に光触媒を担持させた光触媒担持体と前記光触媒担持体の少なくとも外縁部に配置した間隔保持材とを処理流体の流れ方向に沿って交互に多段積層し、光源が容器内部にある反応容器に装脱着可能となるようにしたことを特徴とする。
また、請求項３に記載の本発明の光触媒カートリッジは、請求項１または２記載の光触媒カートリッジにおいて、処理流体の流入側にフィルタを設けたことを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明の光触媒カートリッジは、請求項１から請求項３のいずれかに記載の光触媒カートリッジにおいて、光触媒担持体を織布又は不織布で構成したことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、光触媒担持体と間隔保持材とを交互に積層し、処理流体の流れに沿って多段の通過面が形成できるように積層配置したことで、処理流体の流れ抵抗を大きくすることなく処理流体と光触媒担持体との接触面積を大きくできる。また光源が容器内部にある内部照射タイプの光触媒反応装置の場合には、間隔保持材を光触媒担持体の外縁部に配置した光触媒カートリッジを用い、また光源が容器外部にある外部照射タイプの光触媒反応装置の場合には、間隔保持材を光触媒担持体の中心部に配置した光触媒カートリッジを用いれば、紫外線が光触媒に効率よく当たるため、活性化される光触媒の活性点を増加することができる。
【０００６】
ここで光触媒を担持させる多孔体としては、織布又は不織布を用いることが好ましく、より具体的にはガラスクロス、ケブラー繊維（芳香族ポリアミド繊維）クロス、フッ素樹脂クロス等が挙げられるが、処理流体が容易にその面を通過でき、且つ光触媒を担持でき、且つ処理流体中に溶出する成分を含んでいなければその種類は限定されるものではない。またクロスとしては、目開きが０．５〜２．５ｍｍ、ピッチが１．５〜４ｍｍ、厚さが０．３５〜０．７ｍｍ程度のものが好ましい。
【０００７】
また、光触媒としては、ＴｉＯ₂、ＺｎＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣｄＳ等の無機酸化物が挙げられ、添加物としてＰｔ、Ｎｉ、Ｒｈ等を添加してもよい。また、光触媒の担持方法は特に限定されるものではないが、例えば特開平５−９７２８０号公報による薄膜の形成法を用いて担持させるのが好ましく、一般には５〜５０ｇ／ｍ²程度の光触媒をクロスに担持させる。
また間隔保持材としては、２〜３０ｍｍの高さを有し処理流体の流れと紫外線を遮らない形状であれば良く、特に限定されるものではない。ただし、カートリッジ軸部に紫外線ランプを配する場合、間隔保持材は光触媒担持体の少なくとも外縁部に位置するような枠型が好ましいが、全面に開孔を設けた多孔板でも良い。
また紫外線ランプをカートリッジ外部に配する場合、間隔保持材は光触媒担持体の中心部に配してリング状とすることが好ましいが、多孔板でも無孔板でも良い。また光触媒担持体と間隔保持材の固定方法は、外部照射タイプでは固定棒により固定し、内部照射タイプは枠体に組み込むことが好ましいがこれに限定されるものではない。また材質としては、ステンレスやフッ素樹脂等が挙げられるが機械的に安定であり、処理流体中に溶出する成分が含まれていないものであれば良くその種類は特に限定されるものではないが、紫外線反射率の高いものが好ましい。
また光触媒をカートリッジ化することで、光触媒はカートリッジごと交換することで取り替えることができる。
【０００８】
【実施例】
次に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例による光触媒カートリッジを用いた有機物分解装置の断面図、図２は同光触媒カートリッジの半断面側面図、図３は図２のＡ−Ａ′線断面図である。
図１に示すように反応容器１はその上端側面に流入口２を、その底面には排出口３を有しており、反応容器１の上端は蓋４になっている。この蓋４は、開閉可能となっており、カートリッジ５を反応容器１に装脱着できる。紫外線ランプ６はカートリッジ５の中心部に配されカートリッジ５の内側より紫外線を光触媒に照射する構成となっている。
【０００９】
次にこのカートリッジ５の構成について図２、図３を用いて説明する。
図に示すように、カートリッジ５は、光触媒を担持させた光触媒担持体５ａと間隔保持材５ｂとを処理流体の流れ方向に沿って交互に多段に積層してなる。また、光触媒担持体５ａと間隔保持材５ｂとは、多段の通過面を形成するようにアクリル樹脂製の枠体５ｃに組み込まれている。このとき、光触媒担持体５ａは、目開きクロスとして目開きが１．５ｍｍ、ピッチが４ｍｍ、厚さが０．６３ｍｍのガラスクロスを用い、これに光触媒としてＴｉＯ₂を１４．７ｇ／ｍ²担持させ中心部に紫外線ランプ６の挿通用穴５ｆを設けた方形状に加工している。また間隔保持材５ｂは、高さ１０ｍｍ、寸法１７０×１７０ｍｍ、厚さ２ｍｍの枠型をしている。また枠体５ｃは、２００×２００ｍｍ、長さ５５０ｍｍの角柱形状をしている。カートリッジ５の片面には、フィルタ５ｄを設けており処理流体中に含まれるゴミを透過する。また枠体５ｃの底部には多数の穴５ｅを配している。なお、光触媒担持体５ａの外形寸法は、間隔保持材５ｂの外形寸法よりも、若干大きくても小さくても構わない。ただし、間隔保持材５ｂの外形寸法よりも大きい光触媒担持体５ａの外縁部は、紫外線ランプ６の照射を受けにくいため、光触媒担持体５ａの外形寸法は間隔保持材５ｂの外形寸法よりも若干大きい程度であまり大きくない方が好ましい。
