JP4401561B2

JP4401561B2 - Method for producing water treatment material using photocatalyst

Info

Publication number: JP4401561B2
Application number: JP2000374777A
Authority: JP
Inventors: 伸彦久保田; 康夫藤渕; 光男亀山; 良則久芳
Original assignee: IHI Corp; Mitsui Zosen Environment Engineering Corp
Current assignee: IHI Corp; Mitsui Zosen Environment Engineering Corp
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: JP2002177952A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光触媒を用いた水処理材の製造方法に係わり、特に難分解性有機物を含む排水を光触媒を用いて処理する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の微生物、オゾン、紫外線あるいは過酸化水素等を用いた排水処理では十分に分解することができない難分解性有機物を処理する技術として、特開平１０−５２６９３号公報に記載の技術がある。この技術は、過酸化水素やオゾン等の酸化剤を排水（原水）に添加して処理槽に送り込み、該処理槽において酸化剤を光励起することによって難分解性有機物を酸化分解するものである。この技術では、処理槽から取り出された処理水の一部によって原水を希釈することにより、処理槽における原水の光透過率を高めて酸化剤を効率良く光励起する方法が採用されている。
【０００３】
また、光触媒を用いた水処理方法として、特開平１−１１９３９４号公報及び特開平９−１７４０６７号公報に開示された技術がある。これらの技術は、粉末状光触媒を酸化剤としてし尿等の処理対象原水（原水）に添加し、粉末状光触媒を光励起することによって有機物を酸化分解するものである。例えば、特開平１−１１９３９４号公報に開示の技術では、粉末状光触媒を効率良く光励起するために、原水に空気を供給することにより粉末状光触媒を撹拌する方法が採用されている。特開平９−１７４０６７号公報に開示の技術では、分解処理後の処理水に高分子凝集剤を添加することにより、粉末状光触媒を処理水から効率良く分離する方法が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記微生物やオゾン等を用いた水処理方法では、難分解性有機物を十分に分解することができない。また、光触媒を用いた水処理方法では、難分解性有機物の処理時間が長いため、排水処理量に一定の限界があり、よって処理用途が限定される。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、難分解性有機物を含む排水を短時間かつ十分に処理することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、光触媒を用いた水処理方法に係わる第１の手段として、表面に光触媒層が形成された粒子状の水処理材を処理対象水に混合して処理材混合水とし、該処理材混合水を処理槽内で強制循環させつつ光触媒用の励起光を照射するという手段を採用する。
【０００７】
また、光触媒を用いた水処理方法に係わる第２の手段として、第１の手段において、水処理材は、球状に成形されたカーボンビーズの表面に光触媒層を形成したものとする手段を採用する。
【０００８】
光触媒を用いた水処理方法に係わる第３の手段として、第１または第２の手段において、水処理材に処理対象水中における運動を制御するための運動制御材を混入させ、処理対象水の処理後においては上記運動制御材に作用する力によって処理済水と水処理材とを分離させるという手段を採用する。
【０００９】
水処理方法に係わる第４の手段として、第３の手段において、運動制御材は磁性材料であって、該磁性材料に作用する磁力によって処理済水と水処理材とを分離させるという手段を採用する。
【００１０】
水処理方法に係わる第５の手段として、第１〜第４いずれかの手段において、一面が地表に開口した処理槽とし、光触媒用励起光として太陽光を用いるという手段を採用する。
【００１１】
また、本発明では、光触媒を用いた水処理装置に係わる第１の手段として、表面に光触媒層が形成された粒子状の水処理材と処理対象水とが混合された処理材混合水を貯留する処理槽と、該処理槽内の処理材混合水を強制循環させる循環手段と、処理材混合水に光触媒用励起光を照射する励起光源とを具備する手段を採用する。
【００１２】
光触媒を用いた水処理装置に係わる第２の手段として、第１の手段において、水処理材は、球状に成形されたカーボンビーズの表面に光触媒層を形成したものであるという手段を採用する。
【００１３】
光触媒を用いた水処理装置に係わる第３の手段として、第１または第２の手段において、水処理材を処理対象水中における運動を制御するための運動制御材を混入させたものとし、処理対象水の処理後において運動制御材に力を作用させて処理済水と水処理材とを分離させる分離手段を備えるという手段を採用する。
【００１４】
光触媒を用いた水処理装置に係わる第４の手段として、第３の手段において、運動制御材は磁性材料であって、分離手段は磁性材料に作用する磁力によって処理済水と水処理材とを分離させる電磁石であるという手段を採用する。
【００１５】
光触媒を用いた水処理装置に係わる第５の手段として、第１〜第４いずれかの手段において、処理槽は一面が地表に開口したものであり、励起光源は太陽であるという手段を採用する。
【００１６】
さらに、本発明では、光触媒を用いた水処理材に係わる第１の手段として、粒子状に形成されると共に表面に光触媒層が形成され、処理対象水中に撹拌されて該処理対象水を脱臭・脱色または処理対象水中の難分解性有機物を酸化分解するという手段を採用する。
【００１７】
光触媒を用いた水処理材に係わる第２の手段として、第１の手段において、球状に成形されたカーボンビーズの表面に光触媒層を形成してなるという手段を採用する。
【００１８】
光触媒を用いた水処理材に係わる第３の手段として、第１または第２の手段において、処理対象水中における運動を制御するための運動制御材を含み、処理対象水の処理後において運動制御材に作用する力によって処理済水から分離するという手段を採用する。
【００１９】
光触媒を用いた水処理材に係わる第４の手段として、第３の手段において、運動制御材を磁性材料とし、該磁性材料に作用する磁力によって処理済水から分離するという手段を採用する。
【００２０】
光触媒を用いた水処理材に係わる第５の手段として、第１〜第４いずれかの手段において、粒径を２０〜３０μｍに設定するという手段を採用する。
【００２１】
光触媒を用いた水処理材に係わる第６の手段として、第５の手段において、光触媒層の膜厚を０．５〜１μｍに設定するという手段を採用する。
