水処理方法及び水処理装置
【課題】低コストで薬剤を使用することなく電子供与性物質を含む被処理水から電子供与性物質を除去、回収する水処理方法、及び水処理装置を提供する。
【解決手段】電子供与性物質を含有する被処理水と光触媒とを接触させ、該被処理水に含まれる該電子供与性物質を該光触媒に吸着させる吸着工程と、該電子供与性物質を回収する水の存在下で、該電子供与性物質を吸着した該光触媒に光を照射し、該光触媒から該電子供与性物質を脱着させる脱着工程と、を有する。
【解決手段】電子供与性物質を含有する被処理水と光触媒とを接触させ、該被処理水に含まれる該電子供与性物質を該光触媒に吸着させる吸着工程と、該電子供与性物質を回収する水の存在下で、該電子供与性物質を吸着した該光触媒に光を照射し、該光触媒から該電子供与性物質を脱着させる脱着工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水を始め被処理水中の汚濁物質を除去、又は汚濁物質を回収可能な水処理方法、水処理装置に関し、特に光触媒を用いた水処理方法、水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生活排水、産業排水に含まれる汚濁物質をそのまま河川等に放流すると、環境に悪影響を与えるため、排水処理設備を用いて汚濁物質を除去していることは周知のところである。汚濁物質のうち、窒素、リンは、冨栄養化物質であり、これらが湖沼、内海に流入すると、プランクトンが異常繁殖し種々の弊害をもたらす富栄養化を引き起こす。
【０００３】
排水に含まれる汚濁物質を除去する方法としては、活性炭吸着に代表される物理的処理法、凝集沈澱に代表される化学的処理法、活性汚泥に代表される生物的処置法などがあり、これら処理法が、排水に含まれる汚濁物質の種類、濃度、排水の処理量などに応じて適宜選択、又は組み合わされ使用されている。リンの除去には、従来から凝集沈殿法が用いられてきた。凝集沈殿法は、排水中に凝集剤であるＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、高分子凝集剤など投入し、フロックを形成させ、これを沈殿又は浮上分離させ除去する方法である。凝集沈殿法は、薬品の使用量が多く、また汚泥の発生量も多いことから、凝集沈殿法に代わり生物的処理法である嫌気好気法も使用されている。嫌気好気法は、流入する排水の性状により脱リン性能が大きく変化し、運転、管理が容易ではないという問題が指摘されている。
【０００４】
この他、近年では排水処理に光触媒も多く使用されている。光触媒を利用した排水処理は主に、光触媒に紫外線を照射した際の光触媒作用を利用して、排水に含まれる被処理成分を酸化することで行われる。排水中のリンの除去にも、光触媒が用いられているが、従来の光触媒を用いてリンを除去する方法は、必ずしも性能に優れたものではないとの指摘もあり、リン除去にすぐれた光触媒体が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
この光触媒体は、無機多孔質体の表面及び細孔内にリン吸着能を有する光触媒を担持したものである。この際、孔径、気孔率を所定の値とすることで、従来の水浄化用光触媒体と比較して、より多くの光触媒を細孔内部に担持させることが可能となり、さらに被処理水の孔内への進入が容易となる。これによりリン成分を効率的に除去できるとする。さらに光触媒体に吸着されたリン成分は、光触媒体を水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液に浸すことで除去できるとする。このほかリン除去には、吸着剤を用いる方法もある。
【特許文献１】特開２００３−１０３１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、リン吸収能を有する光触媒を無機多孔質体に担持させる際の孔径、気孔率を所定の値とすることで、従来の水浄化用光触媒体と比較して、リン成分を効率的に除去できるとする。しかしながら光触媒体に吸着したリン成分を回収するためには、アルカリ溶液に光触媒体を浸漬させる必要があり、再生に薬剤を必要とするため、リン除去のコストが上昇する。また光触媒体に吸着したリン成分の除去操作も容易ではなく、リン成分を含むアルカリ溶液の処理も必要となる。
【０００７】
また吸着剤を用いたリンの除去も、リンの回収が不能、又は回収が容易でないなどの問題がある。リンは有限でかつ貴重な資源であるので回収して再利用することが望ましい。以上、排水処理を中心に説明したけれども、これらは回収、除去する対象物質が異なるものの、飲料水、ボイラ給水、半導体製造用の超純水の製造などにも当てはまる問題である。
【０００８】
本発明の目的は、低コストで薬剤を使用することなく電子供与性物質を含む被処理水から電子供与性物質を除去、回収する水処理方法、及び水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、電子供与性物質を含有する被処理水と光触媒とを接触させ、該被処理水に含まれる該電子供与性物質を該光触媒に吸着させる吸着工程と、
該電子供与性物質を回収する水の存在下で、該電子供与性物質を吸着した該光触媒に光を照射し、該光触媒から該電子供与性物質を脱着させる脱着工程と、
を有することを特徴とする水処理方法である。
【００１０】
また本発明で、前記光触媒は、光触媒活性を有する光触媒であることを特徴とする請求項１に記載の水処理方法である。
【００１１】
また本発明で、前記吸着工程と、前記脱着工程とを交互に繰り返し行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理方法である。
【００１２】
また本発明で、前記電子供与性物質は、リン酸態リンであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の水処理方法である。
【００１３】
また本発明で、前記光触媒は、酸化チタンであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載の水処理方法である。
【００１４】
また本発明は、光触媒を担持した光触媒担体を充填し、被処理水を処理する処理塔と、
該処理塔へ電子供与性物質を含有する該被処理水を供給する被処理水供給手段と、
該処理塔へ該電子供与性物質を回収する水を供給する給水手段と、
該処理塔へ供給する該被処理水及び該電子供与性物質を回収する水を切替る切替手段と、
該光触媒担体に光を照射する光照射手段と、
