JP2623290B2 - Gas cleaning method and apparatus - Google Patents
Gas cleaning method and apparatusInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、粒子状物質並びに酸性ガス、アルカリ性ガ
ス、臭気性ガス等のガス状汚染物質を含むガス流から、
該粒子状物質と共に酸性ガス、アルカリ性ガス及び／又
は臭気性ガス等のガス状汚染物質を除去する方法及びそ
の装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION INDUSTRIAL APPLICATION The present invention relates to a process for producing a gas stream containing particulate matter and gaseous pollutants such as acidic gas, alkaline gas and odorous gas.
The present invention relates to a method and an apparatus for removing gaseous pollutants such as an acidic gas, an alkaline gas and / or an odorous gas together with the particulate matter.
より詳しくは、電子工業、薬品工業、食品工業、農
林産業、医療、精密機械工業等におけるクリーンルー
ム、ハイオロジカルクリーンルーム、クリーンブース、
クリーントンネル、クリーンベンチ、安全キヤビネツ
ト、バイオクリーンユニット、無菌室、バスボツクス、
無菌エアカーテン、クリーンチューブ等における空気、
酸素、窒素等の気体の清浄化方法。More specifically, clean rooms, hyological clean rooms, clean booths in the electronics industry, pharmaceutical industry, food industry, agriculture and forestry industry, medical care, precision machinery industry, etc.
Clean tunnel, clean bench, safety cabinet, bio-clean unit, sterile room, bath box,
Air in aseptic air curtains, clean tubes, etc.
A method for purifying gases such as oxygen and nitrogen.
煙道排ガスや自動車排ガスの様な各種工業、産業か
ら排出される気体の清浄化方法。A method for purifying gases discharged from various industries, such as flue gas and automobile exhaust gas.
家庭、事業所、病院等における空気清浄方法。 Air purification method in homes, offices, hospitals, etc.
並びに、，及び記載の方法を実施するための装
置。And an apparatus for performing the described method.
に関するものである。It is about.
従来、ガス流からの粒子状物質の除去と、酸性ガス、
アルカリ性ガス及び臭気性ガス等のガス状汚染物質の除
去とは夫々別個の方法及び装置で行われていた。Conventionally, removal of particulate matter from gas streams, acid gas,
Removal of gaseous contaminants such as alkaline gas and odorous gas has been performed by separate methods and apparatuses.
例えば室内等の粒子状物質（固体粒子）を除去する方
式を大別すれば、 （１） 機械的過方式（例えばHEPAフイルター） （２） 静電的に微粒子の捕集を行なう高電圧による荷
電及び導電性フイルターによる過方式（例えばMESAフ
イルター） の２つの方式があるが、これらの方式には夫々次のよう
な欠点があつた。For example, the method of removing particulate matter (solid particles) in a room or the like can be roughly classified into: (1) Mechanical over-method (for example, HEPA filter) (2) Charging by high voltage that electrostatically collects fine particles There are two methods, that is, a method using a conductive filter and an over-type method (for example, a MESA filter). These methods have the following disadvantages.
即ち、機械的過方式においては、空気の清浄度（ク
ラス）をあげるためには目の細かいフイルターを使用す
る必要があるが、この場合圧損が高く、また目づまりに
よる圧損の増加も著るしく、フイルター寿命も短かく、
フイルターの維持、管理或いは交換が面倒であるばかり
でなく、フイルターの交換を行う場合、その間作業をス
トツプする必要があり、復帰までには長時間を要してお
り、生産能率が悪いという欠点があつた。That is, in the mechanical over system, it is necessary to use a fine filter in order to increase the cleanliness (class) of the air. In this case, however, the pressure loss is high, and the increase in the pressure loss due to clogging is also remarkable. , The filter life is short,
Not only is maintenance, management or replacement of the filter troublesome, but when replacing the filter, it is necessary to stop the work during that time, and it takes a long time to return, and the production efficiency is poor. Atsuta.