上記構成において、処理流体は流体口２からカートリッジ５上部に入り、光触媒担持体５ａを通過してカートリッジ５底部に配した穴５ｅより排出され、排出口３より反応容器１外へ排出される。
【００１０】
次に本発明の他の実施例をを図面に基づいて説明する。
図４は、同実施例による光触媒カートリッジを用いた有機物分解装置の断面図、図５は同光触媒カートリッジの半断面側面図、図６は図５のＢ−Ｂ′線断面図である。
図４に示すように反応容器１１はその上面に流入口１２を設けた蓋１４を、その底面に排出口１３を有している。この蓋１４は、開閉可能となっており、カートリッジ１５を反応容器１１に装脱着できる。紫外線ランプ１６はカートリッジ１５の周囲に配され、カートリッジ１５の側面より紫外線を光触媒に照射する。
【００１１】
次にこのカートリッジ１５の構成について図５、図６を用いて説明する。
図に示すように、カートリッジ１５は、光触媒を担持させた光触媒担持体１５ａと間隔保持材１５ｂとを処理流体の流れ方向に沿って交互に多段に積層してなる。また、光触媒担持体１５ａと間隔保持材１５ｂとは、中心部を貫通する固定棒１５ｃにより、多段の通過面を形成するように固定しフィルタ１５ｄの上側と最下段の間隔保持材１５ｂの下側から押え板１５ｅで固定している。このとき、光触媒担持体１５ａは、目開きクロスとして目開きが１．５ｍｍ、ピッチが４ｍｍ、厚さが０．６３ｍｍのガラスクロスを用い、これに光触媒としてＴｉＯ₂を１４．７ｇ／ｍ²担持させ、円板形状に加工している。また、間隔保持材１５ｂは、高さ１０ｍｍ、直径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍのリング状をしている。またカートリッジ１５の片面には、フィルタ１５ｄを設けており処理流体中に含まれるゴミを透過する。
上記構成において、処理流体は流体口１２からカートリッジ１５上部に入り、光触媒担持体１５ａを通過してカートリッジ１５の底部より排出され、排出口１３より反応容器１１外へ排出される。
【００１２】
【発明の効果】
以上に記述した通り、本発明の光触媒カートリッジによれば化学反応の活性点が従来の光触媒担持体より増加し、且つ処理流体との接触面積が大きいので光化学反応にあずかる処理流体の量を増加させ、反応の効率を高めることができる。またカートリッジごと取り替えができるため、液中に存在するトリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロホルム等のハロゲン化合物やシアン、農薬成分、気相中のエチレンガス等の有機物分解装置、液中に微量に含まれるＨｇ，Ｃｄ等の貴金属イオンの回収装置等の光触媒の交換が簡単になり、装置の維持管理が簡便に行えるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による光触媒カートリッジを用いた有機物分解装置の断面図
【図２】同光触媒カートリッジの半断面側面図
【図３】同２のＡ−Ａ′線断面図
【図４】本発明の他の実施例による光触媒カートリッジを用いた有機物分解装置の断面図
【図５】同光触媒カートリッジの半断面側面図
【図６】図５のＢ−Ｂ′線断面図
【符号の説明】
１、１１反応容器
２、１２流入口
３、１３排出口
５、１５カートリッジ
６、１６紫外線ランプ
５ａ、１５ａ光触媒担持体
５ｂ、１５ｂ間隔保持材
５ｃ枠体
５ｄ、１５ｄフィルタ
５ｆランプ挿入用穴
１５ｅ押え板
１５ｃ固定棒[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention irradiates the photocatalyst with ultraviolet light from an ultraviolet irradiation lamp and brings the processing fluid into contact with the photocatalyst, thereby decomposing organic matter, organochlorine compounds, malodorous substances, etc. in the liquid and gas by the action of the photocatalyst. The present invention relates to a photocatalyst cartridge used in a photocatalytic reaction device.
