光触媒軽石の製造方法
【課題】天然軽石を用いてチタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を内燃式流動床炉の排気側から流動床に供給し、９００〜１１００℃で焼成発泡して得られる光触媒軽石を、反応副産物の複雑な分離作業や廃水処理を必要とせず、短時間で効率よく連続的に製造する方法およびその製造装置とその光触媒軽石を用いた水の浄化方法を提供することを目的とする。
【解決手段】天然軽石にチタン化合物の分散液を天然軽石に混合付着させた後、内燃式媒体流動床炉で９００〜１１００℃で熱処理することにより、アナターゼ型の酸化チタンとして軽石に固定化して、独自の回収装置で回収することにより、ゆるみ見掛比重０．１９〜０．３６の光触媒軽石を短時間で連続的に効率よく製造する。この光触媒軽石を被処理水に浮かべ、紫外線を有する光を照射し、被処理水を浄化する。
【解決手段】天然軽石にチタン化合物の分散液を天然軽石に混合付着させた後、内燃式媒体流動床炉で９００〜１１００℃で熱処理することにより、アナターゼ型の酸化チタンとして軽石に固定化して、独自の回収装置で回収することにより、ゆるみ見掛比重０．１９〜０．３６の光触媒軽石を短時間で連続的に効率よく製造する。この光触媒軽石を被処理水に浮かべ、紫外線を有する光を照射し、被処理水を浄化する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を、内燃式媒体流動床炉を用いて９００〜１１００℃で焼成し、光触媒軽石を反応副産物の分離作業を必要とせず、短時間で効率よく連続的に製造する方法およびその製造装置と光触媒軽石を用いた水の浄化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光触媒を無機多孔質粒子に固定化する技術としては、特許第２６１３１７９号に無機多孔質粒子に光半導体粒子を２００〜８００℃で熱処理する方法が提案されている。その特許公報の第００１０段落に、焼成温度は「好ましくは、２００〜８００℃、特に好ましくは３００〜８００℃の温度で焼成するのが適当である」と明記している。
【０００３】
特開平１０−２４９２１０号には、１０〜５００μｍの中空シラスバルーン及びその造粒物に光触媒粒子を固定させる熱処理温度として、公開特許公報の第００５５段落に「４５０〜１０００℃、好ましくは４５０〜８００℃、さらに好ましくは４５０〜６００℃で加熱させる」と明記している。更に、同段落に「１０００℃より高くなると光触媒粒子の活性が低くなるので好ましくない」と明記している。
【０００４】
また、特許第３２３４８９３号には、塩化チタン含有塩酸水溶液または硫酸チタン含有硫酸水溶液中に、平均粒径５０μｍ以下の火山ガラス質堆積物粉体を分散させ、アルカリ水溶液を滴下して該粉体粒子表面に酸化チタン水和物を析出させた後、固液分離を行い、洗浄し、乾燥させたものを９００〜１１００℃で１〜６０秒間熱処理することで５０μｍ以下の酸化チタン被覆微細中空ガラス球状体を製造する方法が提示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光触媒活性のある酸化チタンの結晶形態は、アナターゼ型である。特許第２６１３１７９号および特開平１０−２４９２１０号では、酸化チタンの多孔質体へ固定するための熱処理温度は、８００℃以下または６００℃以下が好ましいとしている。これは、技法堂出版発行（１９９３年）の清野学著「酸化チタン−物性と応用技術」の５３ページの９〜１０行に酸化チタンの結晶形態における熱転移について「アナターゼは、９１５±１５℃以上でルチルに転移し」と明記され、５１ページ１３行目に「酸化チタン自身は８００℃以下の加熱による変質は本質的にない」ことが明記されていることからもわかるように、従来技術においては、酸化チタンの固定化のための熱処理は、８００℃以下が適しているとされている。
【０００６】
特許３２３４８９３号では、酸化チタンを固定化する温度が９００〜１１００℃としているが、これは、鹿児島県新技術開発推進協議会調査研究報告書Ｎｏ．３８（２００１年７月発行）に特許内容が示されているように、竪型の外熱式加熱炉の中を空気に随伴して火山ガス質堆積物粉体を垂直に噴き上げて製造する方式である。この従来技術では、塩化チタン含有塩酸水溶液または硫酸チタン含有硫酸水溶液を用いており、それにアルカリ水溶液を滴下してチタニア水和物を析出させている。これは、強酸の塩とアルカリの中和反応であり、必ず塩素化合物、硫酸化合物の反応副産物を生ずるので、これらの反応副産物を除去するために、ろ過、洗浄、乾燥工程が必要となる。
【０００７】
そのチタニア水和物を析出させるため被覆処理と反応副産物の除去のための処理にも多くの手間と長時間を要する。同報告書によれば、水溶液中での被覆処理の最適反応時間が２時間である。反応副産物として塩化アンモニウムが生成するので、反応終了後にろ過、脱水、洗浄した後、１００℃で８時間または１５０℃８時間の乾燥を行った後、外熱式加熱炉で熱処理することが明記されている。この従来技術は、熱処理前の工程が複雑で反応副産物や廃水を生じ、長時間の前処理を要しており、しかも５０μｍ以下の酸化チタン被覆微細中空ガラス球状体の製造方法が示されている。この竪型の外熱式加熱炉では、１ｍｍ以上の天然軽石を発泡させることは難しいという問題点がある。
本発明者らの提案した方法（特許第２５６２７８８号、特許第３０２８４７４号、特願２００１−１８０８４８号）は、製造工程の簡素化と内燃式熱媒体流動床炉の自動温度制御および複数のサイクロン集塵装置との連結により、中空ガラス球状体を得ることに成功しているが、内燃式熱媒体流動床炉へ火山ガラス原料を生ガス（圧縮空気と燃料ガス）に随伴させて流動床下部の目皿を通して供給する方式であるため、１ｍｍ以上の酸化チタンの分散液またはチタン有機化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を生ガスに随伴させることはできなかった。
【０００８】
本発明は、１〜１５ｍｍの天然軽石を用いてチタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を内燃式流動床炉の排気側から流動床に供給し、９００〜１１００℃で焼成発泡して得られるゆるみ見掛比重０．１９〜０．３６の光触媒軽石を、反応副産物の複雑な分離作業や廃水処理を必要とせず、短時間で効率よく連続的に製造する方法およびその製造装置とその光触媒軽石を用いた水の浄化方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
天然軽石に酸化チタンを固定化するためには、光触媒活性の優れたアナターゼ型の酸化チタンが光触媒機能の劣るルチル型に熱転移しないように、８００℃以下で熱処理することが求められる。しかし、焼成温度８００℃以下では天然軽石は焼成発泡し難く、特に南九州産の天然軽石であるシラスに含まれる軽石（シラスとは入戸火砕流堆積物のことを指す）、大隅降下軽石（鹿児島県の大隅半島に産出する降下軽石）、ボラ（霧島山起源の降下軽石。宮崎県ではひゅうが土、ひゅうがボラともいう）は、殆ど焼成発泡しない。
【００１０】
本発明者らは、南九州に産出する天然軽石を用いて、アナターゼ型酸化チタンを固定化すると同時に天然軽石を焼成発泡させる技術について、鋭意研究を重ねた結果、天然軽石にチタン化合物の分散液を天然軽石に混合付着させた後、内燃式媒体流動床炉で９００〜１１００℃で熱処理することにより、アナターゼ型の酸化チタンとして軽石に固定化して、独自の回収装置で回収することにより、ゆるみ見掛比重０．１９〜０．３６の光触媒軽石を短時間で連続的に効率よく製造する方法およびその製造装置さらにその光触媒軽石を用いた水の浄化方法に関する発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明の光触媒軽石を製造する方法は、チタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を内燃式流動床炉の排気側から流動床に供給し、９００〜１１００℃で焼成発泡することからなる。
【００１２】
光触媒軽石を製造する方法は、チタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を内燃式流動床炉の排気側から流動床に供給し、９００〜１１００℃で焼成発泡して得られる光触媒軽石を光触媒軽石回収装置で回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を回収することからなる。光触媒微小軽石とは、平均粒径１ｍｍ以下の光触媒軽石のことである。また、平均粒径１〜１５ｍｍの天然軽石を用いて焼成発泡して得られるゆるみ見掛比重０．１９〜０．３６の、１〜１５ｍｍの光触媒軽石は、新規な物質であり、これらの方法で得られたものに限定されるものではない。
【００１３】
光触媒軽石を短時間で連続的に製造する方法は、チタン有機化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を内燃式流動床炉の排気側から流動床に供給し、９００〜１１００℃で焼成発泡して得られる光触媒軽石を光触媒軽石回収装置で回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を回収することからなる。
【００１４】
本発明におけるチタン化合物とは、チタン無機化合物またはチタン有機化合物である。チタン無機化合物とは、酸化チタン、塩化チタンなどがある。酸化チタンの分散液は、酸化チタンを３〜４０ｗｔ％程度含有した分散液である。
【００１５】
上記に記載の製造方法におけるチタン化合物の分散液は、チタン無機化合物を水または珪酸アルカリ水溶液または油に分散した液、あるいは酸化チタンを分散したチタニアゾルまたはチタニアスラリーである。上記に記載の製造方法におけるチタン化合物の分散液は、チタンアルコキシドまたはチタンキレートなどのチタン有機化合物を有機溶媒で分散した液である。
【００１６】
チタン有機化合物の分散液としては、チタンテトラブトキシド、テトラノルマルブチルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラ（２−エチルヘキシル）チタネート、テトラメチルチタネートなどのチタンアルコキシド類やチタンラクテート、チタンアセチルアセトナート、チタンテトラアセチルアセトナート、ポリチタンアセチルアセトナート、チタンオクチレングリコレート、チタンエチルアセトアセテート、チタントリエタノールアミネートなどのチタンキレート類などがある。
【００１７】
上記に記載の製造方法における天然軽石は、平均粒径１〜１５ｍｍである。水を浄化する方法は、上記に記載のいずれかにより製造される光触媒軽石を被処理水に浮かべ、紫外線を有する光の照射によるものであることである。紫外線を有する光とは、太陽光、アーク灯、蛍光灯、紫外線を出す蛍光灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯などのことである。
【００１８】
サイクロン集塵装置は、微小軽石を含む気流を旋回運動させ、粒子に遠心力を与えて、気流から微小軽石を分離回収する装置である。ゆるみ見掛比重は、粉体または粒体のタッピングしない状態の単位体積（１ｃｃ）当たりの質量（ｇ）の値である。静置した内容積１００ｃｃのカップに被測定物を入れ、カップの上の余分なものをブレードですりきったときの被測定物の質量（ｇ）を１００で割った値である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
南九州のシラスに含まれる軽石、大隅降下軽石、ボラは、平均粒径１ｍｍ以上の軽石で１１０℃乾燥後のゆるみ見掛比重が、約０．５０〜０．４２である。これらは、電気炉において大気中８００℃以下で焼成しても殆ど膨張せず、水分の脱水量の分しか軽量せず、酸化チタンを固定化すれば更に比重が大きくなるので、ゆるみ見掛比重０．３６以下の光触媒軽石は得られない。
【００２０】
