環境浄化材、その製造方法、環境浄化方法及び環境浄化材の回収方法
【課題】多量の光触媒を簡単に基体に担持させることができ、しかも、長期間に亘って高効率な環境浄化作用を提供する。
【解決手段】吸水率が７０〜４００％の粉粒状無機多孔質基体に、光触媒含有スラリーの塗布含浸により光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させる。無機多孔質基体は、火山噴出物を焼成発泡処理した無機中空バルーンなどで、数多くの独立気泡と連続気泡により複層状に外殻及び空隙部が形成されているので、それぞれの空隙部に光触媒が浸透しやすく多くの量を担持できる。また、光触媒を担持させた基体を水面に浮遊させた場合、水も浸透するが、空隙部においては空気も多く保持されているため、水は浸透速度が制限されることで長時間沈みにくく、長期に亘って環境浄化材を水面で浮遊させることができ、光触媒も長期に酸化分解効果を持続させることができる。
【解決手段】吸水率が７０〜４００％の粉粒状無機多孔質基体に、光触媒含有スラリーの塗布含浸により光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させる。無機多孔質基体は、火山噴出物を焼成発泡処理した無機中空バルーンなどで、数多くの独立気泡と連続気泡により複層状に外殻及び空隙部が形成されているので、それぞれの空隙部に光触媒が浸透しやすく多くの量を担持できる。また、光触媒を担持させた基体を水面に浮遊させた場合、水も浸透するが、空隙部においては空気も多く保持されているため、水は浸透速度が制限されることで長時間沈みにくく、長期に亘って環境浄化材を水面で浮遊させることができ、光触媒も長期に酸化分解効果を持続させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光触媒を利用した環境浄化材、その製造方法、環境浄化方法及び環境浄化材の回収方法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光触媒を利用して環境、例えば水を浄化する場合には、ガラスビーズ、発泡樹脂、セラミック等の様々な基体に光触媒を担持させることが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、多孔質基体に光触媒を担持させた光触媒体（環境浄化材）を水面に散布して浮遊させ、光照射により有機物を酸化分解して有害生物の増殖防止を行う技術が提案されている。
【０００４】
特許文献２には、石英粗面岩からなる基体に光触媒を担持させた光触媒体を水面に浮遊させて油を分解除去する技術が提案されている。
【０００５】
特許文献３には、光触媒を中空状ガラス基体の表面に無機質の結合剤で固定させて光触媒体とし、この光触媒体を水中に浮遊させて水を浄化する技術が提案されている。
【０００６】
特許文献４には、熱可塑性重合体からなる基体に光触媒を熱融着させて光触媒体とし、この光触媒体を水面に浮遊させて水中の有機物を分解除去する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１８８２６９号公報（段落００１０欄、段落００１１欄、図１）
【特許文献２】特開２０００−２８８４０２号公報（段落００２６欄、段落００２７欄、図１）
【特許文献３】特開平１０−２４９２１０号公報（段落００２２欄、段落００３３欄、図１）
【特許文献４】特開２０００−３２５７９６号公報（段落００２１欄、段落００３６欄、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように光触媒を利用した水浄化（環境浄化）は、光触媒の担持量が多いほど酸化分解効果が見込めるが、特許文献１には、基体が単に多孔質とあるのみで具体的な吸水量が開示されていない。
【０００９】
特許文献２では、基体である石英粗面岩の吸水率は７．８６〜２２．５８％であると段落００２１欄に記載されているが、これでは、多量の光触媒を含浸させて担持させることは困難である。また、光触媒は石英粗面岩の表面に多く付着させると剥離し易くなる。
【００１０】
特許文献３では、光触媒の基体表面への固着を確保できるが、その反面、光触媒が結合剤で覆われて光触媒の酸化分解力を十分に発揮できない。
【００１１】
特許文献４では、光触媒を基体である熱可塑性重合体に担持させる手法として加熱（熱融着）処理を採用しているため、設備やエネルギーが必要で生産性に劣る。
【００１２】
この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多量の光触媒を簡単に基体に担持させることができ、しかも、長期間に亘って高効率な環境浄化作用を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するため、この発明は、光触媒を担持させる基体として高吸収率のものを採用するとともに、光触媒の担持手法を工夫したことを特徴とする。
【００１４】
具体的には、この発明は、環境浄化材、その製造方法、環境浄化方法及び環境浄化材の回収方法を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１５】
すなわち、第１〜４の発明は、環境浄化材に関するものであり、そのうち、第１の発明は、吸水率が７０〜４００％の粉粒状無機多孔質基体に、光触媒含有スラリーの塗布含浸により光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させたことを特徴とする。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明において、上記無機多孔質基体の水浮揚率が２０％以上であることを特徴とする。
【００１７】
第３の発明は、第１又は２の発明において、上記無機多孔質基体は、火山噴出物を焼成発泡処理した無機中空バルーンであることを特徴とする。
【００１８】
第４の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明において、上記無機多孔質基体は、磁性を帯びていることを特徴とする。
【００１９】