また、空気の清浄度を上げる為に換気回数（フアンに
よる空気循環回数）を増加することも行われているが、
この場合動力費が高くつくという欠点があつた。In addition, in order to increase the cleanliness of the air, the number of ventilations (the number of air circulations by fans) is also increased,
In this case, there is a disadvantage that the power cost is high.
また、従来のフイルターによる方法は微粒子の除去だ
けを目的としているので、工業用クリーンルーム用とし
ては使用できるが、フイルターには必ずといつてよい程
ピンホールがあり、汚染空気の一部がリークするため、
バイオロジカルクリーンルームでの使用には限界があつ
た。In addition, since the conventional filter method is intended only for removing fine particles, it can be used for industrial clean rooms, but the filter always has pinholes as much as possible and some of the contaminated air leaks For,
There is a limit to its use in biological clean rooms.
また、静電的に微粒子の捕集を行う方式においては、
予備荷電部に例えば15〜70KVという高電圧を必要とする
ため、装置が大型となり、また安全性、維持管理の面で
問題があつた。In the method of electrostatically collecting fine particles,
Since a high voltage of, for example, 15 to 70 KV is required for the preliminary charging unit, the device becomes large, and there are problems in terms of safety and maintenance.
一方、ガス状汚染物質は、これらを含有しているガス
を吸着剤例えば活性炭を充填した層に通過させ、吸着剤
に吸着させることにより行つていた。On the other hand, gaseous pollutants have been carried out by passing a gas containing them through an adsorbent, for example, a layer filled with activated carbon, and adsorbing the adsorbent.
このように、粒子状物質及びガス状汚染物質の除去
（捕集）は夫々別個の方式、装置を用いて行つていたた
め、装置が複雑化、大型化し、また保守管理が面倒であ
るという欠点があつた。As described above, the removal (collection) of particulate matter and gaseous pollutants has been performed using separate methods and devices, respectively, so that the devices are complicated and large, and maintenance and management are troublesome. There was.
一方、粒子状物質の除去方法として、本発明者は、さ
きに紫外線照射又は放射線照射による空気清浄方式を提
案した（特願昭60−18723号、特願昭61−85996）。この
方式も荷電粒子状物質の捕集方法として集じん板（集じ
ん電極）を用いた場合ガス状の汚染物質は捕集できない
という欠点があつた。On the other hand, as a method for removing particulate matter, the present inventor has previously proposed an air cleaning system by irradiating ultraviolet rays or radiation (Japanese Patent Application Nos. 60-18723 and 61-85996). This method also has a drawback that when a dust collecting plate (dust collecting electrode) is used as a method for collecting charged particulate matter, gaseous pollutants cannot be collected.
本発明は、ガス流中の粒子状物質及びガス状汚染物質
を同時に除去する方法及び装置を提供することを目的と
する。It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for simultaneously removing particulate matter and gaseous pollutants in a gas stream.
本発明は、粒子状物質及びガス状汚染物質を含有して
いるガスに紫外線及び／又は放射線を光電子放出材及び
光触媒材上に照射することにより放出された光電子に
よつてガス流中の粒子状物質を荷電せしめ、荷電された
粒子を後流の荷電粒子捕集部で捕集、除去するととも
に、光触媒の作用により共存するガス状汚染物質例え
ばSO2,H2S,NOx,NH3,O3の外各種の溶媒・溶剤類及び／又
はメルカプタン、サルフアイド類、チオフエン類、ター
ン状物質の如き悪臭物質をも分解除去するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for producing a gas containing particulate matter and gaseous pollutants by irradiating the gas containing ultraviolet light and / or radiation onto a photoelectron emission material and a photocatalyst material by photoelectrons. The substance is charged, and the charged particles are collected and removed by a charged particle collection section downstream, and gaseous pollutants such as SO 2 , H 2 S, NOx, NH 3 , and O coexist due to the action of a photocatalyst. It decomposes and removes various solvents and solvents and / or malodorous substances such as mercaptans, sulfides, thiophenes, and turn-like substances.