そこで、チタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を従来技術よりも急速に焼成することによって軽石を焼成発泡させると同時にアナターゼ型の酸化チタンとして固定化する検討を重ねた。その結果、所望の光触媒軽石を得るための条件として、内燃式媒体流動床炉を用いて熱媒体や燃焼炎からの強力な赤外線加熱と熱伝導により急激に天然軽石を焼成発泡できる焼成温度が９００〜１１００℃の場合に、天然軽石を焼成発泡させると同時にアナターゼ型の酸化チタンとして固定化できることを見出した。
【００２１】
チタン化合物の分散液の混合付着は、溶液中に没して含浸させるのではなく、天然軽石に塗すように混合付着させる。これは、天然軽石の持つ高い吸油性と吸水性を利用したもので、乾燥した天然軽石を回転フィーダーの中で添加していくだけでよい。混合付着させる量は、酸化チタンとして天然軽石重量の１〜１０ｗｔ％が適している。その作業は極めて単純で、余分な溶液、反応副産物、廃水を生じないので、酸化チタンの分散液またはチタン有機化合物の分散液の１００％を天然軽石に混合付着させて用いるので効率がよい。混合付着後は液が滴らないので扱いが楽であり、そのまま内燃式熱媒体流動床炉に供給できるので、熱処理前の前処理が短時間で手間もかからず効率的であるという利点がある。
【００２２】
本発明者らの提案した方法（特許第２５６２７８８号、特許第３０２８４７４号、特願２００１−１８０８４８号）は、製造工程の簡素化と内燃式熱媒体流動床炉の自動温度制御および複数のサイクロン集塵装置との連結により、中空ガラス球状体を得ることに成功しているが、内燃式熱媒体流動床炉へ火山ガラス原料を生ガス（圧縮空気と燃料ガス）に随伴させて流動床下部の目皿を通して供給する方式であるため、１ｍｍ以上の酸化チタンの分散液またはチタン有機化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を生ガスに随伴させることはできなかったので、原料供給方法と回収方法に独自の工夫を行った。
【００２３】
図１に、原料供給装置、内燃式流動床炉、光触媒軽石回収装置を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２４】
原料供給方法は、流動床炉の排気側から天然軽石を直接投入できる原料供給用のパイプが取り付けてある。光触媒軽石は、流動床炉の直ぐ上部の側面に独自の工夫を施した光触媒軽石回収装置１５により回収する。
【００２５】
この光触媒軽石回収装置１５には、熱媒体だけを流動床に循環させるためのスリット１４と邪魔板１６とを設けてある。この光触媒軽石回収装置１５は、焼成発泡後の光触媒軽石を長い配管やサイクロンを通過させずに短距離で回収できるので、配管や壁面への衝突による摩滅や分裂による微粉分の混入を最小限に抑えることができる。
【００２６】
天然軽石に付着していた微粉分や微小な軽石もある程度焼成発泡し、ゆるみ見掛比重が小さく粒径も小さいので排気ガスの気流に随伴されて、サイクロン集塵装置２１で回収される。この微小軽石にも酸化チタンがアナターゼ型として固定化されている。ムライトボールなどの比重の大きい熱媒体１３は、自重で排気ガスの流れに逆らい流動床に戻る。
【００２７】
発明で用いた内燃式媒体流動床炉は、内径１３２ｍｍの内筒からなる流動床炉であり、燃焼温度９００℃以下ではゆるみ見掛比重０．３６以下の光触媒軽石は製造できなかった。また、１１００℃以上では流動床部分で軽石同士の融着が起こりやすく、それ以上では実験が困難であった。燃料ガス（ここではプロパンガス）と燃焼空気を合わせた混合ガス量４５Ｎｍ３／ｈ〜７０Ｎｍ３／ｈの条件で、安定して光触媒軽石を回収することができた。
【００２８】
以上のように独自の内燃式流動床炉と独自の回収装置を組み合わせることにより、微粉分の少ない１ｍｍ以上の光触媒軽石を、反応副産物の複雑な分離作業や廃水処理を必要とせず、短時間で効率よく連続的に製造することに成功した。
【００２９】
チタン化合物の分散液を混合付着させた平均粒径２ｍｍ以下の天然軽石を流動床炉の排気側から供給した場合、天然軽石に２ｍｍ前後のものが含まれていれば、回収率は下がるものの平均粒径２ｍｍ以上の光触媒軽石を少量回収することができる。これ以外の平均粒径２ｍｍ以下の光触媒微小軽石は、サイクロン集塵装置やバグフィルター集塵装置で回収される。
【００３０】
光触媒軽石回収容器２で回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った。その結果を図２に示す。チタン無機化合物の分散液およびチタン有機化合物の分散液を混合付着した場合のどちらとも、アナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。
【００３１】
本発明の光触媒軽石の光触媒機能を確認するため、紫外線ランプ下と太陽光下での色素を用いた脱色試験と鹿児島県下の畜産廃水の浄化試験を行った。
【００３２】
本発明により製造された平均粒径６ｍｍの光触媒軽石をＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの水溶液に投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した。比較のため、色素だけの水溶液を同様に放置した。島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型で６００ｎｍの波長の吸光度で色素濃度を測定した結果、光触媒軽石の著しい脱色効果を確認した。
【００３３】
次に、上記の実験で最も脱色効果の優れてた光触媒軽石をＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの水溶液を三角フラスコで蓋をして、６月初旬の晴天の午前９時にセットし、翌日の雨天の午後５時までの３２時間ビル屋上に放置した。島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型で６００ｎｍの波長の吸光度で色素濃度を測定した結果、光触媒軽石の著しい脱色効果を確認した。
【００３４】
鹿児島県下の４カ所の養豚場（養豚場Ａ沈殿漕後：曽於郡串良町，養豚場Ｂ沈殿槽内：肝属郡鹿屋市、養豚場Ｃ排水漕：肝属郡鹿屋市、養豚場Ｄラグーン内：肝属郡鹿屋市）から排出される淡褐色の畜産廃水を採取し、本発明の光触媒軽石を投入し、ラップで蓋をして、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間、２４時間後にサンプリングし最終的に４８時間放置した。吸光度は、１２時間ごとの値を測定し、生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全有機炭素量（ＴＯＣ）は、投入前と４８時間放置後について測定を行った。吸光度は、島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型での波長スチャンにより３００〜６００ｎｍの吸光度を測定したが、短波長から長波長側へ右肩下がりの吸光度を示した。そこで、酒税法におけるウイスキーなどの着色度の測定基準である波長４３０ｎｍの吸光度から畜産廃水の脱色の目安として測定を行った。
【００３５】
光触媒軽石を投入した紫外線カーボンアーク灯光下での４カ所の畜産廃液の０、１２，２４、４８時間後の４３０ｎｍの吸光度の推移を図３に示す。いずれも、放置時間が長くなるほど、吸光度が小さくなり、原液を１００％とすると２〜５５％まで脱色効果があり、光触媒軽石が畜産廃水に対して脱色効果を発揮することを見出した。
【００３６】
光触媒軽石を投入した紫外線カーボンアーク灯光下での４カ所の畜産廃液の０、４８時間後のＢＯＤとＣＯＤの推移を図４、５に示す。いずれも、ＢＯＤ、ＣＯＤの値が減少しており、光触媒軽石が畜産廃水に対して浄化効果を発揮することを見出した。
【００３７】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
〔実施例１〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して石原産業製チタニアスラリーＳＴＳ２１（酸化チタン含有量３９．２％）を３８４ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１０．６ｋｇ／ｈで１２分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３０の光触媒軽石を１７５７ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて１５ｇ回収した。光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果を図２に示す。焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．３０の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００３９】
〔比較例１〕
従来技術による比較実験として、鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して石原産業製チタニアスラリーＳＴＳ２１（酸化チタン含有量３９．２％）を３８４ｇ混合付着させたもの１００ｇを蒸発皿に入れ、９５０℃に制御された電気炉において１時間で昇温し、３０分間９５０℃で保持して焼成した。焼成後のゆるみ見掛比重は、０．４５であり、粉末Ｘ線回折測定を行った結果を図２R>２に示す。焼成後はアナターゼ型の酸化チタンはごくわずか認められるだけで、ルチル型の大きな回折ピークを確認し、酸化チタンとしてはほとんどがルチル型として固定化されていることを確認した。
【００４０】
〔比較例２〕
熱媒体に直径１．５ｍｍのムライトボール７００ｇを用いて９５０℃に制御された内径１３２ｍｍの内筒を持つ内燃式熱媒体流動床炉において、鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの１１０℃で２４時間乾燥した降下軽石を排気側から９．８ｋｇ／ｈの供給速度で８０分間投入し、焼成発泡軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３１の焼成発泡軽石を回収した。
この焼成発泡軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した。島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型で６００ｎｍの波長の吸光度で色素濃度を測定した結果、１９．１ｐｐｍと顕著な脱色効果が無かった。
【００４１】
〔比較例３〕
熱媒体に直径１．５ｍｍのムライトボール６９０ｇを用いて９５０℃に制御された内径１３２ｍｍの内筒を持つ内燃式熱媒体流動床炉において、鹿児島県垂水市新城産の平均粒径３ｍｍの１１０℃で２４時間乾燥した降下軽石を排気側から１７．８ｋｇ／ｈの供給速度で１９分間投入し、焼成発泡軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３１の焼成発泡軽石を回収した。
この焼成発泡軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した。島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型で６００ｎｍの波長の吸光度で色素濃度を測定した結果、１９．３ｐｐｍと顕著な脱色効果が無かった。
【００４２】
〔実施例２〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して石原産業製チタニアゾルＳＴＳ０１（酸化チタン含有量３０．２％）を３０３ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１０．５ｋｇ／ｈで１２分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３１の光触媒軽石を１７２３ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて１８ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。また、ルチル型の酸化チタンはほとんど認められなかった。このゆるみ見掛比重０．３１の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００４３】