を含むことを特徴とする水処理装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の水処理方法を用いることにより、薬剤を使用することなく、また簡単に被処理水から電子供与性物質を除去、又は回収することができる。特に薬剤を用いることなく、光触媒に吸着した電子供与性物質を脱着させることができるため、電子供与性物質を回収し容易に有効利用することができる。また、本水処理方法は、光触媒を用いて被処理水中の電子供与性物質を吸着させる吸着工程と、電子供与性物質を吸着した光触媒から電子供与性物質を脱着させる脱着工程と、繰り返し行うことができるので、安価に水処理を行うことができる。また水処理方法が簡便であるので、これを実現する水処理装置も構成が簡単で、取扱が容易な装置を安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の水処理方法は、光触媒活性を有する光触媒と、電子供与性物質を含有する被処理水とを接触させ、被処理水に含まれる電子供与性物質を光触媒に吸着させる吸着工程と、電子供与性物質を回収する水の存在下で、電子供与性物質を吸着した光触媒に光を照射し、光触媒から電子供与性物質を脱着させる脱着工程と、を有することを特徴とする水処理方法である。
【００１７】
発明者は、酸化チタンや酸化鉄などの金属酸化物とフェノールやビスフェノールなどの電子供与性物質を粉砕混合すると、それらを脱離させるのに３００℃以上の高温度を必要とするほどの強い相互作用をすることを見出し、酸化チタン等の金属酸化物表面の酸素欠陥サイトを吸着サイトとして利用する技術を、特許出願（特願２００１−０７２５７８、特願２００１−３７２６１６）している。本発明は前述の金属酸化物の中から光触媒性能を有するものに限定し、その半導体特性を利用することで、吸着のみならず、脱離の機構も新たに組み合わせた機能を水処理に応用したものである。
【００１８】
具体的には、（１）光触媒の酸素欠陥サイトが水中でもリン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）のような電子供与性がある物質と強い相互作用を示すこと。（２）光触媒の酸素欠陥サイトに吸着したリン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）については、紫外線を照射することで水中に放出出来ることを見出し、この特性を水処理に応用することで発明を完成させた。
【００１９】
酸化チタンによるリン酸など、電子供与性物質（陰イオン性物質）の吸着、脱着のメカニズムは次のように考えられる。図１は、本発明の水処理の想定されるメカニズムを説明するための図である。酸化チタン光触媒表面の酸素欠陥（正の電荷を持つ）と陰イオン性物質間には比較的強い相互作用が働くため、水中の陰イオン性物質は、酸化チタン光触媒表面の酸素欠陥（正の電荷を持つ）に吸着する。続いて光照射を行うと、誘起された電子が酸素欠陥サイトに注入されるので、正電荷が補償される。その結果、光触媒と吸着陰イオン性物質との相互作用が消失するので、吸着陰イオン性物質は脱着する。これについては、後述する実施例で示すように、水中のリン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）を用いた実験において、光のＯＮ／ＯＦＦで、リン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）は吸着−脱着を繰り返し、この吸着−脱着には再現性があることを確認している。
【００２０】
本発明に使用可能な光触媒は、光触媒活性を示す光触媒であれば、種類、形態等は特に限定されない。使用可能な光触媒を例示すれば、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化鉄である。これらは単独使用することも、２種以上を使用することもできる。光触媒活性などを考慮すれば、酸化チタンが好ましい。酸化チタンには、結晶構造を有するものと、結晶構造を有しないアモルファスの酸化チタンがあるが、アモルファスの酸化チタンは、光触媒活性が低いため、吸着能力は発揮できるが脱着能力は発揮できず、本発明の使用には適さない。しかしながら単独では使用に適さないアモルファスの酸化チタンも、光触媒活性を示す酸化チタンを混合することで脱着能力が補われ、利用することができるようになる。結晶性の酸化チタンは、アナタース型、ルチル型、ブルカット型、これらの混合型があるがいずれであってもよい。また酸化チタンは可視光応答型酸化チタンであってもよい。
【００２１】
本発明の水処理法は、電子供与性物質を含む被処理水と光触媒を接触させることで、電子供与性物質を光触媒に吸着させ、電子供与性物質を回収する水の存在下で、電子供与性物質を吸着した光触媒に光を照射し、光触媒から電子供与性物質を脱着させるため、光触媒は、比表面積が大きいほど効率的である。光触媒の比表面積と電子供与性物質の吸着量、脱着量と間には、後述の実施例に示すように比例関係が成立している。よって、比表面積の大きい光触媒を選択することで、少量の光触媒で効率的に水処理を行うことができる。
【００２２】
また光触媒の形態も特に限定されないため、担体に担持された光触媒、ガラスファイバ等にコートされた光触媒であってもよい。被処理液中の電子供与物質との接触が容易で、光照射を十分に受けることが望ましいため、担体としては被表面積が大きいものが望ましい。担体としては、多孔質ガラス、中空ガラス、多孔質ブロック、ゼオライト、陶磁器などが例示される。さらに担体の形状も特に限定されない。
【００２３】
電子供与性物質とは、電子を与えやすい物質を言い、次ぎの置換基を有する物質が例示される。−ＯＨ、−ＯＣＨ３、−ＯＣＯＣＨ３、−ＮＨ２、−Ｎ（ＣＨ３）２、−ＮＨＣＯＣＨ３、−ＣＨ３などのアルキル基、−Ｃ６Ｈ５などのアリール基が該当する。具体的物質としては、リン酸、ホウ酸、メタノール、メチルエチルエーテル、酢酸フェニル、アンモニア、ジメチルアニリン、アセトアニリド、フェノールが例示される。
【００２４】
以上のように本発明の水処理方法は、薬剤を使用することなく、また簡単に被処理水から電子供与性物質を除去、又は回収することができる。本発明は、電子供与性物質を含む水に適用することができるから、排水の処理のみならず、飲料水の製造工程、純水、超純水の製造工程にも利用することができる。また本発明の水処理方法は、薬剤を用いることなく、光触媒に吸着した電子供与性物質を脱着させることができるため、電子供与性物質を回収し容易に有効利用することができる。
【００２５】
本発明の水処理方法の使用例の一例を示す。図２は、本発明の実施の一形態としての水処理装置１の概略的構成を示す図である。水処理装置１は、流通式の水処理装置であり、流動床形式の処理塔２、処理塔２へ被処理水を供給する被処理水供給系統３、処理塔２へ電子供与物質を回収する水を供給する水供給系統４、水を排出する排水系統５を主に構成されている。処理塔２は円筒形状で塔の上端、下端に各々水の導入する管路６、水を排出する管路７、処理塔２に残留する被処理水などを排出するための管路５０を有する。
【００２６】