【００２２】
光触媒を用いた水処理材の製造方法に係わる第１の手段として、熱硬化性樹脂と磁性材料粉とを混合して粒子状に成形する工程Ａと、該工程Ａの成形物を炭化する工程Ｂと、該工程Ｂの炭化物の表面に光触媒層を形成する工程Ｃとを有する手段を採用する。
【００２３】
光触媒を用いた水処理材の製造方法に係わる第２の手段として、第１の手段において、磁性材料粉を鉄粉あるいはフェライト粉とするという手段を採用する。
【００２４】
光触媒を用いた水処理材の製造方法に係わる第３の手段として、第１または第２の手段において、炭化物の表面にペルオキソチタン酸溶液とペルオキソチタン改質アナターゼゾルとの混合液を一層コーティングして光触媒層を形成するという手段を採用する。
【００２５】
光触媒を用いた水処理材の製造方法に係わる第４の手段として、第１〜第３いずれかの手段において、炭化物の表面にペルオキソチタン酸溶液をコーティングし、その上にペルオキソチタン酸溶液とペルオキソチタン改質アナターゼゾルとの混合液をコーティングして光触媒層を形成するという手段を採用する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる光触媒を用いた水処理方法及び装置並びに光触媒を用いた水処理材及びその製造方法の実施形態について説明する。
【００２７】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態における水処理装置の構成を示す図であり、（ａ）は透視側面図、（ｂ）は当該透視側面図におけるＡ−Ａ線矢視図である。これらの図において、符号１は処理槽、２は空気供給装置（循環手段）、３は隔壁、４は紫外線ランプ（励起光源）、５は区画壁、６はガス排出管、７は電磁石（分離手段）、Ｘは処理材混合水、Ｕは難分解性有機物、Ｐは水処理材である。
【００２８】
処理槽１は、図１（ｂ）に示すように有底の中空円筒状に形成され、その中心軸線が垂直方向となる姿勢で配置されている。この処理槽１の下部側面には排水（処理対象水）が流入する排水流入口１ａが設けられ、上部側面には処理済水を排出する処理済水排出口１ｂが設けられ、また底面中央部には圧縮空気が噴出する気体噴出口１ｃが設けられている。
【００２９】
このような処理槽１には、微細粒子状の水処理材Ｐが予め充填されており、該水処理材Ｐに排水流入口１ａから取り込まれた排水が混合されることにより処理材混合水Ｘとなる。上記排水は、通常の処理では十分に分解することができない難分解性有機物Ｕを含むものであり、例えば下水に一般的な下水処理を施したものである。
【００３０】
水処理材Ｐは、図２に示すように球形の微細粒子であり、その粒径は例えば７〜５０μｍ程度、好ましくは２０〜３０μｍの範囲内である。この水処理材Ｐは、球状に成形されたカーボンビーズｐ1の表面に酸化チタン（ＴｉＯ₂）を主成分とする光触媒層ｐ2を形成すると共に、上記カーボンビーズｐ1中に運動制御材としての磁性材料粉ｐ3を混入させたものである。
【００３１】
このような水処理材Ｐは、球形に形成されているため紫外線ランプ４から放射される紫外線が光触媒層ｐ2に均一に照射され易く、また真球度が高いために排水中における耐摩耗性及び摺動性に優れている。なお、上記磁性材料粉ｐ3は、例えば鉄粉あるいはフェライト粉であるが、他の磁性材料からなるものであっても良い。
【００３２】
上記光触媒層ｐ2の膜厚は、例えば０．３〜３μｍ程度、好ましくは０．５〜１μｍの範囲内である。また、磁性材料粉ｐ3の粒径は、１０μｍ以下、好ましくは１〜５μｍの範囲内である。この磁性材料粉ｐ3は、電磁石７の磁力によって排水中における水処理材Ｐの運動を制御する運動制御材として機能するものであり、例えば排水の処理後において処理済水から水処理材Ｐを効果的に分離させるためのものである。
【００３３】
空気供給装置２は、上記気体噴出口１ｃに所定圧力の圧縮空気を供給するものであり、当該圧縮空気によって処理槽１内の処理材混合水Ｘを強制循環させるためのものである。この空気供給装置２は、例えばコンプレッサーである。なお、処理材混合水Ｘを強制循環させるための手段として、処理材混合水Ｘ中でプロペラを回転させる撹拌機を用いても良い。隔壁３は、図１（ｂ）にも示すように、処理槽１よりも直径が短い両端開放の中空円筒状に形成され、その中心軸線が処理槽１の中心軸線と同一となるように処理槽１の中心に配置されている。すなわち、処理槽１の内部空間は、隔壁３によって中心領域Ｋtと外周領域Ｋgとに分割されている。
【００３４】
ここで、気体噴出口１ｃは、処理槽１の底面中央部に設けられているので、中心領域Ｋtにおいて処理材混合水Ｘは、圧縮空気の噴出作用によって処理槽１の底部から上部に流れる上昇流となると共に、外周領域Ｋgでは上部から底部に向けて流れる下降流となる。すなわち、処理槽１内の処理材混合水Ｘは、矢印で示すように、隔壁３によって形成された中心領域Ｋtと外周領域Ｋgとの間を循環する循環流となる。
【００３５】
紫外線ランプ４は、図示するように中心領域Ｋtと外周領域Ｋgとに各々複数設けられ、処理材混合水Ｘ中の水処理材Ｐに励起光としての紫外線を照射するためのものである。この紫外線の照射によって水処理材Ｐ表面の光触媒層ｐ2が励起され、該光触媒層ｐ2に接触した難分解性有機物Ｕを酸化分解する。区画壁５は、ラッパ状に形成され、処理槽１の上部中央部に処理材混合水Ｘに対して没水状態に設けられている。この区画壁５は、中心領域Ｋtを上昇してきた処理材混合水Ｘを外周領域Ｋgに向けて跳ね返すと共に、処理槽１の上部に処理材混合水Ｘが対流しない無対流領域Ｋmを形成する。
【００３６】
上記処理済水排出口１ｂは、無対流領域Ｋmに設けられ、難分解性有機物Ｕが十分に酸化分解された状態の排水を処理済水として外部に排出するものである。ガス排出管６は、処理槽１の上部中央部に設けられ、当該処理槽１内で発生したガス（例えば二酸化炭素ＣＯ₂）を外部に排出するものである。なお、上記区画壁５は、その中央部がガス排出管６に支持されることにより処理槽１の上部中央部に固定されている。
【００３７】
さらに、電磁石７（水処理材分離手段）は、排水の処理後において水処理材Ｐ（正確には磁性材料粉ｐ3）に磁力を作用させることにより、処理材混合水Ｘを処理済水と水処理材Ｐとに分離させるためのものである。この電磁石７は、必要に応じて外部から電流が通電されて磁界を発生するように構成されている。
【００３８】
次に、このように構成された水処理装置を用いた排水の処理方法について詳しく説明する。
【００３９】
本水処理装置では、排水を排水流入口１ａから処理槽１内に所定量流入させることにより、処理槽１内で当該排水と水処理材Ｐとを混合して処理材混合水Ｘとする。そして、気体噴出口１ｃから空気を噴出することにより処理材混合水Ｘを処理槽１内で強制循環させると共に、紫外線ランプ４から紫外線を照射することにより水処理材Ｐの表面の光触媒層ｐ2を励起させて難分解性有機物Ｕを酸化分解する。そして、光触媒層ｐ2の作用によって難分解性有機物Ｕが充分に酸化分解処理された処理済水を処理済水排出口１ｂから外部に排出する。
【００４０】