第５〜８の発明は、環境浄化材の製造方法に関するものであって、そのうち、第５の発明は、粉粒状無機多孔質原料を焼成温度７２０〜８５０℃で焼成発泡処理して吸水率が７０〜４００％の無機多孔質基体とした後、この無機多孔質基体に光触媒含有スラリーを塗布含浸させて、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させた環境浄化材を得ることを特徴とする。
【００２０】
第６の発明は、第５の発明において、上記無機多孔質基体の水浮揚率が２０％以上であることを特徴とする。
【００２１】
第７の発明は、第５又は６の発明において、上記無機多孔質基体は、火山噴出物を焼成発泡処理した無機中空バルーンであることを特徴とする。
【００２２】
第８の発明は、第５〜７のいずれか１つの発明において、上記無機多孔質基体は、磁性を帯びていることを特徴とする。
【００２３】
第９及び第１０の発明は、環境浄化方法に関するものであり、そのうち、第９の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明に記載の環境浄化材を水面又は汚水面に散布して浮遊させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し水又は汚水を浄化することを特徴とする。
【００２４】
第１０の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明に記載の環境浄化材を汚物に散布して付着させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し汚物を浄化することを特徴とする。
【００２５】
第１１の発明は、環境浄化材の回収方法に関するものであって、第４の発明に記載の環境浄化材を水面又は汚水面に散布して浮遊させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し水又は汚水を浄化した後、上記環境浄化材を磁力作用を利用して回収することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
第１，５の発明によれば、吸水率が特許文献２に比べて格段に高く、よって、光触媒の担持量が吸水率に比例して多く、浄化効率を向上させることができる。また、光触媒含有スラリーを例えば簡便な噴霧処理により無機多孔質基体に塗布含浸させるだけで多量の光触媒を担持させることができ、設備が大掛かりにならずに生産的・経済的である。
【００２７】
特に、第２，６の発明では、浄化対象が水や汚水である場合、担持量の多い環境浄化材を沈殿することなく長期間に亘って水面に多く浮遊させておくことができ、多くの光触媒に十分に光を照射して高い浄化効果を得ることができて、第９の環境浄化方法の発明に有用である。このような吸水率の高い環境浄化材は、第５の発明のように、無機多孔質原料を焼成発泡処理することで実現できる。
【００２８】
さらに、第３，７の発明では、無機多孔質基体は、その材質特性により軽量・高強度・不燃であり、長期に亘って安定して使用できて環境浄化用として適するとともに、光を透過する材料であり、含浸された光触媒の酸化分解効果を妨げず、さらに、多くの独立気泡と連続気泡とを有していて多くの光触媒を含浸担持可能であり、かつ多くの空気層をも有していて、浄化対象が水や汚水である場合、環境浄化材を長期間に亘って水面に浮遊させることが可能であり、浄化作用を長期間持続させることができて、第９の環境浄化方法の発明に有用である。浄化対象が汚物である場合、抗菌・消臭効果が得られ、第１０の環境浄化方法の発明に有用である。
【００２９】
また、第４，８，１１の発明では、浄化対象が水や汚水である場合、環境浄化材が水面（汚水面）や水中（汚水中）に拡散しても、永久磁石や電磁石等を用いて環境浄化材を吸着させたり、方向性を与えたりすることができ、必要な箇所に的確に分散させることができるとともに、所定の箇所に集合させて回収作業を効率かつ簡便に行い、かつリサイクル可能にすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、この発明の実施形態に係る環境浄化材、その製造方法、環境浄化方法及び環境浄化材の回収方法について説明する。
【００３１】
この発明の実施形態に係る環境浄化材は、吸水率が７０〜４００％（望ましくは８０〜４００％）の粉粒状無機多孔質基体に、光触媒含有スラリーの塗布含浸により光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上（望ましくは０．０４ｇ以上）担持させて構成されている。
【００３２】
上記無機多孔質基体として、吸水率が７０〜４００％のものを採用したのは、７０％を下回ると、光触媒含有スラリーを塗布含浸により担持可能な光触媒量が少なすぎるからであり、一方、吸水量が４００％を超えると、例えば無機多孔質基体の比重が０．７程度であっても、水面上に蒔いた場合には、短時間で多量に吸水してしまって水中へ沈殿してしまい、光触媒の酸化分解力を水面上で効果的に発揮させることができなくなるからである。なお、吸水率とは、絶乾重量における２４時間後の吸水重量から絶乾重量を除した重量の百分率である。
【００３３】
上記無機多孔質基体は、例えば、火山噴出物を焼成発泡処理した無機中空バルーンである。この無機中空バルーンとは、例えばシラスバルーンやパーライトが挙げられる。これらは数多くの独立気泡と連続気泡により複層状に外殻及び空隙部が形成されているので、それぞれの空隙部に光触媒が浸透しやすく多くの量を担持できる。また、この光触媒を担持させた基体を水面に浮遊させた場合、水も浸透するのではあるが、空隙部においては空気も多く保持されているため、水は浸透速度が制限されることで長時間沈みにくく、長期に亘って環境浄化材を水面で浮遊させることができ、光触媒も長期に酸化分解効果を持続させることができる。なお、無機多孔質基体としては、シラスバルーンやパーライト以外に、ガラスバルーンやフライアッシュバルーン等も採用することができる。
【００３４】
なお、上記無機多孔質基体の比重は、水よりも小さければ水面上に浮遊可能であって、効率的な酸化分解効果を得ることができるが、光触媒の担持量や吸水量を考慮するとその嵩比重は０．０５〜０．５程度がよい。
【００３５】