〔実施例３〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して石原産業製チタニアゾルＳＴＳ０２（酸化チタン含有量３０．２％）を３３０ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１０．３ｋｇ／ｈで１２分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．２８の光触媒軽石を１７３８ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて１７ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。また、ルチル型の酸化チタンはほとんど認められなかった。このゆるみ見掛比重０．２８の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００４４】
〔実施例４〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して昭和電工製ナノチタニアゾルＮＴＢ−１００（酸化チタン含有量１０％）を３８７ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１０．４ｋｇ／ｈで１２分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．２８の光触媒軽石を１６７４ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて２８ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．２８の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００４５】
〔実施例５〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して松本製薬製チタンキレート（チタンラクテート）ＴＣ−３１０（チタン含有量８．２％）を２００ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１０．３ｋｇ／ｈで１２分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．１９の光触媒軽石を１８５５ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて１４ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．１９の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００４６】
〔実施例６〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して松本製薬製チタンキレート（チタンアセチルアセトナート）ＴＣ−１００（チタン含有量９．９％）を２００ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１０．１ｋｇ／ｈで１３分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．１９の光触媒軽石を１８７９ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて１８ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．１９の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００４７】
〔実施例７〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して松本製薬製チタンアルコキシド（テトラノルマルブチルチタネート）ＴＡ−２５（チタン含有量１９．５％）を２１９ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１０．０ｋｇ／ｈで１３分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．２３の光触媒軽石を１８８０ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて２７ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．２３の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００４８】
〔実施例８〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対してＡｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ製チタンアルコキシド（チタンテトラブトキシド）（純度９７％）を２１０ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から９．８ｋｇ／ｈで１３分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．２４の光触媒軽石を１９１０ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて２０ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．２４の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００４９】
〔実施例９〕
実施例１から実施例８で製造した平均粒径６ｍｍの光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した。比較のため、色素だけの２０ｐｐｍ水溶液を同様に放置した。島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型で６００ｎｍの波長の吸光度で色素濃度を測定した結果、色素だけの水溶液が２８．７ｐｐｍであった。このとき、サンプルビーカーに蓋をしていなかったので、紫外線カーボンアーク灯光の発する熱で水分が蒸発して色素濃度が高くなっている。このような色素濃度が大きくなる条件下であったが、光触媒軽石を投入したものは、実施例１から８の光触媒軽石を投入した物がそれぞれ、２．９ｐｐｍ（実施例１）、１３．３ｐｐｍ（実施例２）、１２．４ｐｐｍ（実施例３）、１９．５ｐｐｍ（実施例４）、１９．０ｐｐｍ（実施例５）、２６．６ｐｐｍ（実施例６）、２５．８ｐｐｍ（実施例７）、２１．２ｐｐｍ（実施例８）とそれぞれ減少し、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００５０】
〔実施例１０〕
実施例１のゆるみ見掛比重０．３０の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、６月初旬の晴天時の午前９時にセットし、翌日の雨天時の午後５時までの間屋外に放置した。島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型で６００ｎｍの波長の吸光度で色素濃度を測定した結果、色素だけの水溶液は１６．８ｐｐｍと多少の脱色が見られたが、光触媒軽石を投入したものは、０．８ｐｐｍと著しい脱色効果を確認した。
【００５１】
〔実施例１１〕
鹿児島県下の４カ所の養豚場（養豚場Ａ沈殿漕後：曽於郡串良町，養豚場Ｂ沈殿槽内：肝属郡鹿屋市、養豚場Ｃ排水漕：肝属郡鹿屋市、養豚場Ｄラグーン内：肝属郡鹿屋市）から排出される淡褐色の畜産廃水２００ｍｌを採取し、実施例１のゆるみ見掛比重０．３０の光触媒軽石を１０ｇ投入し、ラップで蓋をして、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間、２４時間後に１０ｃｃずつサンプリングし最終的に４８時間放置した。吸光度は、１２時間ごとの値を測定し、生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全有機炭素量（ＴＯＣ）は、投入前と４８時間放置後について測定を行った。吸光度は、島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型での波長スチャンにより３００〜６００ｎｍの吸光度を測定したが、短波長から長波長側へ右肩下がりの吸光度を示した。そこで、酒税法におけるウイスキーなどの着色度の測定基準である波長４３０ｎｍの吸光度から畜産廃水の脱色の目安として測定を行った。光触媒軽石を投入した紫外線カーボンアーク灯光下での４カ所の畜産廃液の０、１２，２４、４８時間後の４３０ｎｍの吸光度の推移を図３に示す。いずれも、放置時間が長くなるほど、吸光度が小さくなり、原液を１００％とすると２〜５５％まで脱色効果があり、光触媒軽石が畜産廃水に対して脱色効果を発揮することを見出した。光触媒軽石を投入した紫外線カーボンアーク灯光下での４カ所の畜産廃液の０、４８時間後のＢＯＤとＣＯＤの推移を図４、５に示す。いずれも、ＢＯＤ、ＣＯＤの値が減少しており、光触媒軽石が畜産廃水に対して浄化効果を発揮することを見出した。
【００５２】
〔実施例１２〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥した軽石２ｋｇに対して、和光純薬工業（株）製和光一級のアナターゼ型酸化チタン粉末１００ｇと日本化学工業（株）製珪酸カリウム１００ｇと水４００ｇを混合した酸化チタン分散液６００ｇを混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１３．０ｋｇ／ｈで１２分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３６の光触媒軽石を１０６６ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて１１２ｇ回収した。光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果を図６に示す。焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．３６の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した結果、９．７ｐｐｍに減少し、光触媒軽石の優れた脱色効果を確認した。
【００５３】
〔実施例１３〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径３ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥した軽石２ｋｇに対して、和光純薬工業（株）製和光一級のアナターゼ型酸化チタン粉末１００ｇと日本化学工業（株）製珪酸カリウム１００ｇと水４００ｇを混合した酸化チタン分散液６００ｇを混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から８．７ｋｇ／ｈで１８分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３３の光触媒軽石を１４３０ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて２４６ｇ回収した。光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果を図６に示す。焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．３３の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した結果、９．７ｐｐｍに減少し、光触媒軽石の優れた脱色効果を確認した。