さらに詳細に説明すると、処理槽１中の排水は以下のように処理される。すなわち、中心領域Ｋtに位置する処理材混合水Ｘは、気体噴出口１ｃから噴出される圧縮空気によって上昇流となって上昇し、続いて区画壁５によって反射されて外周領域Ｋgを下降流となって下降し、処理槽１の底面によって反射されると共に圧縮空気の作用によって再び中心領域Ｋtを上昇する。つまり、処理材混合水Ｘは、隔壁３によって区画された中心領域Ｋtと外周領域Ｋgとの間を循環流として繰り返し循環する。
【００４１】
このように処理材混合水Ｘを処理槽１内で強制循環させることにより、水処理材Ｐが排水中に均一に撹拌されると共に、水処理材Ｐには処理槽１内の各所に離散配置された紫外線ランプ４から紫外線が常時かつ均一に照射される。また、水処理材Ｐは、球形に形成されているので排水中における摺動性に優れ、よって撹拌性に優れている。
【００４２】
難分解性有機物Ｕは、強制循環されることによって水処理材Ｐ表面の光触媒層ｐ2に頻繁に接触するようになり、この接触の際に紫外線によって励起された光触媒層ｐ2によって効果的に酸化分解される。なお、このようにして難分解性有機物Ｕが酸化分解されることにより処理材混合水Ｘ中には二酸化炭素（ＣＯ₂）等のガスが発生するが、このガスはガス排出管６を介して外部に排気される。
【００４３】
このようにして難分解性有機物Ｕが十分に酸化分解されると、空気供給装置２による気体噴出口１ｃからの空気噴出が停止されて、処理材混合水Ｘの強制循環が停止される。さらに電磁石７に電流が通電されて、該電磁石７から発生する磁界が処理材混合水Ｘに作用する。この結果、内部に磁性材料粉ｐ3を含む水処理材Ｐは、この磁界に基づく磁力によって処理槽１の底部に沈殿し、処理済水から強制的に分離される。そして、水処理材Ｐが十分に沈殿すると、処理済水のみが無対流領域Ｋmを介して処理済水排出口１ｂから外部に排水される。
【００４４】
本実施形態によれば、水処理材Ｐを難分解性有機物Ｕを含む排水に混合させることにより当該難分解性有機物Ｕを効率良く酸化分解することができる。したがって、難分解性有機物Ｕを含む排水を従来よりも短時間で処理することが可能であり、この結果として排水の処理量を従来よりも増大させることができる。また、本実施形態によれば、例えば複数の処理槽１の時分割運転による連続式と、１つの処理槽１によるバッチ式のいずれの運転形態をもとることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、処理材混合水Ｘ中に配置される紫外線ランプ４を励起光源としているので、長時間に亘る運転を行った場合に紫外線ランプ４の表面に不純物が付着して、水処理材Ｐへの励起光の照射が悪化することが考えられる。このような状態に対しては、上記不純物をカーボンビーズを用いて削り取る方法、あるいは処理材混合水Ｘの流れを変えることにより不純物を剥離させる方法、等が考えられる。
【００４６】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本第２実施形態は、励起光として太陽光（正確には太陽光に含まれる紫外線）を用いる点を特徴とするものである。なお、以下の説明では、上記第１及び第２実施形態と同一の構成要素については同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４７】
図３は、本第２実施形態における水処理装置の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。これらの図において、符号１Ａは処理槽、３Ａは隔壁、７Ａは電磁石、８はポンプ（循環手段）である。処理槽１Ａは、上面が地表に開口したプール状のものであり、上述した処理材混合水Ｘを貯留するものである。処理槽１Ａの１側面に排水流入口１ａ’と処理済水排出口１ｂ’とが設けられている。この処理槽１Ａは、励起光源である太陽からの太陽光が底面まで透過するように水深方向つまり垂直方向の寸法が比較的浅く設定されると共に、多量の排水を処理可能なように開口面積が比較的大きくなるように形状設定されている。
【００４８】
隔壁３Ａは、図示するように処理槽１Ａの中央部に垂直姿勢で設けられた平板である。電磁石７Ａは、処理槽１Ａ底面の下側に設けられている。ポンプ８は、処理槽１Ａ内に設けられており、処理材混合水Ｘを上記隔壁３Ａの回りに強制循環させるためのものである。このポンプ８は、一方から吸い込んだ処理材混合水Ｘを他方に吹き出すことにより、隔壁３Ａの回りに処理材混合水Ｘの循環流を生じさせるものである。なお、本実施形態の循環手段としては、ポンプ８に限定されることなく、第１実施形態で用いた空気供給装置２等を用いることも可能である。
【００４９】
この水処理装置では、上記水処理材Ｐが予め貯留された処理槽１Ａ内に排水流入口１ａ’から所定量の排水を取り入れる。そして、ポンプ８を作動させて処理材混合水Ｘを隔壁３Ａの回りに強制循環させる。このように処理槽１Ａ内で処理材混合水Ｘを強制循環させることにより、水処理材Ｐは排水中に均一に撹拌されて、水処理材Ｐ表面の光触媒層ｐ2と排水中の難分解性有機物Ｕとの接触の機会が増大される。そして、上方から照射される太陽光中の紫外線によって光触媒層ｐ2が励起されて、該光触媒層ｐ2に接触した難分解性有機物Ｕが効果的に酸化分解される。
【００５０】
そして、難分解性有機物Ｕが十分に酸化分解されると、ポンプ８の作動が停止されて強制循環が解除され、さらに電磁石７Ａに電流が通電されることにより水処理材Ｐが処理槽１Ａの底部に沈殿されて処理済水から強制分離される。そして、処理材Ｐが十分に分離されると、処理済水のみが処理済水排出口１ｂ’から外部に排出される。以降、上述したと同様の動作を繰り返すことにより排水が間欠的に処理槽１Ａ内に取り込まれて処理される。
【００５１】
本実施形態によれば、太陽光を励起光とするため夜間及び天候不良の折りには励起光の照射が得られないため排水を連続的に処理できないという欠点を有するが、設備として特に励起光源を設ける必要がないので、装置構成を簡単化してコストを低減させることが可能である。
【００５２】
〔水処理材の製造方法〕
次に、上述した各実施形態に用いる水処理材Ｐの製造方法について説明する。本水処理材Ｐは、図２に示したように、球形のカーボンビーズｐ1の表面に光触媒層ｐ2を形成すると共に、カーボンビーズｐ1内に水処理材Ｐの運動制御材としての磁性材料粉ｐ3を混入させたものである。このような構成を有する水処理材Ｐは、以下のような工程を経て製造される。
【００５３】
▲１▼工程Ａ
まず最初に、熱硬化性樹脂と磁性材料粉ｐ3とを混合して球形状（粒子状）に成形する。ここで、熱硬化性樹脂としては、例えば芳香族スルホン酸類あるいはそれらの塩のメチレン結合による重合体と溶媒とからなる原料組成物を用いる、あるいはフェノール樹脂を用いる。磁性材料粉ｐ3は、粒径が１０μｍ以下、好ましくは１〜５μｍの範囲内の鉄粉あるいはフェライト粉である。
【００５４】
▲２▼工程Ｂ
続いて上記工程Ａの成形物を炭化（焼成）する。ここで、炭化温度（焼成温度）は、８００〜１２００゜Ｃ程度、好ましくは８５０〜９５０゜Ｃの範囲内に設定される。この炭化工程によって得られる炭化物が上述したカーボンビーズｐ1であり、その粒径は７〜５０μｍ程度、好ましくは２０〜３０μｍの範囲内に設定される。