又、紫外線エネルギと光触媒の作用により微生物、細
菌類を死滅、除去するものである。It also kills and removes microorganisms and bacteria by the action of ultraviolet energy and photocatalyst.
つぎに、図面に基いて本発明を詳しく説明する。 Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図はバイオロジカルクリーンルームにおけるバイ
オクリーンユニツト併用方式、即ち、作業領域内の一部
だけを高清浄度にした方式の概略図を示し、第２図は、
紫外線照射部、光電子放出部光触媒部及び微粒子捕集部
の実施例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a system using a bioclean unit in a biological clean room, that is, a system in which only a part of the working area is highly clean.
It is the schematic which shows the Example of an ultraviolet irradiation part, a photoelectron emission part photocatalyst part, and a fine particle collection part.
クリーンルーム１内には、配管２から導入される外気
中の粗粒子をプレフイルター３で過した後、クリーン
ルーム１の空気取出し口４から取り出された空気と共に
フアン５を介して空気調和装置６にて温度及び湿度を調
節した後、HEPAフイルター７により微粒子を除去した空
気が循環供給されており、清浄度（クラス）10,000程度
に保持されている。In the clean room 1, coarse particles in the outside air introduced from the pipe 2 are passed through the pre-filter 3, and then together with the air taken out from the air outlet 4 of the clean room 1 via the fan 5 in the air conditioner 6. After adjusting the temperature and the humidity, the air from which fine particles have been removed by the HEPA filter 7 is circulated and supplied, and the cleanliness (class) is maintained at about 10,000.
一方、クリーンルーム１内のフアン及び粗フイルター
部８、紫外線照射部91,92、微粒子捕集部101,102を設け
たバイオクリーンユニツト11内の作業台13上は、高清浄
度（クラス10）の無菌雰囲気に保たれ、又、バイオクリ
ーンユニツト11からの排出空気も無菌、清浄空気となり
排出される。On the other hand, the worktable 13 in the bioclean unit 11 provided with the fan and coarse filter unit 8, the ultraviolet irradiation units 9 1 and 9 2 and the fine particle collection units 10 1 and 10 2 in the clean room 1 has high cleanliness ( The sterile atmosphere of class 10) is maintained, and the air discharged from the bioclean unit 11 is also sterile and clean air and discharged.
即ち、バイオクリーンユニツト11においては、クリー
ンルーム１内の清浄度（クラス）10,000程度の空気がフ
アン及び粗フイルター部８のフアンにより吸引され、入
口の紫外線照射部91で光電子放出材及び光触媒材に紫外
線を照射することにより空気中の微粒子は荷電されると
共に、臭気性ガスは分解除去され、ウイルス、バクテリ
ヤ、酵母、かび等の微生物が殺菌された後、入口のフイ
ルター101で荷電された微粒子を除去することにより、
作業台13上は高清浄度に保持される。That is, in BIOCLEAN Units - 11 is sucked cleanliness in the clean room 1 (class) 10,000 about air by Juan Juan and coarse filter unit 8, at the entrance of the ultraviolet irradiation unit 9 1 photoelectron emitting material and photocatalytic material with particles in the air is charged by irradiating the ultraviolet rays, odorous gases are decomposed and removed, viruses, Bakuteriya, yeast, after microorganisms mold or the like is sterilized, microparticles charged at the inlet of the filter 10 1 By removing
The worktable 13 is kept at a high cleanliness.