処理塔２は、内部に光触媒を担持した光触媒担体８を保有し、処理塔２には、光触媒担体８が処理塔２から流出することを防止するための多孔板９、１０が上部、下部に着脱可能に装着されている。また処理塔２は、光を処理塔２へ照射可能な光源１１を周囲に有する。処理塔２の本体のうち受光部１２は、ガラスで形成されている。光源１１は、処理塔２に充填した光触媒担体（光触媒）８を活性化させるに適した波長を有する光を照射可能な光源である。
【００２７】
処理塔２の大きさは、光触媒の電子供与性物質の吸着速度、又は脱着速度と、被処理水の供給速度とから処理塔２内での必要な滞留時間を算出し、これを基に決定すればよい。このとき、本実施形態のように、処理塔２を流動床として使用する場合は、処理塔２内の液流速を、光触媒担体８を流動化させるに必要な流速とする必要があることを考慮し、塔径、塔高を決定する必要がある。
【００２８】
被処理水供給系統３は、電子供与性物質を含有する被処理水を処理塔２へ供給するための装置であり、被処理水を貯留する被処理水貯槽２０と、被処理水貯槽２０に貯留されている被処理水を処理塔２に圧送する被処理水供給ポンプ２１を有する。被処理水供給ポンプ２１の吐出部には管路２２が連結され、この管路は三方弁２３と連結する。
【００２９】
水供給系統４は、電子供与性物質を回収する水を処理塔２へ供給するための装置であり、水を貯留する水貯槽３０と、水貯槽３０に貯留されている水を処理塔２に圧送する水供給ポンプ３１を有する。水供給ポンプ３１の吐出部には管路３２が連結され、この管路は三方弁２３と連結する。また管路３２は、三方弁２３と水供給ポンプ吐出部との間に分岐部３３を有する。この分岐部３３には、処理塔２へ洗浄用水を供給するための洗浄水供給管路３４が接続されている。三方弁２３は、処理塔２へ水を送る管路６、被処理水を送水する管路２２、水を送水する管路３２と連結する。
【００３０】
排水系統５は、処理塔２から流出する処理水、及び電子供与性物質を回収した水を所定の場所に送水するための三方弁４０を有する。三方弁４０は、処理塔２の上部の管路７、処理水を貯槽Ａへ送水するための管路４１、電子供与性物質を回収した水を貯槽Ｂへ送水する管路４２と連結する。また処理塔２の下端に処理塔２に残留する被処理水などを排出するための管路５０を有する。
【００３１】
上記のように構成された水処理装置１を用いた水処理は、次の要領で行うことができる。三方弁２３を被処理水供給系統３側に切替え、被処理水供給ポンプ２１を介して、被処理水貯槽２０に貯留される被処理水を処理塔２に送水する。処理塔２に被処理水を供給すると、処理塔２内に充填された光触媒を担持した光触媒担体８は、供給される被処理水で流動化される。これにより、被処理水に含まれる電子供与性物質は、光触媒を担持した光触媒担体８と効率的に接触を行い、光触媒に吸着される。光触媒に電子供与性物質を吸着された被処理水は、処理塔２の上部に連結する管路７、三方弁４０、及び管路４１を通じて貯槽Ａへ送られる。
【００３２】
所定の時間、被処理水を処理塔２に供給した後、被処理水の供給を停止する。被処理水を供給可能な時間は、光触媒の充填量と、光触媒の吸着特性から決定することができる。被処理水の供給を停止した後、排水管路５０を通じて処理塔２内に残留する被処理水を被処理水貯槽２０に返送する。その後、必要に応じて、洗浄用の水を水供給ポンプ３１、洗浄水供給管路３４を通じて、処理塔２に送水し、光触媒担体８を洗浄する。洗浄した排水は、排水管路５０を通じて、被処理水貯槽２０へ送る。
【００３３】
次に脱着操作を行う。三方弁２３を水供給系統４に切替え、水供給ポンプ３１を介して、水貯槽３０に貯留される水を処理塔２に送水する。同時に光源１１から処理塔２に向かって光を照射する。処理塔２に水を供給すると、処理塔２内に充填された光触媒を担持した光触媒担体８は、供給される水で流動化される。同時に光が照射されているため、光触媒に吸着した電子供与性物質は、光触媒から離脱し、水側に移行する。電子供与性物質を含む水は、処理塔２の上部に連結する管路７、三方弁４０、及び管路４２を通じて貯槽Ｂへ送られる。所定の時間、光触媒に光を照射しながら、水を処理塔２に供給した後、水の供給を停止し脱着操作を終了する。脱着に必要な時間は、光触媒の充填量と、光触媒の脱着特性から決定することができる。
【００３４】
上記の操作により、被処理水に含まる電子供与性物質を被処理水から除去するとともに、電子供与性物質を回収することができる。上記操作は繰り返し行うことが可能であるので、効率的に水処理を行うことができる。また上記のように水処理装置も構成が簡単で、薬剤も必要としないことから水処理装置を安価に製造することができる。
【００３５】
（実施例１）
次の要領でリン酸の吸着実験を行った。ｐＨ＝７に調整したリン酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）（関東化学、特級）をリン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）（リン酸イオン：Ｈ２ＰＯ４−の形で存在）として濃度５ｍｇ／Ｌの溶液１００ｍＬと、酸化チタン粉末１０ｍｇとをガラス製の三角フラスコに、投入し、マグネッチクスタラを用いて、暗所で一定時間撹拌を行った。実験には、表１に示すように比表面積などの異なる３種類の酸化チタンを用いた。なお、表１中、ＳＮＨ−Ｈｙｃａｌは、当研究室で調整した触媒であり、可視光応答光触媒である。
【００３６】
【表１】
吸着実験時の液温は約２５℃であった。所定時間毎に一部溶液を抜き取り、この溶液を、ろ紙を用いて酸化チタンを分離した後、リン酸の濃度を測定した。リン酸の濃度測定には、検出試薬と可視紫外分光光度計（ＵＶ−１２４０ 島津製作所製）を用い、波長７０９ｎｍでの吸収強度を比較することによって行った。
【００３７】
脱離実験は次ぎの要領で行った。先の吸着実験でリン酸を吸着させた酸化チタンを含む溶液をガラス製のシャーレに移した。酸化チタンはシャーレの中で沈澱している。この状態で、シャーレの上部から光を照射した。光源には、Ｎａｔｉｏｎａｌ製ＦＬ１０ＢＬ−Ｂを使用した。この光源は、主波長３６５ｎｍを中心に、３２５〜４００ｎｍの間の波長を有する。紫外光強度は、３ｍＷ／ｃｍ２、試料と光源との距離は、５ｃｍとした。
【００３８】
実験結果を図３から図５に示した。図３は、光触媒ＳＴ−０１を用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。同様に、図４は、光触媒Ｐ−２５、図５は、光触媒ＳＮＨ−Ｈｙｃａｌを用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。図３から図５に示すように、リン酸溶液と酸化チタンを撹拌混合することで、溶液中のリン酸濃度が低下し、酸化チタンにリン酸が吸着されることが確認できた。３ケースとも、約１時間で吸着量は飽和状態となり、以降溶液中のリン酸濃度はほぼ一定となった。触媒の種類によって、吸着量は異なった。これについては、後述する。