【００５５】
▲３▼工程Ｃ
上記工程Ｂによって得られたカーボンビーズｐ1の表面に光触媒層ｐ2を形成する。この光触媒層ｐ2の形成方法としては、酸化チタン（ＴｉＯ₂）と水（Ｈ₂Ｏ）と酸素（Ｏ₂）からなる不純物を含まない完全に無機の水溶液からなる原材料、あるいはペルオキソチタン酸溶液とペルオキソチタン改質アナターゼゾルとからなる原材料をカーボンビーズｐ1の表面にコーティングし、さらに固定化処理する方法が採られる。コーティング方法としては、例えば噴霧、どぶ漬けあるいは噴霧乾燥等を採用する。また、固定化処理方法としては、乾燥あるいは加熱処理等を採用する。
【００５６】
ここで、ペルオキソチタン酸溶液とペルオキソチタン改質アナターゼゾルとからなる原材料をカーボンビーズｐ1の表面にコーティングする場合には、ペルオキソチタン酸溶液とペルオキソチタン改質アナターゼゾルとの混合液をカーボンビーズｐ1の表面にコーティングする方法（１層コーティング）と、カーボンビーズｐ1の表面にペルオキソチタン酸溶液をコーティングし、さらにその上にペルオキソチタン酸溶液とペルオキソ改質アナターゼゾルとの混合液をコーティングする方法（２層コーティング）の２通りの方法が考えられる。
【００５７】
ペルオキソチタン酸溶液は、アモルファス状態（非晶質状態）であり、カーボンビーズｐ1に対する密着性に優れている。これに対してペルオキソチタン改質アナターゼゾルは、結晶化しており、光触媒としての能力に優れている。上記１層コーティングの場合は、ペルオキソチタン酸溶液とペルオキソチタン改質アナターゼゾルとを混合することにより、微細粒子であるカーボンビーズｐ1に対する光触媒層ｐ2の固着性を確保すると共に光触媒能力を確保する。一方、２層コーティングの場合には、ペルオキソチタン酸溶液を下塗りすることにより微細粒子であるカーボンビーズｐ1に対する固着性をさらに確保し、かつペルオキソチタン改質アナターゼゾルを上塗りすることにより光触媒能力をさらに確保する。
【００５８】
上記原材料をカーボンビーズｐ1の表面に固定化するための定着温度は、常温〜５００゜Ｃ程度、好ましくは１００〜４００゜Ｃの範囲内に設定される。また、上記原材料のコーティング及び乾燥後にカーボンビーズｐ1の表面に形成される光触媒層ｐ2の層厚（固定化膜厚）は、図２に示したように０．３〜３μｍ程度、好ましくは０．５〜１μｍの範囲内に設定される。
【００５９】
以上の各工程Ａ〜Ｃを経ることにより、運動制御材としての磁性材料粉ｐ3を含むカーボンビーズｐ1の表面に光触媒層ｐ2が安定的に固定化された水処理材Ｐが製造される。上記工程Ａ，Ｂによって得られたカーボンビーズｐ1は高強度であり、また工程Ｃによって当該カーボンビーズｐ1の表面に形成された光触媒層ｐ2はカーボンビーズｐ1に対する固着性に優れている。したがって、工程Ａ〜Ｃによって製造された水処理材Ｐは、排水と混合されて強制循環される過酷な使用環境下においても、十分な耐摩耗性と光触媒性能を有する。
【００６０】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形が考えられる。
【００６１】
（１）上記各実施形態では、排水中に含まれる難分解性有機物Ｕを酸化分解処理する場合に関するものであるが、本発明は、これに限定されるものではな。酸化チタン（ＴｉＯ₂）等の光触媒は、処理対象水の脱臭や脱色にも優れた効果を有するので、本発明を排水の脱臭や脱色等に適用することが考えられる。また、上記第１実施形態では、空気を気体噴出口１ｃか噴出することにより処理材混合水Ｘの強制循環を実現しているが、この空気に代えて排ガスを噴出するようにすることにより、当該排ガスの脱臭や脱色を排水の処理と同時に行うことが可能である。
【００６２】
（２）上記各実施形態では、本水処理材Ｐの中心部をカーボンビーズｐ1によって形成したが、カーボンビーズｐ1に限定されるものではない。カーボンビーズｐ1以外の素材を用いることも考えられる。上記製造方法では、真球度の高いカーボンビーズｐ1を成形するすることが可能であり、これによって排水中で強制循環される水処理材Ｐの耐摩耗性及び摺動性が向上する。
【００６３】
（３）上記各実施形態では、カーボンビーズｐ1に運動制御材としての磁性材料粉ｐ3（鉄粉）を混入させることにより、電磁石７の磁界によって水処理材Ｐに作用する磁力を利用して水処理材Ｐと処理済水とを効果的に分離させるようにした。しかし、水処理材Ｐと処理済水とを分離させるために利用する空間的な力は、上記磁力に限定されるものではない。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる光触媒を用いた水処理方法及び装置並びに光触媒を用いた水処理材及びその製造方法によれば、以下のような効果を奏する。
【００６５】
（１）表面に光り触媒層を有する粒子状の水処理材を処理対象水に混合すると共に強制循環させるので、処理対象水中に含まれる有機物、特に難分解性有機物を従来よりも短時間かつ十分に酸化分解することが可能であり、また処理対象水の脱臭や脱色をも短時間に行うことが可能である。したがって、処理対象水の処理量を従来よりも増大させることができる。
【００６６】
（２）工程Ａ〜Ｃを経ることにより、処理対象水と混合されて強制循環される過酷な使用環境下においても、十分な耐摩耗性と光触媒性能を有すると共に、処理対象水中において撹拌性に優れた水処理材を製造することができる。
【００６７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる光触媒を用いた水処理装置の要部構成を示す側面図及び当該側面図におけるＡ−Ａ線矢視図である。
【図２】本発明の各実施形態に係わる水処理材の構造を示す一部断面を含む平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係わる光触媒を用いた水処理装置の要部構成を示す上面図及び側面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ……処理槽
１ａ，１ａ’……排水流入口
１ｂ，１ｂ’……処理済水排出口
１ｃ……気体噴出口
２……空気供給装置（循環手段）
３，３Ａ……隔壁
４……紫外線ランプ（励起光源）
５……区画壁
６……ガス排出管
７，７Ａ……電磁石（分離手段）
８……ポンプ（循環手段）
Ｋg……外周領域
Ｋm……無対流領域
Ｋt……中心領域
Ｋ1……反応領域
Ｋ2……回収領域
Ｘ……処理材混合水
Ｕ……難分解性有機物
Ｐ……水処理材
ｐ1……カーボンビーズ
ｐ2……光触媒層
ｐ3……磁性材料粉（運動制御材）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a water treatment material using a photocatalyst, and particularly to a technique for treating wastewater containing a hardly decomposable organic substance using a photocatalyst.