【００５４】
〔実施例１４〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径３ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥した軽石２ｋｇに対して石原産業製チタニアスラリーＳＴＳ２１（酸化チタン含有量３９．２％）を４０２ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から５．５ｋｇ／ｈで２６分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３５の光触媒軽石を１６０４ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて３４２ｇ回収した。光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．３５の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した結果、２．４ｐｐｍに減少し、光触媒軽石の優れた脱色効果を確認した。
【００５５】
〔実施例１５〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径３ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥した軽石２００２ｇに対して石原産業製チタニアゾルＳＴＳ０２（酸化チタン含有量３０．２％）を４０２ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から９．０ｋｇ／ｈで１６分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３２の光触媒軽石を１３６４ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて４８４ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．３２の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した結果、１３．９ｐｐｍに減少し、光触媒軽石の優れた脱色効果を確認した。
【００５６】
〔実施例１６〕
鹿児島県垂水市新城産の平均粒径１ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥した軽石２ｋｇに対して、和光純薬工業（株）製和光一級のアナターゼ型酸化チタン粉末１００ｇと日本化学工業（株）製珪酸カリウム１００ｇと水４００ｇを混合した酸化チタン分散液６００ｇを混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１３．８ｋｇ／ｈで１１分間投入し、光触媒軽石回収装置により光触媒軽石を２７１ｇ回収し、サイクロン集塵装置でゆるみ見掛比重０．５２の光触媒微小軽石を１５７１ｇとバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を６０ｇ回収した。ゆるみ見掛比重０．５２の光触媒微小軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、アナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．５２の光触媒微小軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した結果、４．５ｐｐｍに減少し、光触媒微小軽石の優れた脱色効果を確認した。
【００５７】
〔実施例１７〕
鹿児島県垂水市新城産の平均粒径１ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥した軽石２ｋｇに対して石原産業製チタニアスラリーＳＴＳ２１（酸化チタン含有量３９．２％）を４００ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１４．４ｋｇ／ｈで１０分間投入し、光触媒軽石回収装置により光触媒軽石を３４０ｇ回収し、サイクロン集塵装置でゆるみ見掛比重０．４８の光触媒微小軽石を１６４６ｇとバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を７６ｇ回収した。このゆるみ見掛比重０．４８の光触媒微小軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．４８の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した結果、０．１ｐｐｍに減少し、光触媒微小軽石の優れた脱色効果を確認した。
【００５８】
〔実施例１８〕
鹿児島県垂水市新城産の平均粒径１ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥した軽石２００２ｇに対して石原産業製チタニアゾルＳＴＳ０２（酸化チタン含有量３０．２％）を４００ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１４．４ｋｇ／ｈで１０分間投入し、光触媒軽石回収装置により光触媒軽石を３８２ｇ回収し、サイクロン集塵装置でゆるみ見掛比重０．４１の光触媒微小軽石を１６０２ｇとバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を７２ｇ回収した。このゆるみ見掛比重０．４１の光触媒微小軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．４１の光触媒微小軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した結果、０．１ｐｐｍに減少し、光触媒軽石の優れた脱色効果を確認した。
【００５９】
〔実施例１９〕
実施例１２から実施例１８で製造した光触媒軽石または光触媒微小軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した。比較のため、酸化チタンの固定化されていない比較例２と比較例３の焼成発泡軽石を同様にセットし、２４時間放置した。島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型で６００ｎｍの波長の吸光度で色素濃度を測定した結果、酸化チタンの固定化されていない焼成発泡軽石の水溶液は、１９．１ｐｐｍ（比較例２）、１９．３ｐｐｍ（比較例３）とほとんど脱色していなかった。光触媒軽石を投入したものは、それぞれ、９．７ｐｐｍ（実施例１２：光触媒軽石）、９．７ｐｐｍ（実施例１３：光触媒軽石）、２．４ｐｐｍ（実施例１４：光触媒軽石）、１３．９ｐｐｍ（実施例１５：光触媒軽石）、４．５ｐｐｍ（実施例１６：光触媒微小軽石）、０．１ｐｐｍ（実施例１７：光触媒微小軽石）、０．１ｐｐｍ（実施例１８：光触媒微小軽石）と優れた脱色効果を確認した。
【００６０】
【発明の効果】
以上の結果から、天然軽石から平均粒径１〜１５ｍｍの水浮揚光触媒軽石を短時間で連続的に効率よく製造する方法とその装置を開発することに成功した。
【００６１】
水浮揚軽石は、光触媒機能の付与によりその付加価値を大幅に向上させることができる。酸化チタンなどの光触媒は、その粒子のごく表面しか効果を発揮しないので、その表面積をできるだけ広くし、浄化しようとする水または空気との接触面積を多くし、光を遮る他の材料で被覆しないことが重要である。その点で、本発明の光触媒軽石は、アナターゼ型の酸化チタンが直接軽石表面に接合し、直接外界と接触できる構造になっているので、効率よく光触媒機能を発揮できる。
【００６２】
軽石は、連通気孔が多く比表面積が広く水に浮くので、水中で光を遮られることもなく、効率よく軽石表面に光を受けることができ、比較的透光性のあるガラス質からなるので、ある程度の内部に光が届き、表面と内部の広い面積で光触媒機能を発揮することが期待できる。また、水中においては、それ自身が回転し易いので、水の攪拌と光触媒効果が繰り返され浄化効率の向上が期待できる。
【００６３】
また、畜産廃水などの悪臭物質の抑制効果についても、水面上の軽石表面から悪臭を放つ揮発物質の気化の際に、気化が起こりやすく光があたる軽石上部に光触媒が担持されていることによって、悪臭防止の面からも大きな効果が期待できることから、光触媒の担持体として水浮揚軽石は好適である。
【００６４】
近年の環境志向と省エネルギー志向から、住宅、建材、塗料、プラスチック、自動車関連、陶磁器などの軽量フィラーとして、環境ホルモンやシックハウス症候群などの心配のない、これら軽石などの天然素材が見直されてきている。
【００６５】
本発明によれば、従来技術で困難であった、水に浮揚する光触媒軽石を工業的に、一つの工場ラインで連続的に製造することが可能であり、世界中に賦存する天然軽石や南九州に大量に賦存する降下軽石やシラスなどの軽石堆積物を用いて、世界中の市場で求められている光触媒軽石を低コストで提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】製造装置の概念図である。
【図２】実施例１及び比較例１で得られたものの粉末Ｘ線チャートである。
【図３】実施例１１の４カ所の畜産廃液の紫外線カーボンアーク灯下での０、１２、２４、４８時間後の吸光度の推移である。
【図４】実施例１１の４カ所の畜産廃液の紫外線カーボンアーク灯下での０、４８時間後の生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）の推移である。
【図５】実施例１１の４カ所の畜産廃液の紫外線カーボンアーク灯下での０、４８時間後の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の推移である。
【図６】実施例１２及び実施例１３で得られた光触媒軽石の粉末Ｘ線チャートである。
【符号の説明】
１ 原料ホッパー
２ 光触媒軽石回収容器
３ 光触媒微小軽石回収容器
４ 光触媒微小軽石回収容器
５ 燃料ガス
６ 圧縮空気
１０ 防爆用磁性ボール
１１ 目皿
１２ 温度制御用熱電対
１３ 熱媒体
１４ スリット
１５ 光触媒軽石回収装置
１６ 邪魔板
２０ 内燃式熱媒体流動床炉本体
２１ サイクロン集塵装置
２２ バグフィルター集塵装置
２３ 排気ブロワー
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を、内燃式媒体流動床炉を用いて９００〜１１００℃で焼成し、光触媒軽石を反応副産物の分離作業を必要とせず、短時間で効率よく連続的に製造する方法およびその製造装置と光触媒軽石を用いた水の浄化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光触媒を無機多孔質粒子に固定化する技術としては、特許第２６１３１７９号に無機多孔質粒子に光半導体粒子を２００〜８００℃で熱処理する方法が提案されている。その特許公報の第００１０段落に、焼成温度は「好ましくは、２００〜８００℃、特に好ましくは３００〜８００℃の温度で焼成するのが適当である」と明記している。
【０００３】
特開平１０−２４９２１０号には、１０〜５００μｍの中空シラスバルーン及びその造粒物に光触媒粒子を固定させる熱処理温度として、公開特許公報の第００５５段落に「４５０〜１０００℃、好ましくは４５０〜８００℃、さらに好ましくは４５０〜６００℃で加熱させる」と明記している。更に、同段落に「１０００℃より高くなると光触媒粒子の活性が低くなるので好ましくない」と明記している。
【０００４】
