JP2001070419A

JP2001070419A - 空気浄化方法

Info

Publication number: JP2001070419A
Application number: JP25498899A
Authority: JP
Inventors: Shinya Hioki; 信也火置
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-03-21
Anticipated expiration: 2019-09-09
Also published as: JP4030234B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の課題は、脱臭効率が高く、特に複合臭
気に有効な光触媒による空気浄化方法の提供である。【解決手段】光触媒を用いた空気浄化方法において、光
触媒による処理前に塩基性ガス除去フィルター、好まし
くは酸性ガス吸着剤を含有せず、更に好ましくは酢酸除
去率が３０％以下の塩基性ガス除去フィルターを設ける
ことを特徴とする空気浄化方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭、事業所、車
室内などの各種建造物内等において、悪臭などの有害物
質を除去するために用いられる空気浄化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品臭、たばこ臭、ペット臭、便所臭な
どの悪臭の成分は、多種多様であり、代表的なものとし
て、アンモニア、アミン類、インドール、スカトールな
どの窒素化合物、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化
メチル、二硫化メチル、二硫化ジメチルなどの硫黄化合
物、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどのアルデ
ヒド類、アセトンなどのケトン類、メタノール、エタノ
ールなどのアルコール類がある。

【０００３】従来、このような悪臭を脱臭する方法とし
て、悪臭物質と薬剤とを化学反応させる方法、芳香剤で
悪臭物質をマスキングする方法、活性炭、ゼオライトな
どの吸着剤にて悪臭物質を吸着する方法、または、これ
らの方法を組み合わせて行う方法があった。このような
各種の脱臭方法が使用されているが、薬剤及び芳香剤
は、共に悪臭物質と反応した後での再生はほとんど不可
能である。また、吸着剤の場合も、吸着容量が飽和する
と脱臭性能は著しく低下する。従って、どのような方法
においても、新しいものと定期的に交換しなければなら
ない。

【０００４】そこで、光触媒とランプとを用いて、脱臭
機能を果たすようにした空気浄化方法が開発されてい
る。光触媒は光エネルギを化学エネルギに変える物質で
あり、この空気浄化方法では、ランプから紫外線を光触
媒に照射してその光エネルギーにて光触媒を活性化さ
せ、酸化反応を促進させて悪臭物質を無臭物質に変換す
る。紫外線照射によって光触媒が励起されると、光触媒
から電子が飛び出し表面に吸着した酸素を攻撃してＯ₂ ^-
を生成し、また、正孔が空気中の水分を攻撃して、ＯＨ
ラジカルを生成し、これらの活性種により悪臭物質の酸
化反応が促進され、種々の悪臭物質が、具体的には水蒸
気、二酸化炭素などの無臭物質まで最終的に分解され
る。

【０００５】このような光触媒を利用した空気浄化方法
は非常に優れたものであるが、たばこ臭などの複合臭気
を対象とする場合には、純ガスに比較して脱臭性が低下
する問題があり、改良が求められていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、脱臭
効率が高く、特に複合臭気に有効な光触媒による空気浄
化方法の提供である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した
ものである。

【０００８】（１）光触媒を用いた空気浄化方法におい
て、光触媒による処理前に塩基性ガス除去フィルターを
設けることを特徴とする空気浄化方法。

【０００９】（２）上記の発明（１）において、該塩基
性ガス除去フィルターが酸性ガス吸着剤を含有すること
を特徴とする空気浄化方法。

【００１０】（３）上記の発明（１）において、該塩基
性ガス除去フィルターが酸性ガス吸着剤を含有しないこ
とを特徴とする空気浄化方法。

【００１１】（４）上記の発明（１）または（３）にお
いて、該塩基性ガス除去フィルターの酢酸除去率が３０
％以下であることを特徴とする空気浄化方法。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、光触媒を用いた空気浄
化方法において、脱臭効率が高く、特に複合臭気の脱臭
に優れた空気浄化方法を提供する。

