JP2002126516A

JP2002126516A - 環境改善材

Info

Publication number: JP2002126516A
Application number: JP2000327538A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Taji; 順一郎田路
Original assignee: Fuji Raito Kogyo Kk
Current assignee: Fuji Raito Kogyo Kk
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2002-05-08
Anticipated expiration: 2020-10-26
Also published as: JP4937443B2

Abstract

(57)【要約】【課題】多種多様な有害物質を吸着する広い吸
着能力域を有し、長期間使用可能な環境改善材を開発す
ることにある。【解決手段】活性竹炭微粉末及び光触媒微粉末との
混合体である事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、雑菌や腐敗菌或い
は悪臭発生物質や環境汚染物質などの有機物を分解して
安全な物質へと変化させる環境改善材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、工業分野を中心に廃水・廃液およ
び廃ガスなどの環境汚染、さらには公共施設・医療・廃
棄物処理・食品分野での悪臭や汚水等が深刻な問題とな
っている。これら産業廃棄物の安全処理や公共施設等に
おける悪臭防止・殺菌・浄化処理など、環境の浄化が重
要な課題となっている。

【０００３】従来、悪臭物質や環境汚染の原因となる有
害物質を除去する方法の１つとして、活性炭吸着法が広
く用いられている。活性炭はポーラス構造であり、表面
積が非常に大きいので、優れた吸着能を有しており、水
中或いは大気中に浮遊する有害物質や細菌類、カビ類を
効果的に吸着除去することが出来るとされていた。

【０００４】活性炭として使用されるものには主として
木炭・ヤシ殻炭・コーヒー炭・おから炭・もみ炭・茶炭
などが挙げられるが、これらは細孔分布幅が狭いために
吸着除去出来る対象物の大きさの幅が狭く、高分子から
低分子まで多種多様な有害物質や様々な大きさの細菌
類、カビ類を網羅的に吸着することが出来なかった。こ
れらの中には金属触媒を添加して分解効果を強化し、殺
菌や脱臭を効果的に行わせるものも提案されていたが、
上述のように吸着範囲が狭いために脱臭出来る悪臭成分
や殺菌出来る細菌・カビ類の範囲が狭く、環境改善効果
も限られたものであった。

【０００５】しかも、添加された金属触媒により分解さ
れた低分子成分が次第に目詰まりを生じ、活性炭の寿命
を短くする原因となっていた。換言すると、有害物質や
有害細菌・カビ等の吸着が進み、これが分解されると活
性炭の細孔が分解物質で次第に埋められ吸着能が低下す
る。これを加熱することで再生することもある程度可能
ではあるが、細孔の回復は小さく再生品の吸着特性が新
品に比べて極度に低下するため、通常は廃棄する場合が
多くリサイクルは出来なかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の解決課題は、
多種多様な有害物質や細菌類、カビ類を吸着する広い吸
着能力域を有し、長期間使用可能な環境改善材を開発す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】「請求項１」に記載の環
境改善材は「活性竹炭微粉末及び光触媒微粉末との混合
体で構成されている」事を特徴とする。

【０００８】「請求項２」に記載の環境改善材は「活性
竹炭微粉末からなる３次元成形体の表面に光触媒微粉末
がコーティングされている」事を特徴とする。

【０００９】本発明の環境改善材に用いられる活性竹炭
は、繊維状多孔質となっているため、表面積が大きいだ
けでなく、従来の活性炭と異なり図１、２から分かるよ
うに、細孔径がメソ孔から数十μmと広い細孔分布を有
すると同時に構成成分の殆どが炭素であり化学的に安定
で、その比表面積も他の活性炭より数倍大きく活性に富
んでいる。そのため低分子から多連鎖分子迄の大きさの
異なる化学物質やウイルス・細菌・カビなどの腐敗菌や
雑菌まで吸着し、幅広い吸着能力域を示す。

【００１０】また、活性竹炭は従来の活性炭に含まれて
いない(或いは含まれているとしても僅かである)酢酸・
プロピオン酸・クロトン酸・ブチル酸などの有機酸、ク
レゾール・アセチールメトキシなどのフェノール成分、
そしてメタノール類・アセトン類などの溶媒性物質を従
来の活性炭と比べて多く含有し、ウイルス・細菌・カビ
といった腐敗菌や雑菌などに対して強力な殺菌作用を示
すと同時に、吸着した化学物質を溶解・吸収し、更に分
解する能力も有する。前記成分は孟宗竹に特に多く含ま
れている。