また、特許第３２３４８９３号には、塩化チタン含有塩酸水溶液または硫酸チタン含有硫酸水溶液中に、平均粒径５０μｍ以下の火山ガラス質堆積物粉体を分散させ、アルカリ水溶液を滴下して該粉体粒子表面に酸化チタン水和物を析出させた後、固液分離を行い、洗浄し、乾燥させたものを９００〜１１００℃で１〜６０秒間熱処理することで５０μｍ以下の酸化チタン被覆微細中空ガラス球状体を製造する方法が提示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光触媒活性のある酸化チタンの結晶形態は、アナターゼ型である。特許第２６１３１７９号および特開平１０−２４９２１０号では、酸化チタンの多孔質体へ固定するための熱処理温度は、８００℃以下または６００℃以下が好ましいとしている。これは、技法堂出版発行（１９９３年）の清野学著「酸化チタン−物性と応用技術」の５３ページの９〜１０行に酸化チタンの結晶形態における熱転移について「アナターゼは、９１５±１５℃以上でルチルに転移し」と明記され、５１ページ１３行目に「酸化チタン自身は８００℃以下の加熱による変質は本質的にない」ことが明記されていることからもわかるように、従来技術においては、酸化チタンの固定化のための熱処理は、８００℃以下が適しているとされている。
【０００６】
特許３２３４８９３号では、酸化チタンを固定化する温度が９００〜１１００℃としているが、これは、鹿児島県新技術開発推進協議会調査研究報告書Ｎｏ．３８（２００１年７月発行）に特許内容が示されているように、竪型の外熱式加熱炉の中を空気に随伴して火山ガス質堆積物粉体を垂直に噴き上げて製造する方式である。この従来技術では、塩化チタン含有塩酸水溶液または硫酸チタン含有硫酸水溶液を用いており、それにアルカリ水溶液を滴下してチタニア水和物を析出させている。これは、強酸の塩とアルカリの中和反応であり、必ず塩素化合物、硫酸化合物の反応副産物を生ずるので、これらの反応副産物を除去するために、ろ過、洗浄、乾燥工程が必要となる。
【０００７】
そのチタニア水和物を析出させるため被覆処理と反応副産物の除去のための処理にも多くの手間と長時間を要する。同報告書によれば、水溶液中での被覆処理の最適反応時間が２時間である。反応副産物として塩化アンモニウムが生成するので、反応終了後にろ過、脱水、洗浄した後、１００℃で８時間または１５０℃８時間の乾燥を行った後、外熱式加熱炉で熱処理することが明記されている。この従来技術は、熱処理前の工程が複雑で反応副産物や廃水を生じ、長時間の前処理を要しており、しかも５０μｍ以下の酸化チタン被覆微細中空ガラス球状体の製造方法が示されている。この竪型の外熱式加熱炉では、１ｍｍ以上の天然軽石を発泡させることは難しいという問題点がある。
本発明者らの提案した方法（特許第２５６２７８８号、特許第３０２８４７４号、特願２００１−１８０８４８号）は、製造工程の簡素化と内燃式熱媒体流動床炉の自動温度制御および複数のサイクロン集塵装置との連結により、中空ガラス球状体を得ることに成功しているが、内燃式熱媒体流動床炉へ火山ガラス原料を生ガス（圧縮空気と燃料ガス）に随伴させて流動床下部の目皿を通して供給する方式であるため、１ｍｍ以上の酸化チタンの分散液またはチタン有機化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を生ガスに随伴させることはできなかった。
【０００８】
本発明は、１〜１５ｍｍの天然軽石を用いてチタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を内燃式流動床炉の排気側から流動床に供給し、９００〜１１００℃で焼成発泡して得られるゆるみ見掛比重０．１９〜０．３６の光触媒軽石を、反応副産物の複雑な分離作業や廃水処理を必要とせず、短時間で効率よく連続的に製造する方法およびその製造装置とその光触媒軽石を用いた水の浄化方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
天然軽石に酸化チタンを固定化するためには、光触媒活性の優れたアナターゼ型の酸化チタンが光触媒機能の劣るルチル型に熱転移しないように、８００℃以下で熱処理することが求められる。しかし、焼成温度８００℃以下では天然軽石は焼成発泡し難く、特に南九州産の天然軽石であるシラスに含まれる軽石（シラスとは入戸火砕流堆積物のことを指す）、大隅降下軽石（鹿児島県の大隅半島に産出する降下軽石）、ボラ（霧島山起源の降下軽石。宮崎県ではひゅうが土、ひゅうがボラともいう）は、殆ど焼成発泡しない。
【００１０】
本発明者らは、南九州に産出する天然軽石を用いて、アナターゼ型酸化チタンを固定化すると同時に天然軽石を焼成発泡させる技術について、鋭意研究を重ねた結果、天然軽石にチタン化合物の分散液を天然軽石に混合付着させた後、内燃式媒体流動床炉で９００〜１１００℃で熱処理することにより、アナターゼ型の酸化チタンとして軽石に固定化して、独自の回収装置で回収することにより、ゆるみ見掛比重０．１９〜０．３６の光触媒軽石を短時間で連続的に効率よく製造する方法およびその製造装置さらにその光触媒軽石を用いた水の浄化方法に関する発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明の光触媒軽石を製造する方法は、チタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を内燃式流動床炉の排気側から流動床に供給し、９００〜１１００℃で焼成発泡することからなる。
【００１２】
光触媒軽石を製造する方法は、チタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を内燃式流動床炉の排気側から流動床に供給し、９００〜１１００℃で焼成発泡して得られる光触媒軽石を光触媒軽石回収装置で回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を回収することからなる。光触媒微小軽石とは、平均粒径１ｍｍ以下の光触媒軽石のことである。また、平均粒径１〜１５ｍｍの天然軽石を用いて焼成発泡して得られるゆるみ見掛比重０．１９〜０．３６の、１〜１５ｍｍの光触媒軽石は、新規な物質であり、これらの方法で得られたものに限定されるものではない。
【００１３】
光触媒軽石を短時間で連続的に製造する方法は、チタン有機化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を内燃式流動床炉の排気側から流動床に供給し、９００〜１１００℃で焼成発泡して得られる光触媒軽石を光触媒軽石回収装置で回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を回収することからなる。
【００１４】
本発明におけるチタン化合物とは、チタン無機化合物またはチタン有機化合物である。チタン無機化合物とは、酸化チタン、塩化チタンなどがある。酸化チタンの分散液は、酸化チタンを３〜４０ｗｔ％程度含有した分散液である。
【００１５】
上記に記載の製造方法におけるチタン化合物の分散液は、チタン無機化合物を水または珪酸アルカリ水溶液または油に分散した液、あるいは酸化チタンを分散したチタニアゾルまたはチタニアスラリーである。上記に記載の製造方法におけるチタン化合物の分散液は、チタンアルコキシドまたはチタンキレートなどのチタン有機化合物を有機溶媒で分散した液である。
【００１６】
チタン有機化合物の分散液としては、チタンテトラブトキシド、テトラノルマルブチルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラ（２−エチルヘキシル）チタネート、テトラメチルチタネートなどのチタンアルコキシド類やチタンラクテート、チタンアセチルアセトナート、チタンテトラアセチルアセトナート、ポリチタンアセチルアセトナート、チタンオクチレングリコレート、チタンエチルアセトアセテート、チタントリエタノールアミネートなどのチタンキレート類などがある。
【００１７】
上記に記載の製造方法における天然軽石は、平均粒径１〜１５ｍｍである。水を浄化する方法は、上記に記載のいずれかにより製造される光触媒軽石を被処理水に浮かべ、紫外線を有する光の照射によるものであることである。紫外線を有する光とは、太陽光、アーク灯、蛍光灯、紫外線を出す蛍光灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯などのことである。
【００１８】
サイクロン集塵装置は、微小軽石を含む気流を旋回運動させ、粒子に遠心力を与えて、気流から微小軽石を分離回収する装置である。ゆるみ見掛比重は、粉体または粒体のタッピングしない状態の単位体積（１ｃｃ）当たりの質量（ｇ）の値である。静置した内容積１００ｃｃのカップに被測定物を入れ、カップの上の余分なものをブレードですりきったときの被測定物の質量（ｇ）を１００で割った値である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
南九州のシラスに含まれる軽石、大隅降下軽石、ボラは、平均粒径１ｍｍ以上の軽石で１１０℃乾燥後のゆるみ見掛比重が、約０．５０〜０．４２である。これらは、電気炉において大気中８００℃以下で焼成しても殆ど膨張せず、水分の脱水量の分しか軽量せず、酸化チタンを固定化すれば更に比重が大きくなるので、ゆるみ見掛比重０．３６以下の光触媒軽石は得られない。
【００２０】
そこで、チタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を従来技術よりも急速に焼成することによって軽石を焼成発泡させると同時にアナターゼ型の酸化チタンとして固定化する検討を重ねた。その結果、所望の光触媒軽石を得るための条件として、内燃式媒体流動床炉を用いて熱媒体や燃焼炎からの強力な赤外線加熱と熱伝導により急激に天然軽石を焼成発泡できる焼成温度が９００〜１１００℃の場合に、天然軽石を焼成発泡させると同時にアナターゼ型の酸化チタンとして固定化できることを見出した。
【００２１】
チタン化合物の分散液の混合付着は、溶液中に没して含浸させるのではなく、天然軽石に塗すように混合付着させる。これは、天然軽石の持つ高い吸油性と吸水性を利用したもので、乾燥した天然軽石を回転フィーダーの中で添加していくだけでよい。混合付着させる量は、酸化チタンとして天然軽石重量の１〜１０ｗｔ％が適している。その作業は極めて単純で、余分な溶液、反応副産物、廃水を生じないので、酸化チタンの分散液またはチタン有機化合物の分散液の１００％を天然軽石に混合付着させて用いるので効率がよい。混合付着後は液が滴らないので扱いが楽であり、そのまま内燃式熱媒体流動床炉に供給できるので、熱処理前の前処理が短時間で手間もかからず効率的であるという利点がある。
【００２２】
本発明者らの提案した方法（特許第２５６２７８８号、特許第３０２８４７４号、特願２００１−１８０８４８号）は、製造工程の簡素化と内燃式熱媒体流動床炉の自動温度制御および複数のサイクロン集塵装置との連結により、中空ガラス球状体を得ることに成功しているが、内燃式熱媒体流動床炉へ火山ガラス原料を生ガス（圧縮空気と燃料ガス）に随伴させて流動床下部の目皿を通して供給する方式であるため、１ｍｍ以上の酸化チタンの分散液またはチタン有機化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を生ガスに随伴させることはできなかったので、原料供給方法と回収方法に独自の工夫を行った。
【００２３】
図１に、原料供給装置、内燃式流動床炉、光触媒軽石回収装置を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２４】
原料供給方法は、流動床炉の排気側から天然軽石を直接投入できる原料供給用のパイプが取り付けてある。光触媒軽石は、流動床炉の直ぐ上部の側面に独自の工夫を施した光触媒軽石回収装置１５により回収する。
【００２５】
この光触媒軽石回収装置１５には、熱媒体だけを流動床に循環させるためのスリット１４と邪魔板１６とを設けてある。この光触媒軽石回収装置１５は、焼成発泡後の光触媒軽石を長い配管やサイクロンを通過させずに短距離で回収できるので、配管や壁面への衝突による摩滅や分裂による微粉分の混入を最小限に抑えることができる。
【００２６】
天然軽石に付着していた微粉分や微小な軽石もある程度焼成発泡し、ゆるみ見掛比重が小さく粒径も小さいので排気ガスの気流に随伴されて、サイクロン集塵装置２１で回収される。この微小軽石にも酸化チタンがアナターゼ型として固定化されている。ムライトボールなどの比重の大きい熱媒体１３は、自重で排気ガスの流れに逆らい流動床に戻る。