作業台において発生した微生物、細菌類を含んだ微粒
子及び作業により発生した臭気性ガス等の二次生成ガス
は、出口の紫外線照射部92で紫外線を照射され、上記と
同様に微粒子の荷電、臭気性ガスの分解、及び殺菌作用
を受け、荷電微粒子は出口のフイルター102で捕集さ
れ、無菌、高清浄空気が排出される。バイオクリーンユ
ニツト11の特長は、主に光電子放出材及び光触媒材上に
紫外線又は放射線を照射する紫外線照射部、及びフイル
ター部より成り、その概略図が第２図に示されている。
即ち、粗フイルター100、フアン20、紫外線ランプ30,3
1、光電子放出材40,41、光触媒材50,51、電極70,71、荷
電微粒子捕集フイルター80,81、作業台13より構成さ
れ、作業台13への器具、製品等の出し入れは可動シヤツ
ター12により行う。Microorganism has occurred in the working platform, the secondary product gas odorous gases such as generated by fine particles and work including the bacteria is irradiated with ultraviolet rays the ultraviolet irradiation unit 9 second outlet, as well as the fine charged as above, decomposition of odorous gases, and subjected to sterilizing action, charged fine particles are trapped by the filter 10 and second outlet, sterile, high clean air is discharged. The features of the bioclean unit 11 are mainly composed of a UV irradiating section for irradiating ultraviolet rays or radiation onto the photoelectron emitting material and the photocatalyst material, and a filter section, and a schematic diagram thereof is shown in FIG.
That is, the coarse filter 100, the fan 20, the ultraviolet lamps 30, 3
1, composed of photoelectron emission materials 40, 41, photocatalyst materials 50, 51, electrodes 70, 71, charged particle trapping filters 80, 81, and work table 13; moving and unloading of equipment and products to and from work table 13 Perform according to 12.
クリーンルーム１内の空気60は、フアン20により粗フ
イルター100で粗い粒子を除去後、吸引される。クリー
ンユニツト11では、電極70,71と光電子放出材40,41との
間にそれぞれ電圧供給部（図示せず）から電圧を負荷
し、又光電子放出材40,41及び光触媒材50,51に紫外線の
照射を行い、電極70,71と光電子放出材40,41の間に空気
90,91を通すことにより、空気90,91中の微粒子が効率良
く荷電されるとともに、臭気性ガスが分解除去される。
電極70,71と光電子放出材40,41の距離は、装置の形状に
もよるが、一般的には２〜20cmが好ましく、特に３〜10
cmが好ましい。The air 60 in the clean room 1 is sucked after coarse particles are removed by the coarse filter 100 by the fan 20 and then. In the clean unit 11, a voltage is applied from a voltage supply unit (not shown) between the electrodes 70, 71 and the photoelectron emitting materials 40, 41, and ultraviolet light is applied to the photoelectron emitting materials 40, 41 and the photocatalytic materials 50, 51. Irradiation between the electrodes 70 and 71 and the photoelectron emission materials 40 and 41.
By passing through 90 and 91, the fine particles in the air 90 and 91 are efficiently charged, and the odorous gas is decomposed and removed.
The distance between the electrodes 70, 71 and the photo-emissive materials 40, 41 depends on the shape of the device, but is generally preferably 2 to 20 cm, particularly preferably 3 to 10 cm.
cm is preferred.
電極の材料と、その構造は通常の荷電装置に使用され
ているものでよい。通常タングステン線が用いられてい
る。第２図中、符号80,81の荷電微粒子捕集フイルター
は、静電フイルターである。The material of the electrode and its structure may be those used in a normal charging device. Usually, a tungsten wire is used. In FIG. 2, the charged fine particle collecting filters denoted by reference numerals 80 and 81 are electrostatic filters.
クリーンユニット11の前方と後方の紫外線照射部及び
フイルター部の作用を説明する。The operation of the ultraviolet irradiation unit and the filter unit in front and behind the clean unit 11 will be described.