【００３９】
一方、脱着実験においても図３から図５に示すように、３ケースにおいて、光触媒からリン酸が脱離されることが確認できた。酸化チタンからの脱着も、酸化チタンへの吸着同様、約１時間で飽和状態となり、以降溶液中のリン酸濃度はほぼ一定となった。また３ケースとも、２４時間経過後の溶液中のリン酸濃度は初期濃度よりも若干低い値であった。
【００４０】
図６は、吸着実験の結果を基に、酸化チタンの比表面積とリン酸の吸着量との関係を示した図である。図６の結果から、酸化チタンへのリン酸の吸着量は、酸化チタンの比表面積と比例関係、つまり単位比表面当たりの吸着量が同一であることが分かった。これらの関係から、酸化チタンへのリンの吸着量は、酸化チタンの結晶構造、応答する光線の種類（紫外線、可視光）に依存しないことが分かった。
【００４１】
図７は、脱着実験の結果を基に、酸化チタンの比表面積とリン酸の脱着量との関係を示した図である。図７の結果から、酸化チタンからのリン酸の脱着量は、酸化チタンの比表面積と比例関係にあることが分かった。またこれらの関係から、酸化チタンからのリンの脱着量は、酸化チタンの結晶構造、応答する光線の種類（紫外線、可視光）に依存しないことが分かる。
【００４２】
図８は、吸着、脱着の実験の結果を基に、酸化チタンの比表面積と酸化チタンのリン酸の残存量との関係を示した図である。ここで酸化チタンのリン酸の残存量とは、酸化チタンにリン酸を吸着させた後、脱着させた際の酸化チタンに吸着されたままのリン酸の量を言う。図７の結果から、酸化チタンのリン酸の残存量は、酸化チタンの比表面積と比例関係にあることが分かった。またこれらの関係から、酸化チタンからのリンの着脱量は、酸化チタンの結晶構造、応答する光線の種類（紫外線、可視光）に依存しないことが分かる。
【００４３】
（実施例２）
実施例１では、酸化チタンのリン酸の吸着、脱着実験行ったが、実施例２では、酸化チタンのリン酸の吸着、脱着の繰り返し実験を行った。実験に使用した酸化チタン、実験要領は、基本的に実施例１と同一である。繰り返し回数は２回とした。
【００４４】
実験結果を図９から図１１に示した。図９は、光触媒ＳＴ−０１を用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。同様に、図１０は、光触媒Ｐ−２５、図１１は、光触媒ＳＮＨ−Ｈｙｃａｌを用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。図９から図１１に示すように、２回の吸着、脱着の曲線は、全く同一のカーブを描き再現性（繰り返し性）が非常に高いことが確認された。またこの結果は、触媒の種類によらなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上詳しく説明したとおり、本発明の水処理方法を用いて排水中のリン成分を回収することが可能であり、本発明の水処理方法を富栄養化で問題になっている排水中のリン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）の濃縮、分離−回収技術として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の水処理の想定されるメカニズムを説明するための図である。
【図２】本発明の実施の一形態としての水処理装置１の概略的構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１の結果であって、光触媒ＳＴ−０１を用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。
【図４】本発明の実施例１の結果であって、光触媒Ｐ−２５を用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。
【図５】本発明の実施例１の結果であって、光触媒ＳＮＨ−Ｈｙｃａｌを用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。
【図６】本発明の実施例１の結果であって、酸化チタンの比表面積とリン酸の吸着量との関係を示した図である。
【図７】本発明の実施例１の結果であって、酸化チタンの比表面積とリン酸の着脱量との関係を示した図である。
【図８】本発明の実施例１の結果であって、酸化チタンの比表面積と酸化チタンのリン酸の残存量との関係を示した図である。
【図９】本発明の実施例２の結果であって、光触媒ＳＴ−０１を用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。
【図１０】本発明の実施例２の結果であって、光触媒P−２５を用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。
【図１１】本発明の実施例２の結果であって、光触媒ＳＮＨ−Ｈｙｃａｌを用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 水処理装置
２ 処理塔
３ 被処理水供給系統
４ 水供給系統
５ 排水系統
８ 光触媒担体
１１ 光源
２３ 三方弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水を始め被処理水中の汚濁物質を除去、又は汚濁物質を回収可能な水処理方法、水処理装置に関し、特に光触媒を用いた水処理方法、水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生活排水、産業排水に含まれる汚濁物質をそのまま河川等に放流すると、環境に悪影響を与えるため、排水処理設備を用いて汚濁物質を除去していることは周知のところである。汚濁物質のうち、窒素、リンは、冨栄養化物質であり、これらが湖沼、内海に流入すると、プランクトンが異常繁殖し種々の弊害をもたらす富栄養化を引き起こす。
【０００３】
排水に含まれる汚濁物質を除去する方法としては、活性炭吸着に代表される物理的処理法、凝集沈澱に代表される化学的処理法、活性汚泥に代表される生物的処置法などがあり、これら処理法が、排水に含まれる汚濁物質の種類、濃度、排水の処理量などに応じて適宜選択、又は組み合わされ使用されている。リンの除去には、従来から凝集沈殿法が用いられてきた。凝集沈殿法は、排水中に凝集剤であるＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、高分子凝集剤など投入し、フロックを形成させ、これを沈殿又は浮上分離させ除去する方法である。凝集沈殿法は、薬品の使用量が多く、また汚泥の発生量も多いことから、凝集沈殿法に代わり生物的処理法である嫌気好気法も使用されている。嫌気好気法は、流入する排水の性状により脱リン性能が大きく変化し、運転、管理が容易ではないという問題が指摘されている。
【０００４】