【００２７】
発明で用いた内燃式媒体流動床炉は、内径１３２ｍｍの内筒からなる流動床炉であり、燃焼温度９００℃以下ではゆるみ見掛比重０．３６以下の光触媒軽石は製造できなかった。また、１１００℃以上では流動床部分で軽石同士の融着が起こりやすく、それ以上では実験が困難であった。燃料ガス（ここではプロパンガス）と燃焼空気を合わせた混合ガス量４５Ｎｍ３／ｈ〜７０Ｎｍ３／ｈの条件で、安定して光触媒軽石を回収することができた。
【００２８】
以上のように独自の内燃式流動床炉と独自の回収装置を組み合わせることにより、微粉分の少ない１ｍｍ以上の光触媒軽石を、反応副産物の複雑な分離作業や廃水処理を必要とせず、短時間で効率よく連続的に製造することに成功した。
【００２９】
チタン化合物の分散液を混合付着させた平均粒径２ｍｍ以下の天然軽石を流動床炉の排気側から供給した場合、天然軽石に２ｍｍ前後のものが含まれていれば、回収率は下がるものの平均粒径２ｍｍ以上の光触媒軽石を少量回収することができる。これ以外の平均粒径２ｍｍ以下の光触媒微小軽石は、サイクロン集塵装置やバグフィルター集塵装置で回収される。
【００３０】
光触媒軽石回収容器２で回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った。その結果を図２に示す。チタン無機化合物の分散液およびチタン有機化合物の分散液を混合付着した場合のどちらとも、アナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。
【００３１】
本発明の光触媒軽石の光触媒機能を確認するため、紫外線ランプ下と太陽光下での色素を用いた脱色試験と鹿児島県下の畜産廃水の浄化試験を行った。
【００３２】
本発明により製造された平均粒径６ｍｍの光触媒軽石をＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの水溶液に投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した。比較のため、色素だけの水溶液を同様に放置した。島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型で６００ｎｍの波長の吸光度で色素濃度を測定した結果、光触媒軽石の著しい脱色効果を確認した。
【００３３】
次に、上記の実験で最も脱色効果の優れてた光触媒軽石をＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの水溶液を三角フラスコで蓋をして、６月初旬の晴天の午前９時にセットし、翌日の雨天の午後５時までの３２時間ビル屋上に放置した。島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型で６００ｎｍの波長の吸光度で色素濃度を測定した結果、光触媒軽石の著しい脱色効果を確認した。
【００３４】
鹿児島県下の４カ所の養豚場（養豚場Ａ沈殿漕後：曽於郡串良町，養豚場Ｂ沈殿槽内：肝属郡鹿屋市、養豚場Ｃ排水漕：肝属郡鹿屋市、養豚場Ｄラグーン内：肝属郡鹿屋市）から排出される淡褐色の畜産廃水を採取し、本発明の光触媒軽石を投入し、ラップで蓋をして、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間、２４時間後にサンプリングし最終的に４８時間放置した。吸光度は、１２時間ごとの値を測定し、生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全有機炭素量（ＴＯＣ）は、投入前と４８時間放置後について測定を行った。吸光度は、島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型での波長スチャンにより３００〜６００ｎｍの吸光度を測定したが、短波長から長波長側へ右肩下がりの吸光度を示した。そこで、酒税法におけるウイスキーなどの着色度の測定基準である波長４３０ｎｍの吸光度から畜産廃水の脱色の目安として測定を行った。
【００３５】
光触媒軽石を投入した紫外線カーボンアーク灯光下での４カ所の畜産廃液の０、１２，２４、４８時間後の４３０ｎｍの吸光度の推移を図３に示す。いずれも、放置時間が長くなるほど、吸光度が小さくなり、原液を１００％とすると２〜５５％まで脱色効果があり、光触媒軽石が畜産廃水に対して脱色効果を発揮することを見出した。
【００３６】
光触媒軽石を投入した紫外線カーボンアーク灯光下での４カ所の畜産廃液の０、４８時間後のＢＯＤとＣＯＤの推移を図４、５に示す。いずれも、ＢＯＤ、ＣＯＤの値が減少しており、光触媒軽石が畜産廃水に対して浄化効果を発揮することを見出した。
【００３７】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
〔実施例１〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して石原産業製チタニアスラリーＳＴＳ２１（酸化チタン含有量３９．２％）を３８４ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１０．６ｋｇ／ｈで１２分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３０の光触媒軽石を１７５７ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて１５ｇ回収した。光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果を図２に示す。焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．３０の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００３９】
〔比較例１〕
従来技術による比較実験として、鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して石原産業製チタニアスラリーＳＴＳ２１（酸化チタン含有量３９．２％）を３８４ｇ混合付着させたもの１００ｇを蒸発皿に入れ、９５０℃に制御された電気炉において１時間で昇温し、３０分間９５０℃で保持して焼成した。焼成後のゆるみ見掛比重は、０．４５であり、粉末Ｘ線回折測定を行った結果を図２R>２に示す。焼成後はアナターゼ型の酸化チタンはごくわずか認められるだけで、ルチル型の大きな回折ピークを確認し、酸化チタンとしてはほとんどがルチル型として固定化されていることを確認した。
【００４０】
〔比較例２〕
熱媒体に直径１．５ｍｍのムライトボール７００ｇを用いて９５０℃に制御された内径１３２ｍｍの内筒を持つ内燃式熱媒体流動床炉において、鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの１１０℃で２４時間乾燥した降下軽石を排気側から９．８ｋｇ／ｈの供給速度で８０分間投入し、焼成発泡軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３１の焼成発泡軽石を回収した。
この焼成発泡軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した。島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型で６００ｎｍの波長の吸光度で色素濃度を測定した結果、１９．１ｐｐｍと顕著な脱色効果が無かった。
【００４１】
〔比較例３〕
熱媒体に直径１．５ｍｍのムライトボール６９０ｇを用いて９５０℃に制御された内径１３２ｍｍの内筒を持つ内燃式熱媒体流動床炉において、鹿児島県垂水市新城産の平均粒径３ｍｍの１１０℃で２４時間乾燥した降下軽石を排気側から１７．８ｋｇ／ｈの供給速度で１９分間投入し、焼成発泡軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３１の焼成発泡軽石を回収した。
この焼成発泡軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した。島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型で６００ｎｍの波長の吸光度で色素濃度を測定した結果、１９．３ｐｐｍと顕著な脱色効果が無かった。
【００４２】
〔実施例２〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して石原産業製チタニアゾルＳＴＳ０１（酸化チタン含有量３０．２％）を３０３ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１０．５ｋｇ／ｈで１２分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３１の光触媒軽石を１７２３ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて１８ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。また、ルチル型の酸化チタンはほとんど認められなかった。このゆるみ見掛比重０．３１の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００４３】
〔実施例３〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して石原産業製チタニアゾルＳＴＳ０２（酸化チタン含有量３０．２％）を３３０ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１０．３ｋｇ／ｈで１２分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．２８の光触媒軽石を１７３８ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて１７ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。また、ルチル型の酸化チタンはほとんど認められなかった。このゆるみ見掛比重０．２８の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００４４】
〔実施例４〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して昭和電工製ナノチタニアゾルＮＴＢ−１００（酸化チタン含有量１０％）を３８７ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１０．４ｋｇ／ｈで１２分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．２８の光触媒軽石を１６７４ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて２８ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．２８の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００４５】
〔実施例５〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して松本製薬製チタンキレート（チタンラクテート）ＴＣ−３１０（チタン含有量８．２％）を２００ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１０．３ｋｇ／ｈで１２分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．１９の光触媒軽石を１８５５ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて１４ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．１９の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００４６】