【００１３】本発明に係わる光触媒とは、０．５〜５ｅ
Ｖ、好ましくは１〜４ｅＶの禁止帯幅を有する、光触媒
反応をもたらす光反応性半導体であり、励起光を照射す
ることによって、抗菌、抗ウイルス、防黴、脱臭、防汚
などの機能を発現する素材である。特にその抗菌性は優
れたものであり、細菌の増殖を抑えるだけでなく、細菌
が死滅する際に発生する毒素を分解して無害化し、ま
た、細菌の死骸をも分解するため、その効果は従来の無
機系抗菌剤などのように短期間で低下することがなく永
続すると言われている。

【００１４】本発明に係わる光触媒としては、酸化亜
鉛、酸化タングステン、酸化チタン、及び酸化セリウム
等の金属酸化物粒子が挙げられる。中でも、酸化チタン
はその構造安定性、光反応性有害物除去能、更には取扱
い上の安全性等から生活空間において使用するには最も
適しており、また、酸化亜鉛は励起光が照射されない環
境下でも抗菌性を有しており、この両者は本発明の光触
媒として有利に用いられる。

【００１５】本発明に係わる酸化チタンは、白色顔料と
して用いられる汎用の二酸化チタン（但し、耐候処理が
全くまたは部分的にしかされていないもの）の他、メタ
チタン酸、オルトチタン酸、含水酸化チタン、水和酸化
チタン、水酸化チタンおよび過酸化チタン等のチタン酸
化物や水酸化物などが挙げられる。

【００１６】中でも一次粒径が数十ｎｍ程度で、アナタ
ーゼ結晶構造を有する微粒子酸化チタンは比較的安価で
性能の優れた光触媒である。但し、本発明に係わる酸化
チタンはアナターゼ結晶構造に限定されるものではな
く、光触媒能を有するものであれば、ルチルやブルカイ
トなどの結晶構造を有するものや非晶性酸化チタンであ
っても良い。酸化チタンの形状として、立方体状、球
状、真球状、薄片状またはナノクラスターなどが挙げら
れる。上記のチタン化合物以外にも、チタニウムアルコ
キシドやチタニウムキレートなどの有機チタネートを用
いても良く、均一性が高く、且つ透明性の高い光触媒膜
を形成することが可能である。

【００１７】これらの酸化チタンの表面および結晶構造
の内部に、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｂｉ、Ｗ、Ｏｓ、Ｒｈ、
Ｎｂ、Ｓｎ、Ｖ、ＣｒおよびＲｕ等の種々の金属、その
イオンまたはその酸化物などの化合物を担持あるいはド
ーピングさせたりして複合しても良い。

【００１８】本発明に係わる光触媒は基材に担持するこ
とが好ましく、光触媒を基材に担持する方法としては、
基材の原料に練り混み等によって担持する方法、塗工や
印刷、含浸などによって担持する方法、湿式抄造によっ
て担持する方法、２枚以上の基材の間に封入する方法な
どが挙げられる。光触媒を基材に担持するに当たって
は、所望により、後述する脱臭剤や抗菌剤などを併用担
持しても良い。

【００１９】本発明に係わる光触媒を担持する基材は特
に限定されるものではなく、各種の紙、不織布、樹脂フ
ィルム、金属箔などのシート、セラミクス、カーボン、
ガラス、金属、木材などを用いることができる。本発明
においては、例えば紙、不織布、布帛などの繊維状シー
トは多孔質構造であり、光触媒と臭気物質との接触の機
会が多いため好ましい。

【００２０】これらの基材の形状は、シート状、平板
状、波板状、プリーツ状、フィルター状、フォーム状、
ハニカム状、フェルト状、ネット状などが挙げられる
が、特にこれらに限定されるものではない。

【００２１】本発明の空気浄化方法においては、光触媒
に励起光を照射することが好ましく、ブラックライト、
捕虫灯、健康ランプ、殺菌灯、高圧水銀ランプ、メタル
ハライドランプおよび高圧ナトリウムランプなど専用の
光源を設けて照射することが好ましいが、それ以外に
も、蛍光灯などの室内照明光の照射、および屋外や窓際
での日光の照射などを利用することができる。光触媒励
起光の照射は連続または間欠のいずれを採ることも可能
である。