この他、近年では排水処理に光触媒も多く使用されている。光触媒を利用した排水処理は主に、光触媒に紫外線を照射した際の光触媒作用を利用して、排水に含まれる被処理成分を酸化することで行われる。排水中のリンの除去にも、光触媒が用いられているが、従来の光触媒を用いてリンを除去する方法は、必ずしも性能に優れたものではないとの指摘もあり、リン除去にすぐれた光触媒体が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
この光触媒体は、無機多孔質体の表面及び細孔内にリン吸着能を有する光触媒を担持したものである。この際、孔径、気孔率を所定の値とすることで、従来の水浄化用光触媒体と比較して、より多くの光触媒を細孔内部に担持させることが可能となり、さらに被処理水の孔内への進入が容易となる。これによりリン成分を効率的に除去できるとする。さらに光触媒体に吸着されたリン成分は、光触媒体を水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液に浸すことで除去できるとする。このほかリン除去には、吸着剤を用いる方法もある。
【特許文献１】特開２００３−１０３１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、リン吸収能を有する光触媒を無機多孔質体に担持させる際の孔径、気孔率を所定の値とすることで、従来の水浄化用光触媒体と比較して、リン成分を効率的に除去できるとする。しかしながら光触媒体に吸着したリン成分を回収するためには、アルカリ溶液に光触媒体を浸漬させる必要があり、再生に薬剤を必要とするため、リン除去のコストが上昇する。また光触媒体に吸着したリン成分の除去操作も容易ではなく、リン成分を含むアルカリ溶液の処理も必要となる。
【０００７】
また吸着剤を用いたリンの除去も、リンの回収が不能、又は回収が容易でないなどの問題がある。リンは有限でかつ貴重な資源であるので回収して再利用することが望ましい。以上、排水処理を中心に説明したけれども、これらは回収、除去する対象物質が異なるものの、飲料水、ボイラ給水、半導体製造用の超純水の製造などにも当てはまる問題である。
【０００８】
本発明の目的は、低コストで薬剤を使用することなく電子供与性物質を含む被処理水から電子供与性物質を除去、回収する水処理方法、及び水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、電子供与性物質を含有する被処理水と光触媒とを接触させ、該被処理水に含まれる該電子供与性物質を該光触媒に吸着させる吸着工程と、
該電子供与性物質を回収する水の存在下で、該電子供与性物質を吸着した該光触媒に光を照射し、該光触媒から該電子供与性物質を脱着させる脱着工程と、
を有することを特徴とする水処理方法である。
【００１０】
また本発明で、前記光触媒は、光触媒活性を有する光触媒であることを特徴とする請求項１に記載の水処理方法である。
【００１１】
また本発明で、前記吸着工程と、前記脱着工程とを交互に繰り返し行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理方法である。
【００１２】
また本発明で、前記電子供与性物質は、リン酸態リンであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の水処理方法である。
【００１３】
また本発明で、前記光触媒は、酸化チタンであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載の水処理方法である。
【００１４】
また本発明は、光触媒を担持した光触媒担体を充填し、被処理水を処理する処理塔と、
該処理塔へ電子供与性物質を含有する該被処理水を供給する被処理水供給手段と、
該処理塔へ該電子供与性物質を回収する水を供給する給水手段と、
該処理塔へ供給する該被処理水及び該電子供与性物質を回収する水を切替る切替手段と、
該光触媒担体に光を照射する光照射手段と、
を含むことを特徴とする水処理装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の水処理方法を用いることにより、薬剤を使用することなく、また簡単に被処理水から電子供与性物質を除去、又は回収することができる。特に薬剤を用いることなく、光触媒に吸着した電子供与性物質を脱着させることができるため、電子供与性物質を回収し容易に有効利用することができる。また、本水処理方法は、光触媒を用いて被処理水中の電子供与性物質を吸着させる吸着工程と、電子供与性物質を吸着した光触媒から電子供与性物質を脱着させる脱着工程と、繰り返し行うことができるので、安価に水処理を行うことができる。また水処理方法が簡便であるので、これを実現する水処理装置も構成が簡単で、取扱が容易な装置を安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の水処理方法は、光触媒活性を有する光触媒と、電子供与性物質を含有する被処理水とを接触させ、被処理水に含まれる電子供与性物質を光触媒に吸着させる吸着工程と、電子供与性物質を回収する水の存在下で、電子供与性物質を吸着した光触媒に光を照射し、光触媒から電子供与性物質を脱着させる脱着工程と、を有することを特徴とする水処理方法である。
【００１７】
発明者は、酸化チタンや酸化鉄などの金属酸化物とフェノールやビスフェノールなどの電子供与性物質を粉砕混合すると、それらを脱離させるのに３００℃以上の高温度を必要とするほどの強い相互作用をすることを見出し、酸化チタン等の金属酸化物表面の酸素欠陥サイトを吸着サイトとして利用する技術を、特許出願（特願２００１−０７２５７８、特願２００１−３７２６１６）している。本発明は前述の金属酸化物の中から光触媒性能を有するものに限定し、その半導体特性を利用することで、吸着のみならず、脱離の機構も新たに組み合わせた機能を水処理に応用したものである。
【００１８】
具体的には、（１）光触媒の酸素欠陥サイトが水中でもリン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）のような電子供与性がある物質と強い相互作用を示すこと。（２）光触媒の酸素欠陥サイトに吸着したリン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）については、紫外線を照射することで水中に放出出来ることを見出し、この特性を水処理に応用することで発明を完成させた。
【００１９】