[0002]
[Prior art]
As a technique for treating a hardly decomposable organic substance that cannot be sufficiently decomposed by conventional waste water treatment using microorganisms, ozone, ultraviolet rays, hydrogen peroxide, or the like, there is a technique described in JP-A-10-52693. In this technique, an oxidant such as hydrogen peroxide or ozone is added to waste water (raw water) and sent to a treatment tank, and the oxidant is photoexcited in the treatment tank to oxidize and decompose hardly decomposed organic substances. This technique employs a method in which the raw water is diluted with a part of the treated water taken out from the treatment tank, thereby increasing the light transmittance of the raw water in the treatment tank and efficiently photoexciting the oxidizing agent.
[0003]
Further, as a water treatment method using a photocatalyst, there are techniques disclosed in JP-A-1-119394 and JP-A-9-174067. In these techniques, a powdery photocatalyst is used as an oxidizing agent and added to raw water to be treated (raw water) such as urine, and the organic matter is oxidized and decomposed by photoexcitation of the powdery photocatalyst. For example, in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-119394, a method of stirring the powder photocatalyst by supplying air to raw water is employed in order to efficiently photoexcite the powder photocatalyst. In the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-174067, a method of efficiently separating the powdery photocatalyst from the treated water by adding a polymer flocculant to the treated water after the decomposition treatment is employed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the water treatment method using the microorganism, ozone, or the like cannot sufficiently decompose the hardly decomposable organic matter. Moreover, in the water treatment method using a photocatalyst, since the treatment time of a hardly decomposable organic substance is long, there is a certain limit in the amount of wastewater treatment, and therefore, the treatment application is limited.
[0005]
This invention is made | formed in view of the problem mentioned above, and aims at processing the waste_water | drain containing a hardly decomposable organic substance for a short time enough.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, as a first means related to a water treatment method using a photocatalyst, a particulate water treatment material having a photocatalyst layer formed on the surface is mixed with water to be treated. The material mixture water is used, and a means of irradiating excitation light for the photocatalyst while forcibly circulating the treatment material mixture water in the treatment tank is adopted.
[0007]
Further, as a second means related to the water treatment method using a photocatalyst, in the first means, the water treatment material adopts a means in which a photocatalyst layer is formed on the surface of a spherically shaped carbon bead. .
[0008]
As a third means related to the water treatment method using a photocatalyst, in the first or second means, a water control material is mixed with a motion control material for controlling the motion in the water to be treated, and the water to be treated is treated. Later, a means of separating the treated water and the water treatment material by the force acting on the motion control material is employed.
[0009]
As the fourth means related to the water treatment method, in the third means, the motion control material is a magnetic material, and the treated water and the water treatment material are separated by the magnetic force acting on the magnetic material. To do.
[0010]
As a fifth means related to the water treatment method, any one of the first to fourth means employs a treatment tank whose one surface is open to the ground surface and uses sunlight as photocatalyst excitation light.
[0011]
Further, in the present invention, as a first means related to a water treatment apparatus using a photocatalyst, a treatment material mixed water in which a particulate water treatment material having a photocatalyst layer formed on the surface and a treatment target water is mixed is stored. And a means for forcibly circulating the processing material mixed water in the processing tank, and an excitation light source for irradiating the processing material mixed water with the photocatalyst excitation light.
[0012]
As a second means related to a water treatment apparatus using a photocatalyst, in the first means, the water treatment material is formed by forming a photocatalyst layer on the surface of a spherically shaped carbon bead.
[0013]
As a third means relating to a water treatment apparatus using a photocatalyst, in the first or second means, the water treatment material is mixed with a motion control material for controlling the movement in the water to be treated, and the treatment target A means is provided that includes separation means for separating the treated water and the water treatment material by applying a force to the motion control material after the water treatment.
[0014]
As a fourth means related to a water treatment apparatus using a photocatalyst, in the third means, the motion control material is a magnetic material, and the separation means separates the treated water and the water treatment material by the magnetic force acting on the magnetic material. The means of being an electromagnet to be separated is adopted.
[0015]
As a fifth means related to a water treatment apparatus using a photocatalyst, in any one of the first to fourth means, a means is adopted in which the treatment tank is open on the ground surface and the excitation light source is the sun. .
[0016]
Furthermore, in the present invention, as a first means relating to a water treatment material using a photocatalyst, a photocatalyst layer is formed on the surface and formed into particles, and the treatment target water is stirred to deodorize A method of oxidatively degrading a hardly decomposable organic substance in water to be decolorized or treated is adopted.
[0017]
As a second means related to the water treatment material using the photocatalyst, a means is used in which the photocatalyst layer is formed on the surface of the spherically shaped carbon beads in the first means.
[0018]
As a third means related to the water treatment material using the photocatalyst, the first or second means includes a motion control material for controlling motion in the water to be treated, and the motion control material after treatment of the water to be treated The means of separating from the treated water by the force acting on the water is adopted.
[0019]
As a fourth means related to the water treatment material using the photocatalyst, in the third means, a means is used in which the motion control material is made of a magnetic material and separated from the treated water by the magnetic force acting on the magnetic material.
[0020]
As a fifth means related to the water treatment material using the photocatalyst, a means of setting the particle size to 20 to 30 μm in any one of the first to fourth means is adopted.
[0021]
As a sixth means related to the water treatment material using the photocatalyst, a means for setting the film thickness of the photocatalyst layer to 0.5 to 1 μm in the fifth means is adopted.
[0022]
As a first means related to a method for producing a water treatment material using a photocatalyst, a step A in which a thermosetting resin and a magnetic material powder are mixed and formed into particles, and a step of carbonizing the molded product in the step A A means having B and a step C of forming a photocatalyst layer on the surface of the carbide in the step B is adopted.
[0023]
As a second means related to the method for producing a water treatment material using a photocatalyst, a means is adopted in which the magnetic material powder is iron powder or ferrite powder in the first means.
[0024]
As a third means related to the method for producing a water treatment material using a photocatalyst, in the first or second means, the surface of the carbide is further coated with a mixed liquid of a peroxotitanic acid solution and a peroxotitanium modified anatase sol. Then, a means of forming a photocatalytic layer is employed.
[0025]
As a fourth means related to a method for producing a water treatment material using a photocatalyst, in any one of the first to third means, a peroxotitanic acid solution is coated on the surface of a carbide, and a peroxotitanic acid solution and a peroxo are further coated thereon. A method of coating a liquid mixture with a titanium modified anatase sol to form a photocatalytic layer is employed.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a water treatment method and apparatus using a photocatalyst according to the present invention, a water treatment material using a photocatalyst, and a method for producing the same will be described with reference to the drawings.