【００１１】さらに、活性竹炭は導電体であり、静電気
防止と電磁波吸収の効果がある。電磁波が吸収されると
電子スピンの活動が加速されるので、多連鎖化学物質の
結合を切断・分解し、上述の作用による分解物質の活性
竹炭に含まれる溶媒性物質への溶解を促進させる助力効
果がある。

【００１２】加えて、本発明の活性竹炭はケイ酸に富ん
でいるため、重金属と優先的に反応し重金属を効果的に
除去する。この作用により、前述の気相中の有害物質や
細菌類、カビ類の吸着分解除去だけでなく、例えば重金
属を含む工場排水等に投入する事で水中における有害物
質のみならず重金属も除去することが出来る。

【００１３】本発明の環境改善材に複合材として使用さ
れる光触媒は、強い酸化・還元作用を示し、吸着物質の
官能基の結合を切断して単分子化させる効果が非常に強
い。加えて、紫外線を吸収する事で、強い酸化・還元作
用が初期状態に戻るので、紫外線照射による機能回復を
図ることが出来、酸化・還元作用の長期持続性を実現出
来る。

【００１４】以上のように、活性竹炭には、従来の活性
炭にない優れた特性があるが、これを微粉末にすること
で、細孔分布の均一性、比表面積の増大、附形性の向上
などが図られ、これに光触媒を加える事で光触媒反応に
よる有機物分解除去が加わり、その除去能は飛躍的に向
上することになる。

【００１５】活性竹炭の利用形態としては、活性竹炭微
粉末に光触媒微粉末を混ぜて使用する場合と、活性竹炭
微粉末を３次元成形体(例えば、粒状体、団子状の物、
多数の貫通孔を有する例えば練炭やハニカム構造体のよ
うな立体或いは建築材のような板材など)とし、その表
面に光触媒微粉末を付着させる場合とが考えられるが、
前者の場合、建材への混入や建材の表面への塗着なども
可能である。

【００１６】「請求項３」は、請求項１又は２の光触媒
を具体化したものであって「光触媒がアナターゼ型酸化
チタンである」ことを特徴とする。アナターゼ型酸化チ
タンは、光触媒の中でも特に、紫外線の吸収により、強
い酸化・還元作用が初期状態に戻るリサイクル性を有し
ており、紫外線を間欠的に又は連続的に照射すること
で、本発明の環境改善材の分解機能が初期状態に戻り再
蘇生化され、その結果性能が長期にわたって持続する。
アナターゼ型酸化チタンの場合は、特に400nm以下の波
長で再蘇生化の働きが非常に活発である。

【００１７】このように、活性竹炭微粉末或いはその３
次元成形体にアナターゼ型酸化チタンを組み合わせ、こ
れに紫外線を照射することで、前述の吸着・分解の機能
を複合的且つ相乗的に繰り返して作用させる事が出来、
本発明の環境改善材を長期間使用することが出来る。

【００１８】「請求項４」は、請求項１〜３の活性竹炭
の種類を特定したもので「活性竹炭微粉末の原料が孟宗
竹である」事を特徴とする。孟宗竹からなる活性竹炭
は、他の竹炭と比較しても特に酢酸・プロピオン酸・ク
ロトン酸・ブチル酸などの有機酸、クレゾール・アセチ
ールメトキシなどのフェノール成分、そしてメタノール
類・アセトン類などの殺菌性・溶媒性物質を多く含有
し、ウイルス・細菌・カビといった腐敗菌や雑菌などに
対して強力な殺菌作用を示すと同時に、吸着した化学物
質を溶解し、さらに分解することもできる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の環境改善材を実施例に従
って説明する。本実施例では、孟宗竹を原材料とした活
性竹炭微粉末と、光触媒としてアナターゼ型酸化チタン
微粉末を使用した場合をその代表例とするが、他の竹や
他の光触媒(例えば硫化亜鉛や酸化亜鉛等)を使用するこ
とも勿論可能である。