〔実施例６〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して松本製薬製チタンキレート（チタンアセチルアセトナート）ＴＣ−１００（チタン含有量９．９％）を２００ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１０．１ｋｇ／ｈで１３分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．１９の光触媒軽石を１８７９ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて１８ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．１９の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００４７】
〔実施例７〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対して松本製薬製チタンアルコキシド（テトラノルマルブチルチタネート）ＴＡ−２５（チタン含有量１９．５％）を２１９ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１０．０ｋｇ／ｈで１３分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．２３の光触媒軽石を１８８０ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて２７ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．２３の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００４８】
〔実施例８〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥後、軽石２ｋｇに対してＡｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ製チタンアルコキシド（チタンテトラブトキシド）（純度９７％）を２１０ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から９．８ｋｇ／ｈで１３分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．２４の光触媒軽石を１９１０ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて２０ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．２４の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した結果、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００４９】
〔実施例９〕
実施例１から実施例８で製造した平均粒径６ｍｍの光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌに投入して、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間放置した。比較のため、色素だけの２０ｐｐｍ水溶液を同様に放置した。島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型で６００ｎｍの波長の吸光度で色素濃度を測定した結果、色素だけの水溶液が２８．７ｐｐｍであった。このとき、サンプルビーカーに蓋をしていなかったので、紫外線カーボンアーク灯光の発する熱で水分が蒸発して色素濃度が高くなっている。このような色素濃度が大きくなる条件下であったが、光触媒軽石を投入したものは、実施例１から８の光触媒軽石を投入した物がそれぞれ、２．９ｐｐｍ（実施例１）、１３．３ｐｐｍ（実施例２）、１２．４ｐｐｍ（実施例３）、１９．５ｐｐｍ（実施例４）、１９．０ｐｐｍ（実施例５）、２６．６ｐｐｍ（実施例６）、２５．８ｐｐｍ（実施例７）、２１．２ｐｐｍ（実施例８）とそれぞれ減少し、光触媒軽石の脱色効果を確認した。
【００５０】
〔実施例１０〕
実施例１のゆるみ見掛比重０．３０の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、６月初旬の晴天時の午前９時にセットし、翌日の雨天時の午後５時までの間屋外に放置した。島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型で６００ｎｍの波長の吸光度で色素濃度を測定した結果、色素だけの水溶液は１６．８ｐｐｍと多少の脱色が見られたが、光触媒軽石を投入したものは、０．８ｐｐｍと著しい脱色効果を確認した。
【００５１】
〔実施例１１〕
鹿児島県下の４カ所の養豚場（養豚場Ａ沈殿漕後：曽於郡串良町，養豚場Ｂ沈殿槽内：肝属郡鹿屋市、養豚場Ｃ排水漕：肝属郡鹿屋市、養豚場Ｄラグーン内：肝属郡鹿屋市）から排出される淡褐色の畜産廃水２００ｍｌを採取し、実施例１のゆるみ見掛比重０．３０の光触媒軽石を１０ｇ投入し、ラップで蓋をして、紫外線カーボンアーク灯光下で１２時間、２４時間後に１０ｃｃずつサンプリングし最終的に４８時間放置した。吸光度は、１２時間ごとの値を測定し、生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）、全有機炭素量（ＴＯＣ）は、投入前と４８時間放置後について測定を行った。吸光度は、島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型での波長スチャンにより３００〜６００ｎｍの吸光度を測定したが、短波長から長波長側へ右肩下がりの吸光度を示した。そこで、酒税法におけるウイスキーなどの着色度の測定基準である波長４３０ｎｍの吸光度から畜産廃水の脱色の目安として測定を行った。光触媒軽石を投入した紫外線カーボンアーク灯光下での４カ所の畜産廃液の０、１２，２４、４８時間後の４３０ｎｍの吸光度の推移を図３に示す。いずれも、放置時間が長くなるほど、吸光度が小さくなり、原液を１００％とすると２〜５５％まで脱色効果があり、光触媒軽石が畜産廃水に対して脱色効果を発揮することを見出した。光触媒軽石を投入した紫外線カーボンアーク灯光下での４カ所の畜産廃液の０、４８時間後のＢＯＤとＣＯＤの推移を図４、５に示す。いずれも、ＢＯＤ、ＣＯＤの値が減少しており、光触媒軽石が畜産廃水に対して浄化効果を発揮することを見出した。
【００５２】
〔実施例１２〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径６ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥した軽石２ｋｇに対して、和光純薬工業（株）製和光一級のアナターゼ型酸化チタン粉末１００ｇと日本化学工業（株）製珪酸カリウム１００ｇと水４００ｇを混合した酸化チタン分散液６００ｇを混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１３．０ｋｇ／ｈで１２分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３６の光触媒軽石を１０６６ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて１１２ｇ回収した。光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果を図６に示す。焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．３６の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した結果、９．７ｐｐｍに減少し、光触媒軽石の優れた脱色効果を確認した。
【００５３】
〔実施例１３〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径３ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥した軽石２ｋｇに対して、和光純薬工業（株）製和光一級のアナターゼ型酸化チタン粉末１００ｇと日本化学工業（株）製珪酸カリウム１００ｇと水４００ｇを混合した酸化チタン分散液６００ｇを混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から８．７ｋｇ／ｈで１８分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３３の光触媒軽石を１４３０ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて２４６ｇ回収した。光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果を図６に示す。焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．３３の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した結果、９．７ｐｐｍに減少し、光触媒軽石の優れた脱色効果を確認した。
【００５４】
〔実施例１４〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径３ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥した軽石２ｋｇに対して石原産業製チタニアスラリーＳＴＳ２１（酸化チタン含有量３９．２％）を４０２ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から５．５ｋｇ／ｈで２６分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３５の光触媒軽石を１６０４ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて３４２ｇ回収した。光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．３５の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した結果、２．４ｐｐｍに減少し、光触媒軽石の優れた脱色効果を確認した。
【００５５】
〔実施例１５〕
鹿児島県肝属郡串良町細山田産の平均粒径３ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥した軽石２００２ｇに対して石原産業製チタニアゾルＳＴＳ０２（酸化チタン含有量３０．２％）を４０２ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から９．０ｋｇ／ｈで１６分間投入し、光触媒軽石回収装置によりゆるみ見掛比重０．３２の光触媒軽石を１３６４ｇ回収し、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を合わせて４８４ｇ回収した。回収された光触媒軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．３２の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した結果、１３．９ｐｐｍに減少し、光触媒軽石の優れた脱色効果を確認した。
【００５６】
〔実施例１６〕