酸化チタンによるリン酸など、電子供与性物質（陰イオン性物質）の吸着、脱着のメカニズムは次のように考えられる。図１は、本発明の水処理の想定されるメカニズムを説明するための図である。酸化チタン光触媒表面の酸素欠陥（正の電荷を持つ）と陰イオン性物質間には比較的強い相互作用が働くため、水中の陰イオン性物質は、酸化チタン光触媒表面の酸素欠陥（正の電荷を持つ）に吸着する。続いて光照射を行うと、誘起された電子が酸素欠陥サイトに注入されるので、正電荷が補償される。その結果、光触媒と吸着陰イオン性物質との相互作用が消失するので、吸着陰イオン性物質は脱着する。これについては、後述する実施例で示すように、水中のリン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）を用いた実験において、光のＯＮ／ＯＦＦで、リン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）は吸着−脱着を繰り返し、この吸着−脱着には再現性があることを確認している。
【００２０】
本発明に使用可能な光触媒は、光触媒活性を示す光触媒であれば、種類、形態等は特に限定されない。使用可能な光触媒を例示すれば、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化鉄である。これらは単独使用することも、２種以上を使用することもできる。光触媒活性などを考慮すれば、酸化チタンが好ましい。酸化チタンには、結晶構造を有するものと、結晶構造を有しないアモルファスの酸化チタンがあるが、アモルファスの酸化チタンは、光触媒活性が低いため、吸着能力は発揮できるが脱着能力は発揮できず、本発明の使用には適さない。しかしながら単独では使用に適さないアモルファスの酸化チタンも、光触媒活性を示す酸化チタンを混合することで脱着能力が補われ、利用することができるようになる。結晶性の酸化チタンは、アナタース型、ルチル型、ブルカット型、これらの混合型があるがいずれであってもよい。また酸化チタンは可視光応答型酸化チタンであってもよい。
【００２１】
本発明の水処理法は、電子供与性物質を含む被処理水と光触媒を接触させることで、電子供与性物質を光触媒に吸着させ、電子供与性物質を回収する水の存在下で、電子供与性物質を吸着した光触媒に光を照射し、光触媒から電子供与性物質を脱着させるため、光触媒は、比表面積が大きいほど効率的である。光触媒の比表面積と電子供与性物質の吸着量、脱着量と間には、後述の実施例に示すように比例関係が成立している。よって、比表面積の大きい光触媒を選択することで、少量の光触媒で効率的に水処理を行うことができる。
【００２２】
また光触媒の形態も特に限定されないため、担体に担持された光触媒、ガラスファイバ等にコートされた光触媒であってもよい。被処理液中の電子供与物質との接触が容易で、光照射を十分に受けることが望ましいため、担体としては被表面積が大きいものが望ましい。担体としては、多孔質ガラス、中空ガラス、多孔質ブロック、ゼオライト、陶磁器などが例示される。さらに担体の形状も特に限定されない。
【００２３】
電子供与性物質とは、電子を与えやすい物質を言い、次ぎの置換基を有する物質が例示される。−ＯＨ、−ＯＣＨ３、−ＯＣＯＣＨ３、−ＮＨ２、−Ｎ（ＣＨ３）２、−ＮＨＣＯＣＨ３、−ＣＨ３などのアルキル基、−Ｃ６Ｈ５などのアリール基が該当する。具体的物質としては、リン酸、ホウ酸、メタノール、メチルエチルエーテル、酢酸フェニル、アンモニア、ジメチルアニリン、アセトアニリド、フェノールが例示される。
【００２４】
以上のように本発明の水処理方法は、薬剤を使用することなく、また簡単に被処理水から電子供与性物質を除去、又は回収することができる。本発明は、電子供与性物質を含む水に適用することができるから、排水の処理のみならず、飲料水の製造工程、純水、超純水の製造工程にも利用することができる。また本発明の水処理方法は、薬剤を用いることなく、光触媒に吸着した電子供与性物質を脱着させることができるため、電子供与性物質を回収し容易に有効利用することができる。
【００２５】
本発明の水処理方法の使用例の一例を示す。図２は、本発明の実施の一形態としての水処理装置１の概略的構成を示す図である。水処理装置１は、流通式の水処理装置であり、流動床形式の処理塔２、処理塔２へ被処理水を供給する被処理水供給系統３、処理塔２へ電子供与物質を回収する水を供給する水供給系統４、水を排出する排水系統５を主に構成されている。処理塔２は円筒形状で塔の上端、下端に各々水の導入する管路６、水を排出する管路７、処理塔２に残留する被処理水などを排出するための管路５０を有する。
【００２６】
処理塔２は、内部に光触媒を担持した光触媒担体８を保有し、処理塔２には、光触媒担体８が処理塔２から流出することを防止するための多孔板９、１０が上部、下部に着脱可能に装着されている。また処理塔２は、光を処理塔２へ照射可能な光源１１を周囲に有する。処理塔２の本体のうち受光部１２は、ガラスで形成されている。光源１１は、処理塔２に充填した光触媒担体（光触媒）８を活性化させるに適した波長を有する光を照射可能な光源である。
【００２７】
処理塔２の大きさは、光触媒の電子供与性物質の吸着速度、又は脱着速度と、被処理水の供給速度とから処理塔２内での必要な滞留時間を算出し、これを基に決定すればよい。このとき、本実施形態のように、処理塔２を流動床として使用する場合は、処理塔２内の液流速を、光触媒担体８を流動化させるに必要な流速とする必要があることを考慮し、塔径、塔高を決定する必要がある。
【００２８】
被処理水供給系統３は、電子供与性物質を含有する被処理水を処理塔２へ供給するための装置であり、被処理水を貯留する被処理水貯槽２０と、被処理水貯槽２０に貯留されている被処理水を処理塔２に圧送する被処理水供給ポンプ２１を有する。被処理水供給ポンプ２１の吐出部には管路２２が連結され、この管路は三方弁２３と連結する。
【００２９】
水供給系統４は、電子供与性物質を回収する水を処理塔２へ供給するための装置であり、水を貯留する水貯槽３０と、水貯槽３０に貯留されている水を処理塔２に圧送する水供給ポンプ３１を有する。水供給ポンプ３１の吐出部には管路３２が連結され、この管路は三方弁２３と連結する。また管路３２は、三方弁２３と水供給ポンプ吐出部との間に分岐部３３を有する。この分岐部３３には、処理塔２へ洗浄用水を供給するための洗浄水供給管路３４が接続されている。三方弁２３は、処理塔２へ水を送る管路６、被処理水を送水する管路２２、水を送水する管路３２と連結する。
【００３０】
排水系統５は、処理塔２から流出する処理水、及び電子供与性物質を回収した水を所定の場所に送水するための三方弁４０を有する。三方弁４０は、処理塔２の上部の管路７、処理水を貯槽Ａへ送水するための管路４１、電子供与性物質を回収した水を貯槽Ｂへ送水する管路４２と連結する。また処理塔２の下端に処理塔２に残留する被処理水などを排出するための管路５０を有する。
【００３１】