[0027]
[First Embodiment]
Drawing 1 is a figure showing the composition of the water treatment equipment in a 1st embodiment, (a) is a perspective side view, and (b) is an AA line arrow view in the perspective side view concerned. In these drawings, reference numeral 1 is a treatment tank, 2 is an air supply device (circulation means), 3 is a partition wall, 4 is an ultraviolet lamp (excitation light source), 5 is a partition wall, 6 is a gas exhaust pipe, and 7 is an electromagnet (separation). Means), X is treated material mixed water, U is a hardly decomposable organic substance, and P is a water treated material.
[0028]
The processing tank 1 is formed in a hollow cylindrical shape with a bottom as shown in FIG. 1B, and is arranged in a posture in which the central axis is in the vertical direction. A drainage inlet 1a through which wastewater (treatment target water) flows is provided on the lower side surface of the treatment tank 1, a treated water discharge port 1b for discharging treated water is provided on the upper side surface, and the bottom center portion Is provided with a gas outlet 1c through which compressed air is ejected.
[0029]
Such a treatment tank 1 is pre-filled with a water treatment material P in the form of fine particles, and the water treated material P is mixed with waste water taken in from the waste water inlet 1a. It becomes. The waste water contains a hardly decomposable organic substance U that cannot be sufficiently decomposed by a normal treatment, and is obtained by, for example, performing a general sewage treatment on sewage.
[0030]
The water treatment material P is a spherical fine particle as shown in FIG. 2, and the particle size thereof is, for example, about 7 to 50 μm, preferably 20 to 30 μm. This water treatment material P has titanium oxide (TiO 2) on the surface of carbon beads p 1 formed into a spherical shape. ₂ ) As a main component and a magnetic material powder p3 as a motion control material is mixed in the carbon beads p1.
[0031]
Since such a water treatment material P is formed in a spherical shape, it is easy to uniformly irradiate the photocatalyst layer p2 with ultraviolet rays radiated from the ultraviolet lamp 4, and since the sphericity is high, wear resistance in waste water and Excellent slidability. The magnetic material powder p3 is, for example, iron powder or ferrite powder, but may be made of other magnetic materials.
[0032]
The film thickness of the photocatalyst layer p2 is, for example, about 0.3 to 3 [mu] m, preferably 0.5 to 1 [mu] m. The particle diameter of the magnetic material powder p3 is 10 μm or less, preferably in the range of 1 to 5 μm. This magnetic material powder p3 functions as a motion control material that controls the motion of the water treatment material P in the wastewater by the magnetic force of the electromagnet 7, and for example, after the treatment of the wastewater, the water treatment material P is effective from the treated water. For the purpose of separation.
[0033]
The air supply device 2 supplies compressed air having a predetermined pressure to the gas ejection port 1c, and forcibly circulates the processing material mixed water X in the processing tank 1 by the compressed air. The air supply device 2 is, for example, a compressor. In addition, as a means for forcibly circulating the treatment material mixed water X, a stirrer that rotates a propeller in the treatment material mixed water X may be used. As shown in FIG. 1 (b), the partition wall 3 is formed in a hollow cylindrical shape having both ends open and shorter in diameter than the processing tank 1, and the center axis is the same as the central axis of the processing tank 1. Arranged in the center of the tank 1. That is, the internal space of the processing tank 1 is divided into the central region Kt and the outer peripheral region Kg by the partition 3.
[0034]
Here, since the gas ejection port 1c is provided in the center of the bottom surface of the treatment tank 1, the treatment material mixed water X rises from the bottom to the top of the treatment tank 1 due to the jetting action of the compressed air in the central region Kt. And a downward flow that flows from the top to the bottom in the outer peripheral region Kg. That is, the treatment material mixed water X in the treatment tank 1 becomes a circulating flow that circulates between the central region Kt formed by the partition walls 3 and the outer peripheral region Kg, as indicated by arrows.
[0035]
As shown in the drawing, a plurality of ultraviolet lamps 4 are provided in each of the central region Kt and the outer peripheral region Kg, and irradiates the water treatment material P in the treatment material mixed water X with ultraviolet rays as excitation light. This ultraviolet irradiation excites the photocatalyst layer p2 on the surface of the water treatment material P, and oxidizes and decomposes the hardly decomposable organic substance U in contact with the photocatalyst layer p2. The partition wall 5 is formed in a trumpet shape, and is provided in a submerged state with respect to the processing material mixed water X in the upper center portion of the processing tank 1. The partition wall 5 repels the treated material mixed water X that has risen in the central region Kt toward the outer peripheral region Kg, and forms a non-convection region Km in which the treated material mixed water X does not convect at the upper portion of the treatment tank 1.
[0036]
The treated water discharge port 1b is provided in the non-convection region Km, and discharges wastewater in a state where the hardly decomposable organic substance U is sufficiently oxidized and decomposed as treated water. The gas discharge pipe 6 is provided in the upper center portion of the processing tank 1 and gas generated in the processing tank 1 (for example, carbon dioxide CO 2). ₂ ) To the outside. The partition wall 5 is fixed to the upper central portion of the processing tank 1 by the central portion being supported by the gas discharge pipe 6.
[0037]
Further, the electromagnet 7 (water treatment material separating means) applies the magnetic force to the water treatment material P (more precisely, the magnetic material powder p3) after the treatment of the waste water, thereby treating the treated material mixed water X with treated water and water. It is for separating into the processing material P. The electromagnet 7 is configured to generate a magnetic field when a current is applied from outside as required.
[0038]
Next, the waste water treatment method using the water treatment apparatus configured as described above will be described in detail.
[0039]
In the present water treatment apparatus, a predetermined amount of wastewater flows into the treatment tank 1 from the wastewater inlet 1a, whereby the wastewater and the water treatment material P are mixed into the treatment material mixed water X in the treatment tank 1. Then, the treatment material mixed water X is forcedly circulated in the treatment tank 1 by ejecting air from the gas outlet 1c, and the photocatalyst layer p2 on the surface of the water treatment material P is irradiated by irradiating ultraviolet rays from the ultraviolet lamp 4. Excited to oxidatively decompose the hardly decomposable organic substance U. Then, the treated water in which the hardly decomposable organic substance U is sufficiently oxidized and decomposed by the action of the photocatalyst layer p2 is discharged to the outside from the treated water discharge port 1b.
[0040]
If it demonstrates in detail, the waste_water | drain in the processing tank 1 will be processed as follows. That is, the treatment material mixed water X located in the central region Kt rises as an upward flow by the compressed air ejected from the gas outlet 1c, and is then reflected by the partition wall 5 to flow down the outer peripheral region Kg. Then, it is reflected by the bottom surface of the treatment tank 1 and rises again in the central region Kt by the action of compressed air. That is, the treatment material mixed water X is repeatedly circulated as a circulation flow between the central region Kt and the outer peripheral region Kg defined by the partition walls 3.
[0041]
By forcibly circulating the treatment material mixed water X in the treatment tank 1 in this way, the water treatment material P is uniformly agitated in the waste water, and the water treatment material P is discretely arranged in various places in the treatment tank 1. The ultraviolet lamp 4 is irradiated with ultraviolet rays constantly and uniformly. Moreover, since the water treatment material P is formed in the spherical shape, it is excellent in the slidability in the waste water, and thus is excellent in the stirring property.