[0002]
[Prior art]
As a conventional photocatalytic reaction apparatus, there is an apparatus that uses titanium oxide powder, which is a photocatalyst, dispersed in a treatment liquid for the decomposition of an organic substance or an organic chlorine compound in the liquid. As this type of apparatus, for example, as described in JP-B-4-17098, particles having a particle diameter of 10 μm to 5 mm, fibers having a diameter of 1 μm to 5 mm, or thickness of 1 to 10 μm The surface of flakes having a maximum width of 5 mm is coated with a photocatalyst. In the case of an apparatus that decomposes malodors in a gas, there is a device in which a photocatalyst is supported on a cloth, a substrate, a reaction tank inner wall surface, or the like (for example, JP-A-3-157125).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is technically difficult to separate the photocatalyst in the treatment liquid from the treatment liquid especially in the case of titanium oxide powder with fine particles. Further, since the photocatalyst arranged in the photocatalytic reaction device is arranged directly in the reaction vessel, there is a disadvantage that replacement of the photocatalyst is inconvenient. In addition, since the photocatalyst carrier is a flat plate, the one described in JP-A-3-157125 has a small amount of photocatalyst filled in the reaction vessel, and the area where the processing fluid contacts the photocatalyst is small. There was a problem of being low.
The present invention solves the above-described conventional problems, and aims to improve the efficiency of the photocatalyst in the apparatus and facilitate handling.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a photocatalyst cartridge of the present invention comprises a photocatalyst carrying body having a porous body carrying a photocatalyst and a spacing member disposed at the center of the photocatalyst carrying body along the flow direction of the processing fluid. It is characterized in that it is alternately stacked in multiple stages so that the light source can be attached to and detached from the reaction vessel outside the vessel .
Further , the photocatalyst cartridge of the present invention comprises a photocatalyst carrying body in which a photocatalyst is carried on a porous body provided with a light source insertion hole, and a spacing member disposed at least at the outer edge of the photocatalyst carrying body in the flow direction of the processing fluid. And the light source can be attached to and detached from the reaction vessel inside the vessel .
According to a third aspect of the present invention, there is provided the photocatalyst cartridge according to the first or second aspect, wherein a filter is provided on the inflow side of the processing fluid.
A photocatalyst cartridge according to a fourth aspect of the present invention is the photocatalyst cartridge according to any one of the first to third aspects, wherein the photocatalyst carrier is formed of a woven fabric or a non-woven fabric.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the photocatalyst carrier and the spacing member are alternately stacked, and are stacked so that a multi-stage passage surface can be formed along the flow of the processing fluid without increasing the flow resistance of the processing fluid. The contact area between the processing fluid and the photocatalyst carrier can be increased. In the case of an internal irradiation type photocatalytic reaction device in which the light source is inside the container, a photocatalyst cartridge in which a spacing member is arranged on the outer edge of the photocatalyst carrier is used, and an external irradiation type photocatalytic reaction in which the light source is outside the container. In the case of an apparatus, if a photocatalyst cartridge in which a spacing member is disposed at the center of the photocatalyst carrier is used, ultraviolet rays efficiently strike the photocatalyst, so that the active point of the activated photocatalyst can be increased.