上記のように構成された水処理装置１を用いた水処理は、次の要領で行うことができる。三方弁２３を被処理水供給系統３側に切替え、被処理水供給ポンプ２１を介して、被処理水貯槽２０に貯留される被処理水を処理塔２に送水する。処理塔２に被処理水を供給すると、処理塔２内に充填された光触媒を担持した光触媒担体８は、供給される被処理水で流動化される。これにより、被処理水に含まれる電子供与性物質は、光触媒を担持した光触媒担体８と効率的に接触を行い、光触媒に吸着される。光触媒に電子供与性物質を吸着された被処理水は、処理塔２の上部に連結する管路７、三方弁４０、及び管路４１を通じて貯槽Ａへ送られる。
【００３２】
所定の時間、被処理水を処理塔２に供給した後、被処理水の供給を停止する。被処理水を供給可能な時間は、光触媒の充填量と、光触媒の吸着特性から決定することができる。被処理水の供給を停止した後、排水管路５０を通じて処理塔２内に残留する被処理水を被処理水貯槽２０に返送する。その後、必要に応じて、洗浄用の水を水供給ポンプ３１、洗浄水供給管路３４を通じて、処理塔２に送水し、光触媒担体８を洗浄する。洗浄した排水は、排水管路５０を通じて、被処理水貯槽２０へ送る。
【００３３】
次に脱着操作を行う。三方弁２３を水供給系統４に切替え、水供給ポンプ３１を介して、水貯槽３０に貯留される水を処理塔２に送水する。同時に光源１１から処理塔２に向かって光を照射する。処理塔２に水を供給すると、処理塔２内に充填された光触媒を担持した光触媒担体８は、供給される水で流動化される。同時に光が照射されているため、光触媒に吸着した電子供与性物質は、光触媒から離脱し、水側に移行する。電子供与性物質を含む水は、処理塔２の上部に連結する管路７、三方弁４０、及び管路４２を通じて貯槽Ｂへ送られる。所定の時間、光触媒に光を照射しながら、水を処理塔２に供給した後、水の供給を停止し脱着操作を終了する。脱着に必要な時間は、光触媒の充填量と、光触媒の脱着特性から決定することができる。
【００３４】
上記の操作により、被処理水に含まる電子供与性物質を被処理水から除去するとともに、電子供与性物質を回収することができる。上記操作は繰り返し行うことが可能であるので、効率的に水処理を行うことができる。また上記のように水処理装置も構成が簡単で、薬剤も必要としないことから水処理装置を安価に製造することができる。
【００３５】
（実施例１）
次の要領でリン酸の吸着実験を行った。ｐＨ＝７に調整したリン酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）（関東化学、特級）をリン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）（リン酸イオン：Ｈ２ＰＯ４−の形で存在）として濃度５ｍｇ／Ｌの溶液１００ｍＬと、酸化チタン粉末１０ｍｇとをガラス製の三角フラスコに、投入し、マグネッチクスタラを用いて、暗所で一定時間撹拌を行った。実験には、表１に示すように比表面積などの異なる３種類の酸化チタンを用いた。なお、表１中、ＳＮＨ−Ｈｙｃａｌは、当研究室で調整した触媒であり、可視光応答光触媒である。
【００３６】
【表１】
吸着実験時の液温は約２５℃であった。所定時間毎に一部溶液を抜き取り、この溶液を、ろ紙を用いて酸化チタンを分離した後、リン酸の濃度を測定した。リン酸の濃度測定には、検出試薬と可視紫外分光光度計（ＵＶ−１２４０ 島津製作所製）を用い、波長７０９ｎｍでの吸収強度を比較することによって行った。
【００３７】
脱離実験は次ぎの要領で行った。先の吸着実験でリン酸を吸着させた酸化チタンを含む溶液をガラス製のシャーレに移した。酸化チタンはシャーレの中で沈澱している。この状態で、シャーレの上部から光を照射した。光源には、Ｎａｔｉｏｎａｌ製ＦＬ１０ＢＬ−Ｂを使用した。この光源は、主波長３６５ｎｍを中心に、３２５〜４００ｎｍの間の波長を有する。紫外光強度は、３ｍＷ／ｃｍ２、試料と光源との距離は、５ｃｍとした。
【００３８】
実験結果を図３から図５に示した。図３は、光触媒ＳＴ−０１を用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。同様に、図４は、光触媒Ｐ−２５、図５は、光触媒ＳＮＨ−Ｈｙｃａｌを用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。図３から図５に示すように、リン酸溶液と酸化チタンを撹拌混合することで、溶液中のリン酸濃度が低下し、酸化チタンにリン酸が吸着されることが確認できた。３ケースとも、約１時間で吸着量は飽和状態となり、以降溶液中のリン酸濃度はほぼ一定となった。触媒の種類によって、吸着量は異なった。これについては、後述する。
【００３９】
一方、脱着実験においても図３から図５に示すように、３ケースにおいて、光触媒からリン酸が脱離されることが確認できた。酸化チタンからの脱着も、酸化チタンへの吸着同様、約１時間で飽和状態となり、以降溶液中のリン酸濃度はほぼ一定となった。また３ケースとも、２４時間経過後の溶液中のリン酸濃度は初期濃度よりも若干低い値であった。
【００４０】
図６は、吸着実験の結果を基に、酸化チタンの比表面積とリン酸の吸着量との関係を示した図である。図６の結果から、酸化チタンへのリン酸の吸着量は、酸化チタンの比表面積と比例関係、つまり単位比表面当たりの吸着量が同一であることが分かった。これらの関係から、酸化チタンへのリンの吸着量は、酸化チタンの結晶構造、応答する光線の種類（紫外線、可視光）に依存しないことが分かった。
【００４１】
図７は、脱着実験の結果を基に、酸化チタンの比表面積とリン酸の脱着量との関係を示した図である。図７の結果から、酸化チタンからのリン酸の脱着量は、酸化チタンの比表面積と比例関係にあることが分かった。またこれらの関係から、酸化チタンからのリンの脱着量は、酸化チタンの結晶構造、応答する光線の種類（紫外線、可視光）に依存しないことが分かる。
【００４２】
図８は、吸着、脱着の実験の結果を基に、酸化チタンの比表面積と酸化チタンのリン酸の残存量との関係を示した図である。ここで酸化チタンのリン酸の残存量とは、酸化チタンにリン酸を吸着させた後、脱着させた際の酸化チタンに吸着されたままのリン酸の量を言う。図７の結果から、酸化チタンのリン酸の残存量は、酸化チタンの比表面積と比例関係にあることが分かった。またこれらの関係から、酸化チタンからのリンの着脱量は、酸化チタンの結晶構造、応答する光線の種類（紫外線、可視光）に依存しないことが分かる。
【００４３】
（実施例２）
実施例１では、酸化チタンのリン酸の吸着、脱着実験行ったが、実施例２では、酸化チタンのリン酸の吸着、脱着の繰り返し実験を行った。実験に使用した酸化チタン、実験要領は、基本的に実施例１と同一である。繰り返し回数は２回とした。
【００４４】