[0042]
The hard-to-decompose organic matter U comes into frequent contact with the photocatalyst layer p2 on the surface of the water treatment material P by forced circulation, and is effectively oxidized and decomposed by the photocatalyst layer p2 excited by ultraviolet rays at the time of this contact. Is done. In addition, carbon dioxide (CO2) is contained in the treated material mixed water X by oxidizing the hardly decomposable organic substance U in this way. ₂ ) And the like are generated, but this gas is exhausted to the outside through the gas discharge pipe 6.
[0043]
When the hardly decomposable organic substance U is sufficiently oxidatively decomposed in this manner, the air supply device 2 stops the air ejection from the gas outlet 1c, and the forced circulation of the treatment material mixed water X is stopped. Furthermore, an electric current is passed through the electromagnet 7, and a magnetic field generated from the electromagnet 7 acts on the treatment material mixed water X. As a result, the water treatment material P containing the magnetic material powder p3 inside is precipitated at the bottom of the treatment tank 1 by the magnetic force based on this magnetic field and is forcibly separated from the treated water. When the water treatment material P is sufficiently settled, only the treated water is drained to the outside from the treated water discharge port 1b via the non-convection region Km.
[0044]
According to the present embodiment, the hardly-decomposable organic substance U can be efficiently oxidized and decomposed by mixing the water treatment material P with the waste water containing the hardly-decomposable organic substance U. Therefore, it is possible to treat the waste water containing the hardly decomposable organic substance U in a shorter time than before, and as a result, the treatment amount of the waste water can be increased more than before. In addition, according to the present embodiment, for example, either a continuous type by a time-sharing operation of a plurality of treatment tanks 1 or a batch type operation by one treatment tank 1 can be taken.
[0045]
In this embodiment, since the ultraviolet lamp 4 arranged in the treatment material mixed water X is used as an excitation light source, impurities are attached to the surface of the ultraviolet lamp 4 when the operation is performed for a long time, It is considered that the irradiation of the excitation light to the treatment material P is deteriorated. For such a state, a method of scraping the impurities using carbon beads or a method of peeling the impurities by changing the flow of the treatment material mixed water X can be considered.
[0046]
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is characterized in that sunlight (exactly, ultraviolet rays contained in sunlight) is used as excitation light. In the following description, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0047]
Drawing 3 is a figure showing the composition of the water treatment device in this 2nd embodiment, (a) is a top view and (b) is a side view. In these drawings, reference numeral 1A denotes a treatment tank, 3A denotes a partition wall, 7A denotes an electromagnet, and 8 denotes a pump (circulation means). 1 A of processing tanks are the pool-shaped things which the upper surface opened to the ground surface, and store the processing material mixing water X mentioned above. A drainage inlet 1a ′ and a treated water outlet 1b ′ are provided on one side surface of the treatment tank 1A. The treatment tank 1A is set to have a relatively shallow dimension in the depth direction, that is, the vertical direction so that sunlight from the sun as an excitation light source can be transmitted to the bottom surface, and has an opening area so that a large amount of waste water can be treated. The shape is set to be relatively large.
[0048]
The partition 3A is a flat plate provided in a vertical posture at the center of the treatment tank 1A as shown in the figure. The electromagnet 7A is provided below the bottom surface of the processing tank 1A. The pump 8 is provided in the treatment tank 1A and forcibly circulates the treatment material mixed water X around the partition wall 3A. This pump 8 generates a circulating flow of the treatment material mixed water X around the partition wall 3A by blowing out the treatment material mixed water X sucked from one side to the other. In addition, as a circulation means of this embodiment, it is also possible to use the air supply apparatus 2 etc. which were used in 1st Embodiment, without being limited to the pump 8. FIG.
[0049]
In this water treatment apparatus, a predetermined amount of waste water is taken into the treatment tank 1A in which the water treatment material P is stored in advance from the waste water inlet 1a ′. Then, the pump 8 is operated to forcibly circulate the treatment material mixed water X around the partition wall 3A. By forcibly circulating the treatment material mixed water X in the treatment tank 1A in this way, the water treatment material P is uniformly stirred in the wastewater, and the photocatalyst layer p2 on the surface of the water treatment material P and the hardly decomposable property in the wastewater. The opportunity for contact with the organic matter U is increased. Then, the photocatalyst layer p2 is excited by ultraviolet rays in sunlight irradiated from above, and the hardly decomposable organic substance U that has come into contact with the photocatalyst layer p2 is effectively oxidized and decomposed.
[0050]
When the hardly-decomposable organic substance U is sufficiently oxidized and decomposed, the operation of the pump 8 is stopped, the forced circulation is released, and the current is passed through the electromagnet 7A, so that the water treatment material P is removed from the treatment tank 1A. It settles at the bottom and is forcibly separated from the treated water. When the treatment material P is sufficiently separated, only the treated water is discharged to the outside from the treated water discharge port 1b ′. Thereafter, by repeating the same operation as described above, the waste water is intermittently taken into the treatment tank 1A and processed.
[0051]
According to the present embodiment, since sunlight is used as the excitation light, there is a disadvantage that the irradiation of the excitation light is not obtained at night and when folding in bad weather, so that the wastewater cannot be treated continuously. Therefore, it is possible to simplify the apparatus configuration and reduce the cost.
[0052]
[Method for producing water treatment material]
Next, the manufacturing method of the water treatment material P used for each embodiment mentioned above is demonstrated. As shown in FIG. 2, the water treatment material P forms a photocatalyst layer p2 on the surface of a spherical carbon bead p1, and magnetic material powder p3 as a motion control material for the water treatment material P in the carbon bead p1. Is mixed. The water treatment material P having such a configuration is manufactured through the following steps.
[0053]
(1) Process A
First, the thermosetting resin and the magnetic material powder p3 are mixed and formed into a spherical shape (particle shape). Here, as the thermosetting resin, for example, a raw material composition composed of a polymer and a solvent based on methylene bonds of aromatic sulfonic acids or salts thereof, or a phenol resin is used. The magnetic material powder p3 is iron powder or ferrite powder having a particle size of 10 μm or less, preferably in the range of 1 to 5 μm.
[0054]
(2) Process B
Subsequently, the molded product of Step A is carbonized (fired). Here, the carbonization temperature (calcination temperature) is set within the range of about 800 to 1200 ° C, preferably 850 to 950 ° C. The carbide obtained by this carbonization step is the carbon bead p1 described above, and the particle size thereof is set in the range of about 7 to 50 μm, preferably 20 to 30 μm.
[0055]
(3) Process C
A photocatalyst layer p2 is formed on the surface of the carbon beads p1 obtained in the step B. As a method for forming this photocatalyst layer p2, titanium oxide (TiO2) is used. ₂ ) And water (H ₂ O) and oxygen (O ₂ The material comprising a completely inorganic aqueous solution that does not contain impurities), or a material comprising a peroxotitanic acid solution and a peroxotitanium modified anatase sol, is coated on the surface of the carbon beads p1 and further immobilized. It is done. As the coating method, for example, spraying, soaking, spray drying or the like is employed. Further, as the immobilization treatment method, drying or heat treatment is adopted.