【００２０】本実施例で使用される活性竹炭微粉末は、
孟宗竹を還元炉で焼成し、さらに粉砕機でミクロンメー
トル・オーダ(平均粒径が数μm〜数十μm)まで細かく微
粉砕加工処理したものである。活性竹炭微粉末は１方向
に延びた繊維で構成され、異なった径の細孔が集合した
多孔体である（図１、２参照）。図２は図１の拡大図面
代用写真で、径の大きい孔の周囲を径の小さい孔が取り
巻くように蝟集しており、細孔径がメソ孔から数十μm
と広い細孔分布を示す。また、蝟集した細孔同士も互い
に微細通孔で連通している（図３、４参照）。図１、２
は竹を軸方向に対して直角に切断した時の断面写真であ
り、図３は竹を軸方向に沿って切断した時の断面写真で
あり、図４はその拡大写真である。

【００２１】図５は孟宗竹を原料とした活性竹炭の細孔
分布を測定した結果を示したグラフである。これによれ
ば、活性竹炭の細孔分布は約30Åのメソ孔から存在し、
特に、40〜70Åと120Å前後(110〜130Å)で極大値を示
す。なお、図５の場合、250Å以上の測定は不能であ
り、250Å以上の測定はＳＥＭの顕微鏡撮影観察した
が、これによれば細孔は数十μmまで分布しており、約3
0Åから数十μmまで広範囲にわたって分布している。

【００２２】これに対して、一般に使用されている備長
炭の細孔分布は、約100Å付近に集中している(図示せ
ず)。また、ＢＥＴ法（測定範囲P／Po値0.05-0.25の場
合）で活性竹炭と備長炭の単位重量あたりの表面積を測
定すると、単位重量あたりの表面積が活性竹炭の場合は
85．854ｍ²／gで、備長炭の場合は33．358ｍ²／gとなっ
ており、活性竹炭の前記表面積は備長炭と比較すると約
3倍であった。

【００２３】活性竹炭微粉末全体を蛍光Ｘ線とＥＤＡＸ
(エレクトロ・ディフラクション・アナリシス・Ｘレイ)
で成分分析を行うと、C(炭素)は88重量％、SiO₂(ケイ
酸)は10重量％であり、備長炭等従来の活性炭に比べてS
iO₂(ケイ酸)が多いことが特徴である。SiO₂(ケイ酸)
は、重金属と優先的に反応するので、SiO₂ (ケイ酸)が
多いと言う事は、従来の活性炭に比べて活性竹炭微粉末
に付着した重金属をより多く吸着することが出来る事を
意味している。

【００２４】次に、本実施例で光触媒微粉末として使用
されているアナターゼ型酸化チタン微粉末に付いて説明
する。アナターゼ型酸化チタン微粉末は、400nm以下の
低波長の紫外線、(特に波長が184．9nmおよび253．7nm
の紫外線)を吸収すると強い酸化・還元作用を示し、多
くの吸着物質の官能基の結合を切断し、吸着物質を単分
子に分解する作用が非常に強い。

【００２５】また、アナターゼ型酸化チタン微粉末は、
前記紫外線の照射を受けると、酸化・還元作用が回復す
るという作用を有しており、間欠的に紫外線照射を行う
ことで酸化・還元作用を長期間にわたって維持すること
が出来る。

【００２６】本実施例の環境改善材の使用形態は、上述
の孟宗竹の活性竹炭微粉末(他の活性竹炭も可)とアナタ
ーゼ型酸化チタン微粉末(他の光触媒も可)とを混合した
粉状のもの、及びこれらを造粒・乾燥・焼成した３次元
成形体等が考えられる。前者の混合体の場合は、収納容
器に入れて使用したり、建材に混ぜたり、建材の表面に
塗料と共に塗布する事が挙げられる。後者の３次元成形
体は、粒状のものや、団子状或いはハニカム状や板状の
ものなどあらゆる形状に成形する事が出来、様々な用途
に利用できる。また、３次元成形体の場合、活性竹炭微
粉末だけを造粒・乾燥・焼成して所定の形に附形し、そ
の表面にアナターゼ型酸化チタン微粉末(他の光触媒も
可)を塗着する事も考えられる。

【００２７】前述のように形成した環境改善材の作用に
ついて説明する。本発明の環境改善材を冷蔵庫やトイレ
或いは一般家庭の室内その他、悪臭発生箇所或いは細菌
の繁殖しやすい場所等に設置すると、空気中の大小さま
ざまな悪臭分子(例えば、メルカプタンのような悪臭分
子)や空気中を浮遊している様々な細菌類やカビ類を、
広い吸着領域を持つ活性竹炭で効果的に吸着する。