[0006]
Here, as the porous body for supporting the photocatalyst, it is preferable to use a woven fabric or a non-woven fabric, and more specifically, a glass cloth, a Kevlar fiber (aromatic polyamide fiber) cloth, a fluororesin cloth, etc. may be mentioned. However, the type is not limited as long as it can easily pass through the surface, can support the photocatalyst, and does not contain any eluting component in the processing fluid. The cloth preferably has a mesh opening of 0.5 to 2.5 mm, a pitch of 1.5 to 4 mm, and a thickness of about 0.35 to 0.7 mm.
[0007]
Examples of the photocatalyst include inorganic oxides such as TiO ₂ , ZnO, Fe ₂ O ₃ , and CdS, and Pt, Ni, Rh, and the like may be added as additives. The method for supporting the photocatalyst is not particularly limited. For example, it is preferable to support the photocatalyst using a method for forming a thin film according to JP-A-5-97280. Generally, a photocatalyst of about 5 to 50 g / m ² is used. The cloth is supported.
Further, the spacing member is not particularly limited as long as it has a height of 2 to 30 mm and does not block the flow of processing fluid and ultraviolet rays. However, when an ultraviolet lamp is disposed on the cartridge shaft, the spacing member is preferably a frame shape that is positioned at least at the outer edge of the photocatalyst carrier, but it may be a perforated plate having openings on the entire surface.
When the ultraviolet lamp is disposed outside the cartridge, the spacing member is preferably disposed in the center of the photocatalyst carrier to have a ring shape, but it may be a porous plate or a non-porous plate. The fixing method of the photocatalyst carrier and the spacing member is preferably fixed by a fixing rod in the external irradiation type, and the internal irradiation type is incorporated in the frame, but is not limited thereto. In addition, examples of the material include stainless steel and fluororesin. However, the material is not particularly limited as long as it is mechanically stable and does not contain any eluting component in the processing fluid. Those having a high ultraviolet reflectance are preferred.
Further, by making the photocatalyst into a cartridge, the photocatalyst can be replaced by replacing the entire cartridge.
[0008]
【Example】
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a cross-sectional view of an organic matter decomposing apparatus using a photocatalyst cartridge according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a half cross-sectional side view of the photocatalyst cartridge, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. .
As shown in FIG. 1, the reaction vessel 1 has an inflow port 2 on its upper side surface and an outlet 3 on its bottom surface, and the upper end of the reaction vessel 1 is a lid 4. The lid 4 can be opened and closed, and the cartridge 5 can be attached to and detached from the reaction vessel 1. The ultraviolet lamp 6 is arranged at the center of the cartridge 5 and irradiates the photocatalyst with ultraviolet rays from the inside of the cartridge 5.
[0009]
Next, the configuration of the cartridge 5 will be described with reference to FIGS.
As shown in the figure, the cartridge 5 is formed by laminating a photocatalyst carrier 5a carrying a photocatalyst and a spacing member 5b alternately in multiple stages along the flow direction of the processing fluid. The photocatalyst carrier 5a and the spacing member 5b are incorporated in an acrylic resin frame 5c so as to form a multistage passage surface. At this time, the photocatalyst carrier 5a uses a glass cloth having an aperture of 1.5 mm, a pitch of 4 mm, and a thickness of 0.63 mm as an aperture cloth, and TiO ₂ as a photocatalyst is supported at 14.7 g / m ^2. The center portion is processed into a square shape having an insertion hole 5f for the ultraviolet lamp 6. The spacing member 5b has a frame shape with a height of 10 mm, a size of 170 × 170 mm, and a thickness of 2 mm. The frame 5c has a prismatic shape of 200 × 200 mm and a length of 550 mm. A filter 5d is provided on one surface of the cartridge 5 to allow dust contained in the processing fluid to pass therethrough. A large number of holes 5e are arranged at the bottom of the frame 5c. Note that the outer dimension of the photocatalyst carrier 5a may be slightly larger or smaller than the outer dimension of the spacing member 5b. However, since the outer edge portion of the photocatalyst carrier 5a larger than the outer dimension of the spacing member 5b is not easily irradiated by the ultraviolet lamp 6, the outer dimension of the photocatalyst carrier 5a is slightly larger than the outer dimension of the spacing member 5b. It is preferable that the degree is not so large.
In the above configuration, the processing fluid enters the upper part of the cartridge 5 from the fluid port 2, passes through the photocatalyst carrier 5 a, is discharged from the hole 5 e disposed at the bottom of the cartridge 5, and is discharged out of the reaction vessel 1 through the discharge port 3.