鹿児島県垂水市新城産の平均粒径１ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥した軽石２ｋｇに対して、和光純薬工業（株）製和光一級のアナターゼ型酸化チタン粉末１００ｇと日本化学工業（株）製珪酸カリウム１００ｇと水４００ｇを混合した酸化チタン分散液６００ｇを混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１３．８ｋｇ／ｈで１１分間投入し、光触媒軽石回収装置により光触媒軽石を２７１ｇ回収し、サイクロン集塵装置でゆるみ見掛比重０．５２の光触媒微小軽石を１５７１ｇとバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を６０ｇ回収した。ゆるみ見掛比重０．５２の光触媒微小軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、アナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．５２の光触媒微小軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した結果、４．５ｐｐｍに減少し、光触媒微小軽石の優れた脱色効果を確認した。
【００５７】
〔実施例１７〕
鹿児島県垂水市新城産の平均粒径１ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥した軽石２ｋｇに対して石原産業製チタニアスラリーＳＴＳ２１（酸化チタン含有量３９．２％）を４００ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１４．４ｋｇ／ｈで１０分間投入し、光触媒軽石回収装置により光触媒軽石を３４０ｇ回収し、サイクロン集塵装置でゆるみ見掛比重０．４８の光触媒微小軽石を１６４６ｇとバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を７６ｇ回収した。このゆるみ見掛比重０．４８の光触媒微小軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．４８の光触媒軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した結果、０．１ｐｐｍに減少し、光触媒微小軽石の優れた脱色効果を確認した。
【００５８】
〔実施例１８〕
鹿児島県垂水市新城産の平均粒径１ｍｍの降下軽石を１１０℃で乾燥した軽石２００２ｇに対して石原産業製チタニアゾルＳＴＳ０２（酸化チタン含有量３０．２％）を４００ｇ混合付着させたものを、９５０℃に制御された内燃式流動床炉の排気側から１４．４ｋｇ／ｈで１０分間投入し、光触媒軽石回収装置により光触媒軽石を３８２ｇ回収し、サイクロン集塵装置でゆるみ見掛比重０．４１の光触媒微小軽石を１６０２ｇとバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を７２ｇ回収した。このゆるみ見掛比重０．４１の光触媒微小軽石の粉末Ｘ線回折測定を行った結果、焼成発泡後にアナターゼ型の酸化チタンの回折ピークを確認し、固定化されていることを確認した。このゆるみ見掛比重０．４１の光触媒微小軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した結果、０．１ｐｐｍに減少し、光触媒軽石の優れた脱色効果を確認した。
【００５９】
〔実施例１９〕
実施例１２から実施例１８で製造した光触媒軽石または光触媒微小軽石１０ｇをＧｅｉｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．製の酸性染料イルガノールブルーＢＳの２０ｐｐｍ水溶液１５０ｍｌを三角フラスコで蓋をして、ビル屋上に７月３１日（晴天）の午後５時から翌日の午後５時（晴天）まで２４時間放置した。比較のため、酸化チタンの固定化されていない比較例２と比較例３の焼成発泡軽石を同様にセットし、２４時間放置した。島津製作所製の吸光度計ＵＶ−２５００ＰＣ型で６００ｎｍの波長の吸光度で色素濃度を測定した結果、酸化チタンの固定化されていない焼成発泡軽石の水溶液は、１９．１ｐｐｍ（比較例２）、１９．３ｐｐｍ（比較例３）とほとんど脱色していなかった。光触媒軽石を投入したものは、それぞれ、９．７ｐｐｍ（実施例１２：光触媒軽石）、９．７ｐｐｍ（実施例１３：光触媒軽石）、２．４ｐｐｍ（実施例１４：光触媒軽石）、１３．９ｐｐｍ（実施例１５：光触媒軽石）、４．５ｐｐｍ（実施例１６：光触媒微小軽石）、０．１ｐｐｍ（実施例１７：光触媒微小軽石）、０．１ｐｐｍ（実施例１８：光触媒微小軽石）と優れた脱色効果を確認した。
【００６０】
【発明の効果】
以上の結果から、天然軽石から平均粒径１〜１５ｍｍの水浮揚光触媒軽石を短時間で連続的に効率よく製造する方法とその装置を開発することに成功した。
【００６１】
水浮揚軽石は、光触媒機能の付与によりその付加価値を大幅に向上させることができる。酸化チタンなどの光触媒は、その粒子のごく表面しか効果を発揮しないので、その表面積をできるだけ広くし、浄化しようとする水または空気との接触面積を多くし、光を遮る他の材料で被覆しないことが重要である。その点で、本発明の光触媒軽石は、アナターゼ型の酸化チタンが直接軽石表面に接合し、直接外界と接触できる構造になっているので、効率よく光触媒機能を発揮できる。
【００６２】
軽石は、連通気孔が多く比表面積が広く水に浮くので、水中で光を遮られることもなく、効率よく軽石表面に光を受けることができ、比較的透光性のあるガラス質からなるので、ある程度の内部に光が届き、表面と内部の広い面積で光触媒機能を発揮することが期待できる。また、水中においては、それ自身が回転し易いので、水の攪拌と光触媒効果が繰り返され浄化効率の向上が期待できる。
【００６３】
また、畜産廃水などの悪臭物質の抑制効果についても、水面上の軽石表面から悪臭を放つ揮発物質の気化の際に、気化が起こりやすく光があたる軽石上部に光触媒が担持されていることによって、悪臭防止の面からも大きな効果が期待できることから、光触媒の担持体として水浮揚軽石は好適である。
【００６４】
近年の環境志向と省エネルギー志向から、住宅、建材、塗料、プラスチック、自動車関連、陶磁器などの軽量フィラーとして、環境ホルモンやシックハウス症候群などの心配のない、これら軽石などの天然素材が見直されてきている。
【００６５】
本発明によれば、従来技術で困難であった、水に浮揚する光触媒軽石を工業的に、一つの工場ラインで連続的に製造することが可能であり、世界中に賦存する天然軽石や南九州に大量に賦存する降下軽石やシラスなどの軽石堆積物を用いて、世界中の市場で求められている光触媒軽石を低コストで提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】製造装置の概念図である。
【図２】実施例１及び比較例１で得られたものの粉末Ｘ線チャートである。
【図３】実施例１１の４カ所の畜産廃液の紫外線カーボンアーク灯下での０、１２、２４、４８時間後の吸光度の推移である。
【図４】実施例１１の４カ所の畜産廃液の紫外線カーボンアーク灯下での０、４８時間後の生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）の推移である。
【図５】実施例１１の４カ所の畜産廃液の紫外線カーボンアーク灯下での０、４８時間後の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の推移である。
【図６】実施例１２及び実施例１３で得られた光触媒軽石の粉末Ｘ線チャートである。
【符号の説明】
１ 原料ホッパー
２ 光触媒軽石回収容器
３ 光触媒微小軽石回収容器
４ 光触媒微小軽石回収容器
５ 燃料ガス
６ 圧縮空気
１０ 防爆用磁性ボール
１１ 目皿
１２ 温度制御用熱電対
１３ 熱媒体
１４ スリット
１５ 光触媒軽石回収装置
１６ 邪魔板
２０ 内燃式熱媒体流動床炉本体
２１ サイクロン集塵装置
２２ バグフィルター集塵装置
２３ 排気ブロワー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を内燃式流動床炉の排気側から流動床に供給し、９００〜１１００℃で焼成発泡して得られる光触媒軽石を製造する方法。
【請求項２】
チタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を内燃式流動床炉の排気側から流動床に供給し、９００〜１１００℃で焼成発泡して得られる光触媒軽石を軽石回収装置で回収し、更に、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を回収することからなる、光触媒軽石を製造する方法。
【請求項３】
チタン化合物の分散液が、チタン無機化合物を水または珪酸アルカリ水溶液または油に分散した液、あるいはチタニアゾルまたはチタニアスラリーである請求項１または請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
チタン化合物の分散液が、チタンアルコキシドまたはチタンキレートなどのチタン有機化合物を有機溶媒で分散した液である請求項１または請求項２記載の製造方法。
【請求項５】
天然軽石が、平均粒径１〜１５ｍｍである請求項１から請求項４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
平均粒径１〜１５ｍｍの天然軽石を用いて焼成発泡して得られるゆるみ見掛比重０．１９〜０．３６の、１〜１５ｍｍの光触媒軽石。
【請求項７】
請求項１から請求項５に記載のいずれかにより製造される光触媒軽石および／または請求項６に記載の光触媒軽石を被処理水に浮かべ、紫外線を有する光の照射により、該被処理水を浄化する方法。
【請求項１】
チタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を内燃式流動床炉の排気側から流動床に供給し、９００〜１１００℃で焼成発泡して得られる光触媒軽石を製造する方法。
【請求項２】
チタン化合物の分散液を混合付着させた天然軽石を内燃式流動床炉の排気側から流動床に供給し、９００〜１１００℃で焼成発泡して得られる光触媒軽石を軽石回収装置で回収し、更に、サイクロン集塵装置とバグフィルター集塵装置で光触媒微小軽石を回収することからなる、光触媒軽石を製造する方法。
【請求項３】
チタン化合物の分散液が、チタン無機化合物を水または珪酸アルカリ水溶液または油に分散した液、あるいはチタニアゾルまたはチタニアスラリーである請求項１または請求項２記載の製造方法。
【請求項４】
チタン化合物の分散液が、チタンアルコキシドまたはチタンキレートなどのチタン有機化合物を有機溶媒で分散した液である請求項１または請求項２記載の製造方法。
【請求項５】
天然軽石が、平均粒径１〜１５ｍｍである請求項１から請求項４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
平均粒径１〜１５ｍｍの天然軽石を用いて焼成発泡して得られるゆるみ見掛比重０．１９〜０．３６の、１〜１５ｍｍの光触媒軽石。
【請求項７】
請求項１から請求項５に記載のいずれかにより製造される光触媒軽石および／または請求項６に記載の光触媒軽石を被処理水に浮かべ、紫外線を有する光の照射により、該被処理水を浄化する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００４−８９９２１（Ｐ２００４−８９９２１Ａ）
【公開日】平成１６年３月２５日（２００４．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−２５７０６６（Ｐ２００２−２５７０６６）
【出願日】平成１４年９月２日（２００２．９．２）
【出願人】（５９１１５５２４２）鹿児島県 (56)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１６年３月２５日（２００４．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年９月２日（２００２．９．２）
【出願人】（５９１１５５２４２）鹿児島県 (56)
【Ｆターム（参考）】
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