実験結果を図９から図１１に示した。図９は、光触媒ＳＴ−０１を用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。同様に、図１０は、光触媒Ｐ−２５、図１１は、光触媒ＳＮＨ−Ｈｙｃａｌを用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。図９から図１１に示すように、２回の吸着、脱着の曲線は、全く同一のカーブを描き再現性（繰り返し性）が非常に高いことが確認された。またこの結果は、触媒の種類によらなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上詳しく説明したとおり、本発明の水処理方法を用いて排水中のリン成分を回収することが可能であり、本発明の水処理方法を富栄養化で問題になっている排水中のリン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）の濃縮、分離−回収技術として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の水処理の想定されるメカニズムを説明するための図である。
【図２】本発明の実施の一形態としての水処理装置１の概略的構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１の結果であって、光触媒ＳＴ−０１を用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。
【図４】本発明の実施例１の結果であって、光触媒Ｐ−２５を用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。
【図５】本発明の実施例１の結果であって、光触媒ＳＮＨ−Ｈｙｃａｌを用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。
【図６】本発明の実施例１の結果であって、酸化チタンの比表面積とリン酸の吸着量との関係を示した図である。
【図７】本発明の実施例１の結果であって、酸化チタンの比表面積とリン酸の着脱量との関係を示した図である。
【図８】本発明の実施例１の結果であって、酸化チタンの比表面積と酸化チタンのリン酸の残存量との関係を示した図である。
【図９】本発明の実施例２の結果であって、光触媒ＳＴ−０１を用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。
【図１０】本発明の実施例２の結果であって、光触媒P−２５を用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。
【図１１】本発明の実施例２の結果であって、光触媒ＳＮＨ−Ｈｙｃａｌを用いた場合のリン酸の吸着、脱着曲線である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 水処理装置
２ 処理塔
３ 被処理水供給系統
４ 水供給系統
５ 排水系統
８ 光触媒担体
１１ 光源
２３ 三方弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子供与性物質を含有する被処理水と光触媒とを接触させ、該被処理水に含まれる該電子供与性物質を該光触媒に吸着させる吸着工程と、
該電子供与性物質を回収する水の存在下で、該電子供与性物質を吸着した該光触媒に光を照射し、該光触媒から該電子供与性物質を脱着させる脱着工程と、
を有することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記光触媒は、光触媒活性を有する光触媒であることを特徴とする請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
前記吸着工程と、前記脱着工程とを交互に繰り返し行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記電子供与性物質は、リン酸態リンであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の水処理方法。
【請求項５】
前記光触媒は、酸化チタンであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載の水処理方法。
【請求項６】
光触媒を担持した光触媒担体を充填し、被処理水を処理する処理塔と、
該処理塔へ電子供与性物質を含有する該被処理水を供給する被処理水供給手段と、
該処理塔へ該電子供与性物質を回収する水を供給する給水手段と、
該処理塔へ供給する該被処理水及び該電子供与性物質を回収する水を切替る切替手段と、
該光触媒担体に光を照射する光照射手段と、
を含むことを特徴とする水処理装置。
【請求項１】
電子供与性物質を含有する被処理水と光触媒とを接触させ、該被処理水に含まれる該電子供与性物質を該光触媒に吸着させる吸着工程と、
該電子供与性物質を回収する水の存在下で、該電子供与性物質を吸着した該光触媒に光を照射し、該光触媒から該電子供与性物質を脱着させる脱着工程と、
を有することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記光触媒は、光触媒活性を有する光触媒であることを特徴とする請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
前記吸着工程と、前記脱着工程とを交互に繰り返し行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記電子供与性物質は、リン酸態リンであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の水処理方法。
【請求項５】
前記光触媒は、酸化チタンであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１に記載の水処理方法。
【請求項６】
光触媒を担持した光触媒担体を充填し、被処理水を処理する処理塔と、
該処理塔へ電子供与性物質を含有する該被処理水を供給する被処理水供給手段と、
該処理塔へ該電子供与性物質を回収する水を供給する給水手段と、
該処理塔へ供給する該被処理水及び該電子供与性物質を回収する水を切替る切替手段と、
該光触媒担体に光を照射する光照射手段と、
を含むことを特徴とする水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−９０２４６（Ｐ２００７−９０２４６Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８３８１０（Ｐ２００５−２８３８１０）
【出願日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（８０３０００１０４）財団法人ひろしま産業振興機構 (70)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（８０３０００１０４）財団法人ひろしま産業振興機構 (70)
【Ｆターム（参考）】
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