【００２２】本発明の空気浄化方法においては、光触媒
または光触媒を担持したフィルター等や塩基性ガス除去
フィルターなどに通気しても良く、通気する手段は特に
限定されるものではないが、シロッコ型、軸流型、プロ
ペラ型、ターボ型、ラジアル型、クロスフロー型などの
各種ファンモータなどの送風機を用いる方法、自然風ま
たは換気扇等の排気ファンやエアコン等の空調機などが
発する風を利用する方法、熱対流による方法、乗用車な
どの移動に伴って生じる気流を利用する方法などが挙げ
られる。

【００２３】本発明の空気浄化方法は、光触媒による処
理前に塩基性ガス除去フィルターを設けることを特徴と
するが、上記のように通気を実施する場合には、光触媒
の風上に塩基性ガス除去フィルターを配置することがで
きる。

【００２４】本発明に係わる塩基性ガス除去フィルター
とは、酸性物質などを主成分とする塩基性ガス脱臭剤を
含有する脱臭フィルターであり、このような塩基性ガス
脱臭剤としては、フマル酸、マレイン酸、アクリル酸、
メタクリル酸、クロトン酸、スチレンスルフォン酸、ビ
ニル安息香酸、アルギン酸などの有機酸またはその多量
体やオリゴマーまたはポリマーなどの重合体、活性白土
などの酸性基を有する無機吸着剤および燐酸などの酸性
物質を添着した酸添着活性炭等が挙げられる。

【００２５】本発明に係わる塩基性ガス除去フィルター
は酸性ガス吸着剤を含有することができ、上記の塩基性
ガス脱臭剤とは別の酸性ガス吸着剤を含有しても良く、
また、塩基性ガス除去を目的とした脱臭剤が例えば両性
物質からなるなどして酸性ガス吸着能を併せ持っても良
い。更に、本発明に係わる塩基性ガス除去フィルター
は、塩基性ガス脱臭剤や酸性ガス吸着剤以外にも後述す
る各種の脱臭剤や抗菌剤の他、防ダニ剤等の防虫剤や殺
虫剤、害虫忌避剤、芳香剤などの各種薬剤等を含有して
も良く、また、エレクトレットフィルターなどの除塵フ
ィルターと併用しても良い。

【００２６】本発明に係わる塩基性ガス除去フィルター
は、例えば水酸化カリウムなどの塩基性物質を添着した
塩基添着活性炭等の酸性ガス吸着剤を含有しないことが
好ましい。より具体的には、本発明に係わる塩基性ガス
除去フィルターはＪＩＳ−Ｂ−９９０１に準拠して測定
される酢酸のガス除去率すなわち酢酸除去率が３０％以
下であることが好ましく、当初予期しなかったことでは
あるが、光触媒による脱臭性が著しく向上することが分
かった。なお、本発明に係わる酢酸除去率は、本発明の
空気浄化方法が適用される条件下での風速または風量に
おいて測定すれば良い。

【００２７】光触媒から発生した電子が表面に吸着した
酸素を攻撃して生成するスーパーオキサイドアニオンＯ
₂ ^-はそれほど高い反応性を持たないが、プロトン化され
てペルオキシラジカルＨＯＯ・になると反応性が大幅に
高まるため、予め塩基性ガスを除去することにより上記
のプロトン化を阻害する因子が取り除かれ、更に酸性ガ
スを残すことでプロトン化が促進され、光触媒を用いた
脱臭性が大きく向上したものと考えられる。

【００２８】本発明に用いられる脱臭剤は主に悪臭を除
去する目的で用いられる薬剤であり、具体的には、活性
炭、添着活性炭、ゼオライト、セピオライト、活性アル
ミナ、活性白土、イオン交換樹脂、鉄アスコルビン酸、
鉄フタロシアニン誘導体などの吸着脱臭剤、マンガン系
酸化物やペロブスカイト型触媒などの低温酸化触媒、炭
化珪素、窒化珪素、珪酸カルシウム、アルミナ・シリカ
系、ジルコニア系などの合成セラミクスや麦飯石、フェ
ルソング石などの遠赤外線セラミクス、植物抽出成分に
含まれる化合物であるフィトンチット、カテキン、タン
ニン、フラボノイド等を用いた消臭剤などが挙げられ
る。これらの脱臭剤は必要に応じて複数のものを併用し
ても良く、また、これらの脱臭剤を複合化したハイブリ
ット脱臭剤としても良い。