上記無機多孔質基体は、磁性を帯びていてもよい。無機多孔質基体に磁性を帯びさせるには、無機多孔質基体に鉄粉、フェライト、ニッケル、コバルト等の磁性粉を付着させたり膜を形成すればよく、その付着方法としては、バインダーを利用したり、光触媒含有スラリーに混入させて無機多孔質基体に噴霧塗布してもよい。
【００３６】
光触媒は特に限定されるものではないが、例えば、酸化チタン、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化銅、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウム、硫化モリブデン、硫化亜鉛やこれらの混合系あるいは複合系等が挙げられ、これらは単体でも複数併用しても構わないが、特に鉄・酸化チタン複合系のものは、紫外線だけでなく可視光でも反応し、酸化分解力が強いので好ましい。
【００３７】
光触媒を無機多孔質基体に担持させる手法は、光触媒含有スラリーを無機多孔質基体の表面に例えばスプレーの噴霧により塗布含浸させることで行われ、上記吸水率の範囲であれば、簡便に担持させることができ、大掛かりな設備は不要であって生産性が高い。
【００３８】
光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させたのは、担持させる光触媒は多いほど効果が見込めるので望ましいが、０．０１ｇを下回ると、環境浄化材の単位重量当たりの酸化分解力が低くて時間が掛かりすぎるからである。また、単位水量当たり必要な環境浄化材が多量となり、水面に浮揚させても重層状になってしまい、下層の環境浄化材には光が当たらず、酸化分解効果が見込めなくなり、経済的にも高コストになるからである。
【００３９】
上記無機多孔質基体としては、水浮揚率が２０％以上（望ましくは２５％以上）のものを採用している。水浮揚率が２０％を下回ると、多くの環境浄化材が可視光の直接届かない水中へ沈殿してしまって酸化分解効率が良くないからである。なお、水浮揚率とは、水浄化材が精製水に１時間浮揚している量の割合を示す。
【００４０】
上述の如く構成された環境浄化材は、粉粒状無機多孔質原料（シラスや粉砕鉱石等）を焼成炉にて、焼成温度７２０〜８５０℃で焼成発泡処理して吸水率が７０〜４００％の無機多孔質基体とした後、この無機多孔質基体に光触媒含有スラリーを塗布含浸させて、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させることで得られる。
【００４１】
このようにして得られた環境浄化材は、水面又は汚水面に散布して浮遊させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し水又は汚水を浄化したり、あるいは、汚物に散布して付着させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し汚物を浄化する。上記水とは、自然の湖や池、人工のプールや水槽等の水を含み、汚水とはこれらの汚れた水を含むが、限定されない。上記汚物とは、人や動物から生じる汚物や、生ごみ等の有機系汚物等を含むが、これらに限定されない。
【００４２】
上記無機多孔質基体として、磁性を帯びたものを使用する場合には、環境浄化材を水面又は汚水面に散布して浮遊させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し水又は汚水を浄化した後、上記環境浄化材を磁力作用を利用して回収し、リサイクルすればよい。
【００４３】
このように、この実施形態では、環境浄化材として、吸水率が７０〜４００％の粉粒状無機多孔質基体に、光触媒含有スラリーの塗布含浸により光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させたものを採用したので、特許文献２に比べて格段に高い吸水率によって光触媒を多量に担持させ、浄化効率を向上させることができる。また、光触媒含有スラリーを例えば簡便な噴霧処理により無機多孔質基体に塗布含浸させるだけで多量の光触媒を担持させることができ、大掛かりな設備がいらず、生産的・経済的なものとすることができる。
【００４４】
また、上記無機多孔質基体の水浮揚率を２０％以上にしたので、浄化対象が水や汚水である場合、担持量の多い環境浄化材を沈殿することなく長期間に亘って水面に多く浮遊させておくことができ、多くの光触媒に十分に光を照射して高い浄化効果を得ることができる。
【００４５】
さらに、上記無機多孔質基体として、火山噴出物を焼成発泡処理した無機中空バルーンを採用したので、その材質特性により軽量・高強度・不燃であり、浄化対象が水や汚水である場合、長期に亘って安定して使用できて水浄化用として適するとともに、光を透過する材料であり、含浸された光触媒の酸化分解効果を妨げず、さらに、多くの独立気泡と連続気泡とを有していて多くの光触媒を含浸担持可能であり、かつ多くの空気層をも有していて、環境浄化材を長期間に亘って水面に浮遊させることが可能であり、浄化作用を長期間持続させることができる。
【００４６】
また、浄化対象が水や汚水である場合、磁性を帯びた無機多孔質基体を使用すれば、環境浄化材が水面（汚水面）や水中（汚水中）に拡散しても、環境浄化材を吸着させたり、方向性を与えたりすることで分散箇所を自在に設定できるとともに、所定の箇所に集合させて効率良くかつ簡便に回収作業を行い、かつリサイクル可能にすることができる。
【００４７】
上記のことを実証するために、下記に実験例（実施例１〜４、比較例）を挙げる。実験の結果、実施例１〜４では、環境浄化材により短期間での脱色効果（光触媒による酸化分解効果）が認められたが、比較例では、脱色効果（光触媒による酸化分解効果）が認められなかった。
【００４８】
＜実施例１＞
シラスを焼成炉にて焼成温度８１０℃で焼成発泡させ、吸水率２００％、嵩比重０．１０のシラスバルーンからなる無機多孔質基体を得た。
【００４９】
得られた無機多孔質基体３ｇを分液ロートで精製水に浮揚させて、１時間後に水浮揚物と沈殿物とに分離し、水浮揚物の重量を算出した。その結果、水浮揚率は６０％であった。
【００５０】
上記無機多孔質基体に鉄・酸化チタン複合系光触媒を含有するスラリー（濃度２％）をスプレーで塗布含浸させ、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０４ｇ担持させた環境浄化材を得た。
【００５１】
−脱色試験−