【００２８】吸着した細菌類やカビ類は、活性竹炭に含
まれる殺菌成分にて殺菌され、続いて吸着分子をアナタ
ーゼ型酸化チタン微粉末(他の光触媒も可)にて酸化・還
元作用にてＨ₂、Ｏ₂、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ等の単分子に分解す
る。同様に吸着された悪臭分子も前記同様光触媒にて酸
化・還元作用にてＨ₂、Ｏ₂、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ等の単分子に
分解される。分解された成分の一部は大気放出され、残
部は活性竹炭に吸蔵される。光触媒の酸化・還元作用は
使用に連れて次第にその作用が低下していくが、特にア
ナターゼ型酸化チタン微粉末の場合、前述の紫外線を照
射する事で紫外線が照射された表面部分の酸化・還元力
が回復する。

【００２９】また、環境改善材を廃水・廃液中に投入す
れば、廃水・廃液中の有害物質が前記同様広い吸着領域
を持つ活性竹炭で効果的に吸着され、光触媒(アナター
ゼ型酸化チタン微粉末を含む)で分解される。この場
合、活性竹炭の顕著な作用としては、その豊富なSiO
₂(ケイ酸)による重金属の吸着である。

【００３０】以上のように、本発明の環境改善材は工業
分野を中心に廃水・廃液および廃ガスなどの安全処理、
公共施設・医療・廃棄物処理・食品分野での悪臭・殺菌
・浄化・殺菌処理など、環境の幅広い浄化が可能であ
り、今後は特に農業或いは一般家庭での使用に至る可能
性は高く、その用途は多岐にわたる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の環境改善材は活性竹炭を使用す
るため、細孔がメソ孔から数十μｍの広範囲にわたり且
つ表面積が他の活性炭と比べて大きいので、低分子から
多連鎖分子の化学物質やウィルス・細菌・カビなどの腐
敗菌まで幅広い吸着能を示し、これに加えて強い酸化・
還元作用を持つ光触媒が使用されているので、吸着物質
を効果的に安全な単分子にまで分解して放出する事が出
来、環境改善材による２次汚染などの問題を生じない。

【００３２】更に、光触媒としてアナターゼ型酸化チタ
ン微粉末を使用した場合、紫外線の吸収により強い酸化
・還元作用を初期状態に戻す事が出来、紫外線照射によ
り有害物質分解機能を再蘇生化する事が出来、高い酸化
・還元作用を保持した状態で長期間使用することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いた孟宗竹の活性竹炭の横断面を図
面代用拡大写真

【図２】図１を更に拡大した図面代用拡大写真

【図３】本発明に用いた孟宗竹の活性竹炭の縦断面を図
面代用拡大写真

【図４】図２を更に拡大した図面代用拡大写真

【図５】本発明に用いた孟宗竹の活性竹炭の細孔分布の
測定結果を示すグラフ

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）Ｂ０１Ｊ 20/20 Ｂ０１Ｊ 35/02 Ｊ 32/00 35/10 ３０１Ｆ 35/02 ３０１Ｇ 35/10 ３０１Ｃ０１Ｂ 31/08 ＡＢ０１Ｄ 53/36 Ｈ // Ｃ０１Ｂ 31/08 ＺＡＢＪＦターム(参考） 4C080 AA05 AA07 BB02 BB04 BB05 BB06 BB08 CC05 CC13 CC14 CC15 HH05 JJ04 KK08 MM02 MM05 QQ03 4D048 AA22 AB01 AB02 AB03 BA05X BA06X BA07X BA41X BB01 BB02 EA01 EA04 4G046 HA01 HB02 HB05 HB07 HC08 HC14 4G066 AA04A AA04B AA23A AA23B BA11 CA02 DA02 DA08 4G069 AA03 AA08 BA02B BA04A BA04B BA08A BA08B BA29C BA48A CA01 CA05 CA07 CA08 CA10 CA17 DA05 EA01Y EA02Y EA19 EB01 EB11 EC14Y EC15Y EC16Y EC17Y EC18Y EC22X FA02 FA03 FB23 FB61 FB66 FC02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性竹炭微粉末及び光触媒微粉末との混
合体で構成されている事を特徴とする環境改善材。
【請求項２】活性竹炭微粉末からなる３次元成形体の
表面に光触媒微粉末がコーティングされていることを特
徴とする環境改善材。
【請求項３】光触媒がアナターゼ型酸化チタンである
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の環境改善材。
【請求項４】活性竹炭微粉末の原料が孟宗竹である事
を特徴とする請求項１から３の何れかに記載の環境改善
材。