【００２９】光触媒と併用担持される脱臭剤は、吸着
剤、中でも対象とする主な臭気物質に対して物理吸着を
主体とするものが好ましく、特に臭気物質の吸着熱量が
11kcal/mol以下であることが好ましく、臭気物質によっ
て脱臭性が飽和すること無く光触媒により再生される。
更に、光触媒と併用担持される脱臭剤は酸吸着性が低い
ものが好ましく、特にＪＩＳ−Ｋ−１４７４に準拠して
測定されるｐＨ値が５．０以下であることが好ましく、
光触媒反応に起因する反応性に富む活性種を有効に活か
すことが可能となる。このような脱臭剤として具体的に
は、活性白土などの無機吸着剤および燐酸などを添着し
た酸添着活性炭等が挙げられる。

【００３０】例えば酸添着活性炭であれば、アンモニア
などの塩基性ガスを不可逆的に化学吸着する性能を有す
るが、本発明においては光触媒による処理前に塩基性ガ
ス除去フィルターが設けられており、光触媒脱臭の対象
となる主な臭気物質からは除外されるため、このような
脱臭剤も物理吸着を主体とすると見なし得ることは云う
までもない。

【００３１】本発明に用いられる抗菌剤は、細菌、黴類
またはウイルスなどの有害微生物および病原体の除去、
殺滅、失活または繁殖抑制などの目的で用いられる薬剤
であり、具体的には、銀や亜鉛または燐酸カルシウムな
どを主成分とする無機系抗菌剤、ベンツイミダゾール
系、イソチアゾリン系、ピリチオン系、クロロヘキシジ
ン系などの有機系抗菌剤、キチンやキトサンなどの高分
子系抗菌剤、茶や柿などから抽出されるカテキンや孟宋
竹抽出エキス、ヒノキチオールなどの天然物由来の抗菌
剤およびこれらを複合したハイブリット抗菌剤などが挙
げられる。

【００３２】本発明の空気浄化方法は、本発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて、抗菌フィルターなどの各種フ
ィルター、オゾン脱臭器などの脱臭手段またはエレクト
レットフィルターやＨＥＰＡフィルターなど除塵フィル
ターや集塵電極ユニットなどの除塵手段を併用しても良
く、特に集塵手段は、一般的に光触媒および光源よりも
風上に設置されることが好ましい。

【００３３】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明の趣旨を逸脱しない限り、実施例に限定されるもの
ではない。

【００３４】実施例１図１に示すように、本発明の一実施例を示す空気浄化方
法に該当する装置は、吸気口１と排気口２を有する筐体
３の内部に、吸気口側すなわち風上から順に、エレクト
レットフィルター濾材をプリーツ加工してなる除塵フィ
ルター４、燐酸添着活性炭を含有する塩基性ガス除去フ
ィルター５、光触媒として酸化チタンおよび吸着剤とし
て活性白土を担持した光触媒部材６（商品名：ラジット
光触媒コルゲート、三菱製紙製）、ブラックライトから
なる光触媒励起光源７および軸流ファンモータからなる
送風機８を配してなる。この装置を用いた空気浄化方法
を実施例１の空気浄化方法とした。

【００３５】実施例２実施例１において、燐酸添着活性炭を含有する塩基性ガ
ス除去フィルターに代えて、フマル酸系有機酸−亜鉛化
合物を含有する塩基性ガス除去フィルターとする以外は
全て実施例１と同様とし、これを実施例２の空気浄化方
法とした。

【００３６】比較例１実施例１において、塩基性ガス除去フィルター５の位置
を光触媒励起光源７と送風機８の間に移動させる以外は
全て実施例１と同様とし、これを比較例１の空気浄化方
法とした。