得られた環境浄化材１ｇを、ガラス容器内に入ったメチレンブルー水溶液（メチレンブルー０．００１ｍｍｏ１／Ｌ）溶液８０ｇに浮遊させて天気の良い屋外に静置し、７時間後に目視で脱色の様子を観察したところ、無色になっており、光触媒による酸化分解効果が十分に認められた。
【００５２】
＜実施例２＞
シラスを焼成炉にて焼成温度７６０℃で焼成発泡させ、吸水率１５０％、嵩比重０．３０のシラスバルーンからなる無機多孔質基体を得た。
【００５３】
得られた無機多孔質基体を対象にして実施例１と同様に水浮揚物の重量を算出した。その結果、水浮揚率は４３％であった。
【００５４】
上記無機多孔質基体に鉄・酸化チタン複合系光触媒を含有するスラリー（濃度６％）をスプレーで塗布含浸させ、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０４ｇ担持させた環境浄化材を得た。
【００５５】
−脱色試験−
実施例１と同様に脱色試験を行ったところ、脱色して無色となっており、光触媒による酸化分解効果が十分に認められた。
【００５６】
＜実施例３＞
シラスを焼成炉にて焼成温度７３０℃で焼成発泡させ、吸水率８０％、嵩比重０．４４のシラスバルーンからなる無機多孔質基体を得た。
【００５７】
得られた無機多孔質基体を対象にして実施例１と同様に水浮揚物の重量を算出した。その結果、水浮揚率は２５％であった。
【００５８】
上記無機多孔質基体に鉄・酸化チタン複合系光触媒を含有するスラリー（濃度１０％）をスプレーで塗布含浸させ、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０，０４ｇ担持させた環境浄化材を得た。
【００５９】
−脱色試験−
実施例１と同様に脱色試験を行ったところ、脱色して無色となっており、光触媒による酸化分解効果が十分に認められた。
【００６０】
＜実施例４＞
シラスを焼成炉にて焼成温度７５０℃で焼成発泡させ、吸水率１００％、嵩比重０．４０のシラスバルーンからなる無機多孔質基体を得た。
【００６１】
得られた無機多孔質基体を対象にして実施例１と同様に水浮揚物の重量を算出した。その結果、水浮揚率は３０％であった。
【００６２】
上記無機多孔質基体に鉄・酸化チタン複合系光触媒を含有するスラリー（濃度２％）をスプレーで塗布含浸させ、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０，０２ｇ担持させた環境浄化材を得た。
【００６３】
−脱色試験−
実施例１と同様に脱色試験を行ったところ、淡く青みがかっているものの、満足のいく光触媒による酸化分解効果が認められた。
【００６４】
＜比較例＞
シラスを焼成炉にて焼成温度７００℃で焼成発泡させ、吸水率６０％のシラスバルーンからなる無機多孔質基体を得た。
【００６５】
得られた無機多孔質基体を対象にして実施例１と同様に水浮揚物の重量を算出した。その結果、浮揚率は１３％であった。
【００６６】
上記無機多孔質基体に鉄・酸化チタン複合系光触媒を含有するスラリー（濃度２％）をスプレーで塗布含浸させ、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０４ｇ担持させた環境浄化材を得た。
【００６７】
−脱色試験−
実施例１と同様に脱色試験を行ったところ、ほぼ青色のままであり、光触媒による酸化分解効果を確認できなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
この発明は、光触媒を利用した環境浄化材、その製造方法、環境浄化方法及び環境浄化材の回収方法について有用である。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光触媒を利用した環境浄化材、その製造方法、環境浄化方法及び環境浄化材の回収方法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光触媒を利用して環境、例えば水を浄化する場合には、ガラスビーズ、発泡樹脂、セラミック等の様々な基体に光触媒を担持させることが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、多孔質基体に光触媒を担持させた光触媒体（環境浄化材）を水面に散布して浮遊させ、光照射により有機物を酸化分解して有害生物の増殖防止を行う技術が提案されている。
【０００４】
特許文献２には、石英粗面岩からなる基体に光触媒を担持させた光触媒体を水面に浮遊させて油を分解除去する技術が提案されている。
【０００５】
特許文献３には、光触媒を中空状ガラス基体の表面に無機質の結合剤で固定させて光触媒体とし、この光触媒体を水中に浮遊させて水を浄化する技術が提案されている。
【０００６】
特許文献４には、熱可塑性重合体からなる基体に光触媒を熱融着させて光触媒体とし、この光触媒体を水面に浮遊させて水中の有機物を分解除去する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１８８２６９号公報（段落００１０欄、段落００１１欄、図１）
【特許文献２】特開２０００−２８８４０２号公報（段落００２６欄、段落００２７欄、図１）
【特許文献３】特開平１０−２４９２１０号公報（段落００２２欄、段落００３３欄、図１）
【特許文献４】特開２０００−３２５７９６号公報（段落００２１欄、段落００３６欄、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように光触媒を利用した水浄化（環境浄化）は、光触媒の担持量が多いほど酸化分解効果が見込めるが、特許文献１には、基体が単に多孔質とあるのみで具体的な吸水量が開示されていない。
【０００９】
特許文献２では、基体である石英粗面岩の吸水率は７．８６〜２２．５８％であると段落００２１欄に記載されているが、これでは、多量の光触媒を含浸させて担持させることは困難である。また、光触媒は石英粗面岩の表面に多く付着させると剥離し易くなる。
【００１０】
特許文献３では、光触媒の基体表面への固着を確保できるが、その反面、光触媒が結合剤で覆われて光触媒の酸化分解力を十分に発揮できない。
【００１１】
特許文献４では、光触媒を基体である熱可塑性重合体に担持させる手法として加熱（熱融着）処理を採用しているため、設備やエネルギーが必要で生産性に劣る。