前方では、入口の紫外線ランプ30により、光電子放出
材40及び光触媒材50が照射される。光電子放出材40は、
光電子を放出し、これにより、空気流中の微粒子が効率
良く荷電される。一方、光触媒50により微量の臭気性ガ
スが分解除去される。又、微生物、細菌類は、紫外線エ
ネルギー、光触媒の作用等で死滅する。死滅微生物、細
菌類を含む荷電微粒子はフイルター80で捕集され、高清
浄度でかつ無菌の空気が作業台13に供給される。At the front, the photoelectron emission material 40 and the photocatalyst material 50 are irradiated by the ultraviolet lamp 30 at the entrance. The photoelectron emission material 40 is
It emits photoelectrons, thereby efficiently charging fine particles in the air stream. On the other hand, a trace amount of odorous gas is decomposed and removed by the photocatalyst 50. In addition, microorganisms and bacteria die due to ultraviolet energy, the action of a photocatalyst, and the like. Charged fine particles containing dead microorganisms and bacteria are collected by the filter 80, and highly clean and sterile air is supplied to the workbench 13.
後方では、作業台13における作業で例えば微生物や細
菌類の操作、遺伝子組替え操作により、新たな微生物、
細菌類が発生し、後流へ流出する場合がある。又、試薬
やガス類等の使用により、酸性ガス、アルカリ性ガス、
臭気性ガス（ガス状汚染物質）が発生し、後流へ流出す
る。そこで作業台13の後流でも前述と同様に紫外線ラン
プ31により光電子放出材41及び光触媒材が照射される。
ここでは、紫外線エネルギー、光触媒51の作用で微生
物、細菌類は殺菌され、又臭気性ガスは光触媒の作用に
より酸化分解され発生した微生物、細菌類を含む微粒子
状物質が荷電され、死滅した微生物、細菌類を含む荷電
微粒子がフイルター81で捕集され、高清浄度かつ無菌の
空気61が排出される。In the rear, for example, operations on microorganisms and bacteria in the operation of the work table 13, a new microorganism,
Bacteria may form and flow to the downstream. Also, by using reagents and gases, etc., acid gas, alkaline gas,
Odorous gases (gaseous pollutants) are generated and flow to the downstream. Therefore, the photoelectron emission material 41 and the photocatalyst material are irradiated by the ultraviolet lamp 31 in the downstream of the work table 13 as described above.
Here, ultraviolet energy, microorganisms and bacteria are killed by the action of the photocatalyst 51, and odorous gas is oxidized and decomposed by the action of the photocatalyst, and microorganisms that are generated and charged are charged particulate matter containing bacteria, The charged fine particles containing bacteria are collected by the filter 81, and the clean and sterile air 61 is discharged.
前記説明において気流の方向は上から下へ流れる場合
について説明したが気流方向には何ら制限はなく、横方
向など作業の形態、種類、装置の規模、形状、経済性等
で適宜決めることが出来る。In the above description, the case where the direction of the airflow flows from the top to the bottom has been described, but the airflow direction is not limited at all, and can be appropriately determined according to the type of work such as the lateral direction, the type, the scale of the device, the shape, the economic efficiency, and the like. .
又、光触媒材の設置は、前方と後方の双方としたが、
ガスの性状、作業の形態、種類、装置の規模、形状等で
どちらか一方でも良く適宜決めることが出来る。Also, the photocatalyst material was installed both on the front and back,
Either one can be appropriately determined depending on the properties of the gas, the form and type of operation, the scale and shape of the apparatus, and the like.
又、紫外線ランプをオゾン生成ランプにするか、ある
いは通常の紫外線ランプにオゾン生成ランプを組合せる
ことにより、殺菌効果と臭気性ガスの分解作用を向上さ
せることが出来（オゾンによる殺菌と臭気性ガスの分解
効果が付加される）、作業の形態、種類、装置の規模、
性能、経済性等で適宜決めることが出来る。この場合、
生成オゾンは光触媒で分解されるのでリーク廃オゾンは
低濃度となる。In addition, the sterilizing effect and the decomposition of odorous gas can be improved by using an ultraviolet lamp as an ozone generating lamp or combining an ordinary ultraviolet lamp with an ozone generating lamp (sterilization by ozone and odorous gas). Of the work, the type of work, the scale of the equipment,
It can be determined as appropriate depending on performance, economy, and the like. in this case,
The generated ozone is decomposed by the photocatalyst, so that the leakage waste ozone has a low concentration.