[0056]
Here, when the raw material comprising the peroxotitanic acid solution and the peroxotitanium modified anatase sol is coated on the surface of the carbon beads p1, the mixed solution of the peroxotitanic acid solution and the peroxotitanium modified anatase sol is used as the carbon beads p1. (1 layer coating) and a method of coating the surface of the carbon beads p1 with a peroxotitanic acid solution, and further coating a mixture of the peroxotitanic acid solution and the peroxo modified anatase sol ( Two methods of two-layer coating are conceivable.
[0057]
The peroxotitanic acid solution is in an amorphous state (amorphous state) and has excellent adhesion to the carbon beads p1. In contrast, peroxotitanium-modified anatase sol is crystallized and has an excellent ability as a photocatalyst. In the case of the above-mentioned single-layer coating, the peroxotitanic acid solution and the peroxotitanium modified anatase sol are mixed to ensure the adhesion of the photocatalyst layer p2 to the carbon beads p1 that are fine particles and the photocatalytic ability. On the other hand, in the case of a two-layer coating, the peroxotitanic acid solution is primed to further secure the adhesion to the carbon beads p1, which are fine particles, and the photocatalytic ability is further enhanced by overcoating the peroxotitanium modified anatase sol. Secure.
[0058]
The fixing temperature for immobilizing the raw material on the surface of the carbon beads p1 is set in the range of room temperature to about 500 ° C, preferably 100 to 400 ° C. The layer thickness (fixed film thickness) of the photocatalyst layer p2 formed on the surface of the carbon beads p1 after coating and drying the raw materials is about 0.3 to 3 μm as shown in FIG. It is set within a range of 5 to 1 μm.
[0059]
Through the above steps A to C, the water treatment material P in which the photocatalyst layer p2 is stably immobilized on the surface of the carbon beads p1 containing the magnetic material powder p3 as the motion control material is manufactured. The carbon beads p1 obtained by the steps A and B have high strength, and the photocatalyst layer p2 formed on the surface of the carbon beads p1 by the step C has excellent adhesion to the carbon beads p1. Therefore, the water treatment material P manufactured by the processes A to C has sufficient wear resistance and photocatalytic performance even in a severe use environment in which the water treatment material P is mixed with waste water and forcedly circulated.
[0060]
In addition, this invention is not limited to said each embodiment, For example, the following modifications can be considered.
[0061]
(1) In each of the above embodiments, the present invention relates to the case of subjecting the hardly decomposable organic substance U contained in the wastewater to oxidative decomposition, but the present invention is not limited to this. Titanium oxide (TiO ₂ Since the photocatalyst such as) has an excellent effect on the deodorization and decolorization of the water to be treated, it can be considered that the present invention is applied to the deodorization and decolorization of waste water. Moreover, in the said 1st Embodiment, although forced circulation of the processing material mixed water X is implement | achieved by ejecting air from the gas jet nozzle 1c, it is made to eject exhaust gas instead of this air, It is possible to perform deodorization and decolorization of the exhaust gas simultaneously with the treatment of waste water.
[0062]
(2) In the above embodiments, the central portion of the main water treatment material P is formed by the carbon beads p1, but is not limited to the carbon beads p1. It is also conceivable to use materials other than the carbon beads p1. In the manufacturing method described above, it is possible to form carbon beads p1 having a high sphericity, and this improves the wear resistance and slidability of the water treatment material P forcedly circulated in the waste water.
[0063]
(3) In each of the above embodiments, the magnetic material powder p3 (iron powder) as the motion control material is mixed into the carbon beads p1, thereby utilizing the magnetic force acting on the water treatment material P by the magnetic field of the electromagnet 7 to The treatment material P and the treated water were effectively separated. However, the spatial force used to separate the water treatment material P and the treated water is not limited to the magnetic force.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the water treatment method and apparatus using the photocatalyst according to the present invention, the water treatment material using the photocatalyst, and the production method thereof, the following effects can be obtained.
[0065]
(1) Since the particulate water treatment material having a light catalyst layer on the surface is mixed with the water to be treated and forcibly circulated, the organic matter contained in the water to be treated, particularly the hardly decomposable organic matter, can be sufficiently short and sufficient than before It is possible to oxidatively decompose and to deodorize and decolorize the water to be treated in a short time. Therefore, the amount of water to be treated can be increased as compared with the conventional method.
[0066]
(2) By passing through Steps A to C, it has sufficient wear resistance and photocatalytic performance even in a harsh use environment in which it is mixed with the water to be treated and forcedly circulated, and it can be stirred in the water to be treated. An excellent water treatment material can be produced.
[0067]
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a side view showing a main configuration of a water treatment apparatus using a photocatalyst according to a first embodiment of the present invention, and a view taken along the line AA in the side view.
FIG. 2 is a plan view including a partial cross section showing the structure of a water treatment material according to each embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are a top view and a side view showing a main configuration of a water treatment apparatus using a photocatalyst according to a second embodiment of the present invention. FIGS.
[Explanation of symbols]
1,1A …… Treatment tank
1a, 1a '…… Drainage inlet
1b, 1b '... treated water outlet
1c …… Gas outlet
2. Air supply device (circulation means)
3, 3A ... Bulkhead
4 ... UV lamp (excitation light source)
5 …… Division wall
6. Gas exhaust pipe
7, 7A ... Electromagnet (separation means)
8 …… Pump (circulation means)
Kg: Peripheral area
Km: No convection area
Kt: Central area
K1 …… Reaction area
K2 …… Recovery area
X: Treatment material mixed water
U: Refractory organic matter
P …… Water treatment material
p1 …… Carbon beads
p2 …… Photocatalyst layer
p3 …… Magnetic material powder (motion control material)

Claims

A process A in which a thermosetting resin and magnetic material powder (p3) are mixed and formed into particles, a process B in which the molded product in the process A is carbonized, and a photocatalyst layer (p2 on the surface of the carbide in the process B) ) have a, and a step C of forming a
A method for producing a water treatment material using a photocatalyst, wherein a photocatalyst layer is formed by further coating a mixture of a peroxotitanic acid solution and a peroxotitanium modified anatase sol on a surface of a carbide .

A process A in which a thermosetting resin and magnetic material powder (p3) are mixed and formed into particles, a process B in which the molded product in the process A is carbonized, and a photocatalyst layer (p2 on the surface of the carbide in the process B) And forming a step C),
A water treatment using a photocatalyst characterized in that a peroxotitanic acid solution is coated on the surface of a carbide, and a mixed solution of a peroxotitanic acid solution and a peroxotitanium modified anatase sol is formed thereon to form a photocatalytic layer. A method of manufacturing the material.

3. The method for producing a water treatment material using a photocatalyst according to claim 1, wherein the magnetic material powder (p3) is iron powder or ferrite powder .