【００１２】
この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多量の光触媒を簡単に基体に担持させることができ、しかも、長期間に亘って高効率な環境浄化作用を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するため、この発明は、光触媒を担持させる基体として高吸収率のものを採用するとともに、光触媒の担持手法を工夫したことを特徴とする。
【００１４】
具体的には、この発明は、環境浄化材、その製造方法、環境浄化方法及び環境浄化材の回収方法を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１５】
すなわち、第１〜４の発明は、環境浄化材に関するものであり、そのうち、第１の発明は、吸水率が７０〜４００％の粉粒状無機多孔質基体に、光触媒含有スラリーの塗布含浸により光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させたことを特徴とする。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明において、上記無機多孔質基体の水浮揚率が２０％以上であることを特徴とする。
【００１７】
第３の発明は、第１又は２の発明において、上記無機多孔質基体は、火山噴出物を焼成発泡処理した無機中空バルーンであることを特徴とする。
【００１８】
第４の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明において、上記無機多孔質基体は、磁性を帯びていることを特徴とする。
【００１９】
第５〜８の発明は、環境浄化材の製造方法に関するものであって、そのうち、第５の発明は、粉粒状無機多孔質原料を焼成温度７２０〜８５０℃で焼成発泡処理して吸水率が７０〜４００％の無機多孔質基体とした後、この無機多孔質基体に光触媒含有スラリーを塗布含浸させて、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させた環境浄化材を得ることを特徴とする。
【００２０】
第６の発明は、第５の発明において、上記無機多孔質基体の水浮揚率が２０％以上であることを特徴とする。
【００２１】
第７の発明は、第５又は６の発明において、上記無機多孔質基体は、火山噴出物を焼成発泡処理した無機中空バルーンであることを特徴とする。
【００２２】
第８の発明は、第５〜７のいずれか１つの発明において、上記無機多孔質基体は、磁性を帯びていることを特徴とする。
【００２３】
第９及び第１０の発明は、環境浄化方法に関するものであり、そのうち、第９の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明に記載の環境浄化材を水面又は汚水面に散布して浮遊させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し水又は汚水を浄化することを特徴とする。
【００２４】
第１０の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明に記載の環境浄化材を汚物に散布して付着させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し汚物を浄化することを特徴とする。
【００２５】
第１１の発明は、環境浄化材の回収方法に関するものであって、第４の発明に記載の環境浄化材を水面又は汚水面に散布して浮遊させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し水又は汚水を浄化した後、上記環境浄化材を磁力作用を利用して回収することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
第１，５の発明によれば、吸水率が特許文献２に比べて格段に高く、よって、光触媒の担持量が吸水率に比例して多く、浄化効率を向上させることができる。また、光触媒含有スラリーを例えば簡便な噴霧処理により無機多孔質基体に塗布含浸させるだけで多量の光触媒を担持させることができ、設備が大掛かりにならずに生産的・経済的である。
【００２７】
特に、第２，６の発明では、浄化対象が水や汚水である場合、担持量の多い環境浄化材を沈殿することなく長期間に亘って水面に多く浮遊させておくことができ、多くの光触媒に十分に光を照射して高い浄化効果を得ることができて、第９の環境浄化方法の発明に有用である。このような吸水率の高い環境浄化材は、第５の発明のように、無機多孔質原料を焼成発泡処理することで実現できる。
【００２８】
さらに、第３，７の発明では、無機多孔質基体は、その材質特性により軽量・高強度・不燃であり、長期に亘って安定して使用できて環境浄化用として適するとともに、光を透過する材料であり、含浸された光触媒の酸化分解効果を妨げず、さらに、多くの独立気泡と連続気泡とを有していて多くの光触媒を含浸担持可能であり、かつ多くの空気層をも有していて、浄化対象が水や汚水である場合、環境浄化材を長期間に亘って水面に浮遊させることが可能であり、浄化作用を長期間持続させることができて、第９の環境浄化方法の発明に有用である。浄化対象が汚物である場合、抗菌・消臭効果が得られ、第１０の環境浄化方法の発明に有用である。
【００２９】
また、第４，８，１１の発明では、浄化対象が水や汚水である場合、環境浄化材が水面（汚水面）や水中（汚水中）に拡散しても、永久磁石や電磁石等を用いて環境浄化材を吸着させたり、方向性を与えたりすることができ、必要な箇所に的確に分散させることができるとともに、所定の箇所に集合させて回収作業を効率かつ簡便に行い、かつリサイクル可能にすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、この発明の実施形態に係る環境浄化材、その製造方法、環境浄化方法及び環境浄化材の回収方法について説明する。
【００３１】
この発明の実施形態に係る環境浄化材は、吸水率が７０〜４００％（望ましくは８０〜４００％）の粉粒状無機多孔質基体に、光触媒含有スラリーの塗布含浸により光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上（望ましくは０．０４ｇ以上）担持させて構成されている。