光電子放出材40,41は、紫外線の照射により光電子を
放出するものであれば何れでも良く、光電的な仕事関数
の小さいもの程好ましい。効果や経済性の面から、Ba,S
r,Ca,Y,Gd,La,Ce,Nd,Th,Pr,Be,Zr,Fe,Ni,Zn,Cu,Ag,Pt,C
d,Pb,Al,C,Mg,Au,In,Bi,Nb,Si,Ta,Sn,Pにいずれか又は
これらの化合物又は合金が好ましく、これらは単独で又
は二種以上を複合して用いられる。複合材としては、ア
マルガムの如く物理的な複合材も用いうる。The photoelectron emitting materials 40 and 41 may be any materials that emit photoelectrons by irradiating ultraviolet rays, and those having a small photoelectric work function are preferable. In terms of effectiveness and economy, Ba, S
r, Ca, Y, Gd, La, Ce, Nd, Th, Pr, Be, Zr, Fe, Ni, Zn, Cu, Ag, Pt, C
d, Pb, Al, C, Mg, Au, In, Bi, Nb, Si, Ta, Sn, P or any of these compounds or alloys is preferable, and these may be used alone or in combination of two or more. Can be As the composite material, a physical composite material such as amalgam can be used.
例えば、化合物としては酸化物、ほう化物、炭化物が
あり、酸化物にはBaO,SrO,CaO,Y2O6,Gd2O3,Nd2O3,ThO2,
ZrO2,Fe2O3,ZnO,CuO,Ag2O,PtO,PbO,Al2O3,MgO,In2O3,Bi
O,NbO,BeOなどがあり、またほう化物にはYB6,GdB6,La
B6,CeB6,PrB6,ZrB2などがあり、さらに炭化物としてはZ
rC,TaC,TiC,NbCなどがある。For example, the oxide as a compound, boride, there are carbides, BaO in the oxide, SrO, CaO, Y 2 O 6, Gd 2 O 3, Nd 2 O 3, ThO 2,
ZrO 2 , Fe 2 O 3 , ZnO, CuO, Ag 2 O, PtO, PbO, Al 2 O 3 , MgO, In 2 O 3 , Bi
O, NbO, BeO, etc., and the borides are YB 6 , GdB 6 , La
B 6 , CeB 6 , PrB 6 , ZrB 2 and the like.
There are rC, TaC, TiC, NbC and the like.
また、合金としては黄銅、青銅、リン青銅、AgとMgと
の合金（Mgが２〜20wt％）、CuとBeとの合金（Beが１〜
10wt％）及びBaとAlとの合金を用いることができ、上記
AgとMgとの合金、CuとBeとの合金及びBaとAlとの合金が
好ましい。酸化物は金属表面のみを空気中で加熱した
り、或いは薬品で酸化することによつても得ることがで
きる。The alloys include brass, bronze, phosphor bronze, an alloy of Ag and Mg (Mg is 2 to 20 wt%), and an alloy of Cu and Be (Be is 1 to
10wt%) and alloys of Ba and Al can be used.
An alloy of Ag and Mg, an alloy of Cu and Be, and an alloy of Ba and Al are preferable. Oxides can also be obtained by heating the metal surface alone in air or oxidizing it with chemicals.
さらに他の方法としては使用前に加熱し、表面に酸化
層を形成して長期にわたつて安定な酸化層を得ることも
できる。この例としてはMgとAgとの合金を水蒸気中で30
0〜400℃の温度の条件下でその表面に酸化薄膜を形成さ
せることができ、この酸化膜は長期間にわたつて安定な
ものである。As another method, it is possible to form an oxide layer on the surface by heating before use to obtain a stable oxide layer over a long period of time. As an example of this, an alloy of Mg and Ag
An oxide thin film can be formed on the surface at a temperature of 0 to 400 ° C., and this oxide film is stable for a long period of time.