[0010]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
4 is a cross-sectional view of an organic matter decomposing apparatus using the photocatalyst cartridge according to the same embodiment, FIG. 5 is a half cross-sectional side view of the photocatalyst cartridge, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
As shown in FIG. 4, the reaction vessel 11 has a lid 14 provided with an inlet 12 on its upper surface and an outlet 13 on its bottom surface. The lid 14 can be opened and closed, and the cartridge 15 can be attached to and detached from the reaction vessel 11. The ultraviolet lamp 16 is arranged around the cartridge 15 and irradiates the photocatalyst with ultraviolet rays from the side surface of the cartridge 15.
[0011]
Next, the configuration of the cartridge 15 will be described with reference to FIGS.
As shown in the figure, the cartridge 15 is formed by laminating a photocatalyst carrier 15a carrying a photocatalyst and a spacing member 15b alternately in multiple stages along the flow direction of the processing fluid. In addition, the photocatalyst carrier 15a and the spacing member 15b are fixed so as to form a multi-stage passing surface by a fixing rod 15c penetrating through the center portion, and the upper side of the filter 15d and the lower side of the lowermost spacing member 15b. Are fixed by a presser plate 15e. At this time, the photocatalyst carrier 15a uses a glass cloth having an aperture of 1.5 mm, a pitch of 4 mm, and a thickness of 0.63 mm as an aperture cloth, and TiO ₂ as a photocatalyst is supported at 14.7 g / m ^2. And processed into a disk shape. The spacing member 15b has a ring shape with a height of 10 mm, a diameter of 30 mm, and a thickness of 2 mm. Further, a filter 15d is provided on one side of the cartridge 15 to allow dust contained in the processing fluid to pass therethrough.
In the above configuration, the processing fluid enters the upper part of the cartridge 15 through the fluid port 12, passes through the photocatalyst carrier 15 a, is discharged from the bottom of the cartridge 15, and is discharged out of the reaction vessel 11 through the discharge port 13.
[0012]
【The invention's effect】
As described above, according to the photocatalyst cartridge of the present invention, the active point of the chemical reaction is increased compared to the conventional photocatalyst carrier, and the contact area with the processing fluid is large, so that the amount of the processing fluid participating in the photochemical reaction is increased. , Can increase the efficiency of the reaction. In addition, since the cartridge can be replaced, halogen compounds such as trichlorethylene, tetrachloroethylene, and chloroform, cyanide, agrochemical components, organic gas decomposition equipment such as ethylene gas in the gas phase, Hg and Cd contained in trace amounts in the liquid The exchange of the photocatalyst such as a precious metal ion recovery device such as the above becomes easy, and the device can be easily maintained and managed.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view of an organic matter decomposing apparatus using a photocatalyst cartridge according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a half cross-sectional side view of the photocatalyst cartridge. 4 is a cross-sectional view of an organic matter decomposing apparatus using a photocatalyst cartridge according to another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a half cross-sectional side view of the photocatalyst cartridge. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. Explanation】
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11 Reaction container 2, 12 Inlet 3, 13 Outlet 5, 15 Cartridge 6, 16 UV lamp 5a, 15a Photocatalyst carrier 5b, 15b Spacing material 5c Frame 5d, 15d Filter 5f Lamp insertion hole 15e Press Plate 15c Fixed rod

Claims

A photocatalyst carrier having a photocatalyst supported on a porous body and a spacing member disposed at the center of the photocatalyst carrier are alternately stacked in multiple stages along the flow direction of the processing fluid, and the light source is placed in a reaction vessel outside the vessel. A photocatalyst cartridge characterized in that it can be attached and detached .

A photocatalyst carrying body carrying a photocatalyst on a porous body provided with a hole for inserting a light source, and a spacing member disposed at least on the outer edge of the photocatalyst carrying body are alternately stacked in multiple stages along the flow direction of the processing fluid, A photocatalyst cartridge characterized in that a light source can be attached to and detached from a reaction vessel inside the vessel .

Claim 1 or 2 photocatalyst cartridge according to characterized in that a filter inlet side of the process fluid.

The photocatalyst cartridge according to any one of claims 1 to 3 , wherein the photocatalyst support is formed of a woven fabric or a non-woven fabric.