【００３２】
上記無機多孔質基体として、吸水率が７０〜４００％のものを採用したのは、７０％を下回ると、光触媒含有スラリーを塗布含浸により担持可能な光触媒量が少なすぎるからであり、一方、吸水量が４００％を超えると、例えば無機多孔質基体の比重が０．７程度であっても、水面上に蒔いた場合には、短時間で多量に吸水してしまって水中へ沈殿してしまい、光触媒の酸化分解力を水面上で効果的に発揮させることができなくなるからである。なお、吸水率とは、絶乾重量における２４時間後の吸水重量から絶乾重量を除した重量の百分率である。
【００３３】
上記無機多孔質基体は、例えば、火山噴出物を焼成発泡処理した無機中空バルーンである。この無機中空バルーンとは、例えばシラスバルーンやパーライトが挙げられる。これらは数多くの独立気泡と連続気泡により複層状に外殻及び空隙部が形成されているので、それぞれの空隙部に光触媒が浸透しやすく多くの量を担持できる。また、この光触媒を担持させた基体を水面に浮遊させた場合、水も浸透するのではあるが、空隙部においては空気も多く保持されているため、水は浸透速度が制限されることで長時間沈みにくく、長期に亘って環境浄化材を水面で浮遊させることができ、光触媒も長期に酸化分解効果を持続させることができる。なお、無機多孔質基体としては、シラスバルーンやパーライト以外に、ガラスバルーンやフライアッシュバルーン等も採用することができる。
【００３４】
なお、上記無機多孔質基体の比重は、水よりも小さければ水面上に浮遊可能であって、効率的な酸化分解効果を得ることができるが、光触媒の担持量や吸水量を考慮するとその嵩比重は０．０５〜０．５程度がよい。
【００３５】
上記無機多孔質基体は、磁性を帯びていてもよい。無機多孔質基体に磁性を帯びさせるには、無機多孔質基体に鉄粉、フェライト、ニッケル、コバルト等の磁性粉を付着させたり膜を形成すればよく、その付着方法としては、バインダーを利用したり、光触媒含有スラリーに混入させて無機多孔質基体に噴霧塗布してもよい。
【００３６】
光触媒は特に限定されるものではないが、例えば、酸化チタン、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化銅、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウム、硫化モリブデン、硫化亜鉛やこれらの混合系あるいは複合系等が挙げられ、これらは単体でも複数併用しても構わないが、特に鉄・酸化チタン複合系のものは、紫外線だけでなく可視光でも反応し、酸化分解力が強いので好ましい。
【００３７】
光触媒を無機多孔質基体に担持させる手法は、光触媒含有スラリーを無機多孔質基体の表面に例えばスプレーの噴霧により塗布含浸させることで行われ、上記吸水率の範囲であれば、簡便に担持させることができ、大掛かりな設備は不要であって生産性が高い。
【００３８】
光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させたのは、担持させる光触媒は多いほど効果が見込めるので望ましいが、０．０１ｇを下回ると、環境浄化材の単位重量当たりの酸化分解力が低くて時間が掛かりすぎるからである。また、単位水量当たり必要な環境浄化材が多量となり、水面に浮揚させても重層状になってしまい、下層の環境浄化材には光が当たらず、酸化分解効果が見込めなくなり、経済的にも高コストになるからである。
【００３９】
上記無機多孔質基体としては、水浮揚率が２０％以上（望ましくは２５％以上）のものを採用している。水浮揚率が２０％を下回ると、多くの環境浄化材が可視光の直接届かない水中へ沈殿してしまって酸化分解効率が良くないからである。なお、水浮揚率とは、水浄化材が精製水に１時間浮揚している量の割合を示す。
【００４０】
上述の如く構成された環境浄化材は、粉粒状無機多孔質原料（シラスや粉砕鉱石等）を焼成炉にて、焼成温度７２０〜８５０℃で焼成発泡処理して吸水率が７０〜４００％の無機多孔質基体とした後、この無機多孔質基体に光触媒含有スラリーを塗布含浸させて、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させることで得られる。
【００４１】
このようにして得られた環境浄化材は、水面又は汚水面に散布して浮遊させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し水又は汚水を浄化したり、あるいは、汚物に散布して付着させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し汚物を浄化する。上記水とは、自然の湖や池、人工のプールや水槽等の水を含み、汚水とはこれらの汚れた水を含むが、限定されない。上記汚物とは、人や動物から生じる汚物や、生ごみ等の有機系汚物等を含むが、これらに限定されない。
【００４２】
上記無機多孔質基体として、磁性を帯びたものを使用する場合には、環境浄化材を水面又は汚水面に散布して浮遊させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し水又は汚水を浄化した後、上記環境浄化材を磁力作用を利用して回収し、リサイクルすればよい。
【００４３】
このように、この実施形態では、環境浄化材として、吸水率が７０〜４００％の粉粒状無機多孔質基体に、光触媒含有スラリーの塗布含浸により光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させたものを採用したので、特許文献２に比べて格段に高い吸水率によって光触媒を多量に担持させ、浄化効率を向上させることができる。また、光触媒含有スラリーを例えば簡便な噴霧処理により無機多孔質基体に塗布含浸させるだけで多量の光触媒を担持させることができ、大掛かりな設備がいらず、生産的・経済的なものとすることができる。
【００４４】
また、上記無機多孔質基体の水浮揚率を２０％以上にしたので、浄化対象が水や汚水である場合、担持量の多い環境浄化材を沈殿することなく長期間に亘って水面に多く浮遊させておくことができ、多くの光触媒に十分に光を照射して高い浄化効果を得ることができる。
【００４５】