次に、光触媒について説明する。 Next, the photocatalyst will be described.
光触媒材は、光照射により励起され、ガス状汚染物質
を分解、除去することができるものであれば何れでも良
い。Any photocatalyst material can be used as long as it is excited by light irradiation and can decompose and remove gaseous pollutants.
通常半導体材料が効果的であり容易に入手出来、加工
性も良いことから好ましい。Generally, semiconductor materials are preferable because they are effective, easily available, and have good workability.
効果や経済性の面から、Se,Ge,Si,Ti,Zn,Cu,Al,Sn,G
a,In,P,As,Sb,C,Cd,S,Te,Ni,Fe,Co,Ag,Mo,Sr,W,Cr,Ba,P
bのいずれか、又はこれらの化合物、又は合金、又は酸
化物が好ましく、これらは単独で、又二種類以上を複合
して用いる。In terms of effect and economy, Se, Ge, Si, Ti, Zn, Cu, Al, Sn, G
a, In, P, As, Sb, C, Cd, S, Te, Ni, Fe, Co, Ag, Mo, Sr, W, Cr, Ba, P
Preferred is any one of b, their compounds, alloys, or oxides. These may be used alone or in combination of two or more.
例えば、元素としてはSi,Ge,Se、化合物としてはAlP,
AlAs,GaP,AlSb,GaAs,InP,GaSb,InAs,InSb,CdS,CdSe,Zn
S,MoS2,WTe2,Cr2Te3,MoTe,Cu2S,WS2、酸化物としてはTi
O2,Bi2O3,CuO,Cu2O,ZnO,MoO3,InO3,Ag2O,PbO,SrTiO3,Ba
TiO3,Co3O4,Fe2O3,NiO等がある。For example, the elements are Si, Ge, Se, and the compound is AlP,
AlAs, GaP, AlSb, GaAs, InP, GaSb, InAs, InSb, CdS, CdSe, Zn
S, MoS 2 , WTe 2 , Cr 2 Te 3 , MoTe, Cu 2 S, WS 2 , oxide as Ti
O 2 , Bi 2 O 3 , CuO, Cu 2 O, ZnO, MoO 3 , InO 3 , Ag 2 O, PbO, SrTiO 3 , Ba
TiO 3, Co 3 O 4, Fe 2 O 3, there is NiO or the like.
光触媒材の設置位置は、第２図及び第３図に示した様
に、気流中への固定化、壁面への固定化があり、気流中
に浮遊させて用いることも出来る。光触媒材の固定化
は、光触媒材をガラスあるいはガラス状物質の表面へコ
ーテイングしたり光触媒材を板状、線状、網状、膜ある
いは繊維状等の適宜の材料にコーティングしたり、ある
いは包み、又は挟み込んで固定して用いてもよい。光触
媒は、粉体状のままで用いることが出来るが、焼結、蒸
着、スパツタリング等の周知の方法で適宜の形状にして
用いることも出来る。As shown in FIGS. 2 and 3, the installation position of the photocatalyst material is fixed in the airflow and fixed to the wall surface, and the photocatalyst material can be used by being suspended in the airflow. The immobilization of the photocatalyst material, coating the photocatalyst material on the surface of glass or glassy substance or coating the photocatalyst material on a suitable material such as plate, line, net, film or fiber, or wrapping, or You may pinch and fix and use. The photocatalyst can be used as it is in the form of a powder, but can also be used in an appropriate shape by a known method such as sintering, vapor deposition, or sputtering.
これらは、装置の規模や形状、種類、光源の種類や形
状、光触媒の種類、希望する効果、経済性等により適宜
選択することが出来る。These can be appropriately selected depending on the scale and shape and type of the device, the type and shape of the light source, the type of photocatalyst, the desired effect, the economic efficiency, and the like.