【００３７】次いで、実施例１、２および比較例１の空
気浄化方法の脱臭性を以下の方法で測定し、その結果を
表１に示した。

【００３８】［脱臭試験１］実施例および比較例の空気
浄化方法に該当する装置を１立米の密閉容器内に設置し
て、アセトアルデヒド１０ｐｐｍを注入した後に、光触
媒励起光源７を点灯し且つ送風機８を運転し、１０分後
のアセトアルデヒド濃度をガスクロマトグラフを用いて
測定して除去率（％）を求め、この結果を脱臭性１とし
た。

【００３９】［脱臭試験２］実施例および比較例の空気
浄化方法に該当する装置を１立米の密閉容器内に設置し
て、ＪＥＭ−１４７６に記載の脱臭性能試験に準拠して
タバコ５本を燃焼させた後に、光触媒励起光源７を点灯
し且つ送風機８を運転し、１０分後のアセトアルデヒド
濃度をガスクロマトグラフを用いて、またアンモニアお
よび酢酸の濃度をガス検知管を用いて測定して各臭気の
除去率（％）を求め、この結果を脱臭性２とした。

【００４０】［複合ガス脱臭指標］実施例および比較例
の空気浄化方法について、上記の方法により求めた脱臭
性２のアセトアルデヒド除去率（％）を脱臭性１のアセ
トアルデヒド除去率（％）で除した値を複合ガス脱臭指
標とした。この複合ガス脱臭指標の値が大きいほど複合
ガスに対する光触媒の脱臭性が高いことを示す。

【００４１】［予備脱臭試験］実施例の空気浄化方法に
用いた塩基性ガス除去フィルターの酢酸２０±２ｐｐｍ
に対する除去率をＪＩＳ−Ｂ−９９０１に準拠して測定
し、この結果を塩基性ガス除去フィルターの酢酸除去率
（％）とした。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【発明の効果】本発明の空気浄化方法は、光触媒を用い
た空気浄化方法において光触媒による処理前に塩基性ガ
ス除去フィルターを設けることを特徴とし、脱臭効率が
高く、特に複合臭気に対する除去性が優れたものであ
る。中でも、塩基性ガス除去フィルターが酸性ガス吸着
剤を含有せず、好ましくは酢酸除去率が３０％以下の場
合には、脱臭効率が更に高く、複合臭気に対する除去性
が一層優れた空気浄化方法が得られる。このような本発
明の空気浄化方法は家庭用空気清浄機や脱臭器、産業用
の空調機器などに用いられる脱臭手段として特に有用な
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気浄化方法の一実施例に該当する装
置を示す側面の断面図である。

【符号の説明】

１吸気口２排気口３筐体４除塵フィルター５塩基性ガス除去フィルター６光触媒部材７光触媒励起光源８送風機

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｄ 53/36 ＨＦターム(参考） 4C080 AA05 AA07 BB02 CC02 CC08 CC12 HH05 JJ03 KK08 LL10 MM02 QQ03 QQ11 QQ17 QQ20 4D048 AA08 AA17 AA19 AA22 BA07X BA09X BA13X BA16Y BA19Y BA27Y BA41X BB02 BB03 BB04 BB07 BB08 BB09 CC40 CD01 CD05 EA01 EA04 4G066 AA05B AA50B AA64B AB07B BA38 CA02 CA07 CA29 CA52 DA03 4G069 AA03 BA04A BA04B BA10B BA48A BB04A BC35A BC43A BC60A CA10 CA17 EA09 EA12 EA18 EB02 EB11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光触媒を用いた空気浄化方法において、
光触媒による処理前に塩基性ガス除去フィルターを設け
ることを特徴とする空気浄化方法。
【請求項２】該塩基性ガス除去フィルターが酸性ガス
吸着剤を含有することを特徴とする請求項１記載の空気
浄化方法。
【請求項３】該塩基性ガス除去フィルターが酸性ガス
吸着剤を含有しないことを特徴とする請求項１記載の空
気浄化方法。
【請求項４】該塩基性ガス除去フィルターの酢酸除去
率が３０％以下であることを特徴とする請求項１または
３記載の空気浄化方法。