さらに、上記無機多孔質基体として、火山噴出物を焼成発泡処理した無機中空バルーンを採用したので、その材質特性により軽量・高強度・不燃であり、浄化対象が水や汚水である場合、長期に亘って安定して使用できて水浄化用として適するとともに、光を透過する材料であり、含浸された光触媒の酸化分解効果を妨げず、さらに、多くの独立気泡と連続気泡とを有していて多くの光触媒を含浸担持可能であり、かつ多くの空気層をも有していて、環境浄化材を長期間に亘って水面に浮遊させることが可能であり、浄化作用を長期間持続させることができる。
【００４６】
また、浄化対象が水や汚水である場合、磁性を帯びた無機多孔質基体を使用すれば、環境浄化材が水面（汚水面）や水中（汚水中）に拡散しても、環境浄化材を吸着させたり、方向性を与えたりすることで分散箇所を自在に設定できるとともに、所定の箇所に集合させて効率良くかつ簡便に回収作業を行い、かつリサイクル可能にすることができる。
【００４７】
上記のことを実証するために、下記に実験例（実施例１〜４、比較例）を挙げる。実験の結果、実施例１〜４では、環境浄化材により短期間での脱色効果（光触媒による酸化分解効果）が認められたが、比較例では、脱色効果（光触媒による酸化分解効果）が認められなかった。
【００４８】
＜実施例１＞
シラスを焼成炉にて焼成温度８１０℃で焼成発泡させ、吸水率２００％、嵩比重０．１０のシラスバルーンからなる無機多孔質基体を得た。
【００４９】
得られた無機多孔質基体３ｇを分液ロートで精製水に浮揚させて、１時間後に水浮揚物と沈殿物とに分離し、水浮揚物の重量を算出した。その結果、水浮揚率は６０％であった。
【００５０】
上記無機多孔質基体に鉄・酸化チタン複合系光触媒を含有するスラリー（濃度２％）をスプレーで塗布含浸させ、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０４ｇ担持させた環境浄化材を得た。
【００５１】
−脱色試験−
得られた環境浄化材１ｇを、ガラス容器内に入ったメチレンブルー水溶液（メチレンブルー０．００１ｍｍｏ１／Ｌ）溶液８０ｇに浮遊させて天気の良い屋外に静置し、７時間後に目視で脱色の様子を観察したところ、無色になっており、光触媒による酸化分解効果が十分に認められた。
【００５２】
＜実施例２＞
シラスを焼成炉にて焼成温度７６０℃で焼成発泡させ、吸水率１５０％、嵩比重０．３０のシラスバルーンからなる無機多孔質基体を得た。
【００５３】
得られた無機多孔質基体を対象にして実施例１と同様に水浮揚物の重量を算出した。その結果、水浮揚率は４３％であった。
【００５４】
上記無機多孔質基体に鉄・酸化チタン複合系光触媒を含有するスラリー（濃度６％）をスプレーで塗布含浸させ、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０４ｇ担持させた環境浄化材を得た。
【００５５】
−脱色試験−
実施例１と同様に脱色試験を行ったところ、脱色して無色となっており、光触媒による酸化分解効果が十分に認められた。
【００５６】
＜実施例３＞
シラスを焼成炉にて焼成温度７３０℃で焼成発泡させ、吸水率８０％、嵩比重０．４４のシラスバルーンからなる無機多孔質基体を得た。
【００５７】
得られた無機多孔質基体を対象にして実施例１と同様に水浮揚物の重量を算出した。その結果、水浮揚率は２５％であった。
【００５８】
上記無機多孔質基体に鉄・酸化チタン複合系光触媒を含有するスラリー（濃度１０％）をスプレーで塗布含浸させ、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０，０４ｇ担持させた環境浄化材を得た。
【００５９】
−脱色試験−
実施例１と同様に脱色試験を行ったところ、脱色して無色となっており、光触媒による酸化分解効果が十分に認められた。
【００６０】
＜実施例４＞
シラスを焼成炉にて焼成温度７５０℃で焼成発泡させ、吸水率１００％、嵩比重０．４０のシラスバルーンからなる無機多孔質基体を得た。
【００６１】
得られた無機多孔質基体を対象にして実施例１と同様に水浮揚物の重量を算出した。その結果、水浮揚率は３０％であった。
【００６２】
上記無機多孔質基体に鉄・酸化チタン複合系光触媒を含有するスラリー（濃度２％）をスプレーで塗布含浸させ、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０，０２ｇ担持させた環境浄化材を得た。
【００６３】
−脱色試験−
実施例１と同様に脱色試験を行ったところ、淡く青みがかっているものの、満足のいく光触媒による酸化分解効果が認められた。
【００６４】
＜比較例＞
シラスを焼成炉にて焼成温度７００℃で焼成発泡させ、吸水率６０％のシラスバルーンからなる無機多孔質基体を得た。
【００６５】
得られた無機多孔質基体を対象にして実施例１と同様に水浮揚物の重量を算出した。その結果、浮揚率は１３％であった。
【００６６】
上記無機多孔質基体に鉄・酸化チタン複合系光触媒を含有するスラリー（濃度２％）をスプレーで塗布含浸させ、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０４ｇ担持させた環境浄化材を得た。
【００６７】
−脱色試験−
実施例１と同様に脱色試験を行ったところ、ほぼ青色のままであり、光触媒による酸化分解効果を確認できなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
この発明は、光触媒を利用した環境浄化材、その製造方法、環境浄化方法及び環境浄化材の回収方法について有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸水率が７０〜４００％の粉粒状無機多孔質基体に、光触媒含有スラリーの塗布含浸により光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させたことを特徴とする環境浄化材。
【請求項２】
請求項１に記載の環境浄化材において、
上記無機多孔質基体の水浮揚率が２０％以上であることを特徴とする環境浄化材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の環境浄化材において、
上記無機多孔質基体は、火山噴出物を焼成発泡処理した無機中空バルーンであることを特徴とする環境浄化材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の環境浄化材において、
上記無機多孔質基体は、磁性を帯びていることを特徴とする環境浄化材。
【請求項５】
粉粒状無機多孔質原料を焼成温度７２０〜８５０℃で焼成発泡処理して吸水率が７０〜４００％の無機多孔質基体とした後、この無機多孔質基体に光触媒含有スラリーを塗布含浸させて、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させた環境浄化材を得ることを特徴とする環境浄化材の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の環境浄化材の製造方法において、
上記無機多孔質基体の水浮揚率が２０％以上であることを特徴とする環境浄化材の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の環境浄化材の製造方法において、
上記無機多孔質基体は、火山噴出物を焼成発泡処理した無機中空バルーンであることを特徴とする環境浄化材の製造方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の環境浄化材の製造方法において、
上記無機多孔質基体は、磁性を帯びていることを特徴とする環境浄化材の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の環境浄化材を水面又は汚水面に散布して浮遊させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し水又は汚水を浄化することを特徴とする環境浄化方法。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の環境浄化材を汚物に散布して付着させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し汚物を浄化することを特徴とする環境浄化方法。
【請求項１１】
請求項４に記載の環境浄化材を水面又は汚水面に散布して浮遊させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し水又は汚水を浄化した後、上記環境浄化材を磁力作用を利用して回収することを特徴とする環境浄化材の回収方法。
【請求項１】
吸水率が７０〜４００％の粉粒状無機多孔質基体に、光触媒含有スラリーの塗布含浸により光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させたことを特徴とする環境浄化材。
【請求項２】
請求項１に記載の環境浄化材において、
上記無機多孔質基体の水浮揚率が２０％以上であることを特徴とする環境浄化材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の環境浄化材において、
上記無機多孔質基体は、火山噴出物を焼成発泡処理した無機中空バルーンであることを特徴とする環境浄化材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の環境浄化材において、
上記無機多孔質基体は、磁性を帯びていることを特徴とする環境浄化材。
【請求項５】
粉粒状無機多孔質原料を焼成温度７２０〜８５０℃で焼成発泡処理して吸水率が７０〜４００％の無機多孔質基体とした後、この無機多孔質基体に光触媒含有スラリーを塗布含浸させて、光触媒を固形分で無機多孔質基体１ｇ当たり０．０１ｇ以上担持させた環境浄化材を得ることを特徴とする環境浄化材の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の環境浄化材の製造方法において、
上記無機多孔質基体の水浮揚率が２０％以上であることを特徴とする環境浄化材の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の環境浄化材の製造方法において、
上記無機多孔質基体は、火山噴出物を焼成発泡処理した無機中空バルーンであることを特徴とする環境浄化材の製造方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の環境浄化材の製造方法において、
上記無機多孔質基体は、磁性を帯びていることを特徴とする環境浄化材の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の環境浄化材を水面又は汚水面に散布して浮遊させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し水又は汚水を浄化することを特徴とする環境浄化方法。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の環境浄化材を汚物に散布して付着させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し汚物を浄化することを特徴とする環境浄化方法。
【請求項１１】
請求項４に記載の環境浄化材を水面又は汚水面に散布して浮遊させ、光の照射により光触媒の酸化分解作用を誘発して有機物を分解処理し水又は汚水を浄化した後、上記環境浄化材を磁力作用を利用して回収することを特徴とする環境浄化材の回収方法。
【公開番号】特開２０１１−１５６４６９（Ｐ２０１１−１５６４６９Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８９９５（Ｐ２０１０−１８９９５）
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００２０４９８５）大建工業株式会社 (419)
【出願人】（５０８２０５５４５）株式会社フォーティー科研 (1)
【出願人】（５０７１２９２８２）株式会社ナノウェイヴ (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２９日（２０１０．１．２９）
【出願人】（０００２０４９８５）大建工業株式会社 (419)
【出願人】（５０８２０５５４５）株式会社フォーティー科研 (1)
【出願人】（５０７１２９２８２）株式会社ナノウェイヴ (1)
【Ｆターム（参考）】
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