又、光触媒作用の向上のために、上記光触媒材にPt,A
g,Pd,KOH,RuO2,Co3O4の様な物質を加えて使用すること
も出来る。Further, in order to improve the photocatalytic action, Pt, A
A substance such as g, Pd, KOH, RuO 2 or Co 3 O 4 can be added and used.
図示例では、光電子放出材と光触媒材を個別に設置し
た場合であるが、両方の機能を兼ねた材料で行うことも
出来る。例えば、光電子放出と光触媒の両方の機能を有
する材料、例としてSi,Ti,Zn,Cu,Al,Sn,P,C,Ni,Ag,Sr,P
b,Cdのいずれか、又はこれらの化合物、又は合金、又は
酸化物を用い、これらを単独で、又は二種類以上を複合
して使用する。又、光電子放出材と光触媒材を混合又は
複合して行うことも出来る。In the illustrated example, the photoelectron emission material and the photocatalyst material are separately provided. However, a material having both functions may be used. For example, a material having both photoemission and photocatalytic functions, for example, Si, Ti, Zn, Cu, Al, Sn, P, C, Ni, Ag, Sr, P
Either b or Cd, or a compound, an alloy, or an oxide thereof is used, and these are used alone or in combination of two or more. Further, the photoelectron emission material and the photocatalyst material can be mixed or combined.
光電子放出材と触媒材を個別に設置するか、又は両方
の機能を兼ねた材料で行うかは適用分野、種類、装置の
規模、性能、経済性等で決めることが出来る。Whether the photoelectron emission material and the catalyst material are separately provided or a material having both functions can be determined depending on the application field, type, scale of the apparatus, performance, economy, and the like.
これらの材料の使用形状は、板状、プリーツ状、曲面
状、線状、膜状、繊維状、網状何れの形状でもよいが、
紫外線の照射面積及び空気との触媒面積の大きな形状の
ものが好ましく、このような観点からは網状のものが好
ましい。The use shape of these materials may be any of a plate shape, a pleated shape, a curved surface shape, a linear shape, a film shape, a fiber shape, and a net shape,
A shape having a large ultraviolet irradiation area and a large catalyst area with air is preferable, and a net-like shape is preferable from such a viewpoint.
紫外線の種類は、その照射により光電子放出材が光電
子を放出しうるもので、かつ光触媒材に吸収される波長
を有するものであれば何れでもよいが、殺菌作用を併せ
てもつものが好ましい。The type of the ultraviolet light may be any as long as the photoelectron emitting material can emit photoelectrons by the irradiation and has a wavelength that can be absorbed by the photocatalyst material.
光源は、水銀灯、水素放電管、キセノン放電管、ライ
マン放電管などを適宜１種又は２種以上を組合せて利用
することが出来る。As the light source, a mercury lamp, a hydrogen discharge tube, a xenon discharge tube, a Lyman discharge tube, or the like can be appropriately used alone or in combination of two or more.
電極と光電子放出材又は光触媒材との間印加する電圧
は、0.1〜10KV、好ましくは0.1〜5KV、より好ましくは
0.1〜3KVであるが、該電圧は装置の形状、使用する電極
或いは光電子放出材、光触媒材の材質、構造等により異
なる。該光電子放出材、光触媒材を電場中で使用するこ
とで夫々の効果が高まる。The voltage applied between the electrode and the photoelectron emitting material or photocatalyst material is 0.1 to 10 KV, preferably 0.1 to 5 KV, more preferably
The voltage is 0.1 to 3 KV, but the voltage varies depending on the shape of the device, the material or structure of the electrode or photoelectron emitting material used, the photocatalytic material, and the like. By using the photoelectron emission material and the photocatalyst material in an electric field, the respective effects are enhanced.
荷電された微粒子の捕集器は、何れでも良い。通常の
荷電装置における集じん板（集じん電極）や静電フイル
ター方式が一般的であるが、スチールウール電極とした
ような捕集部自体が電極を構成する構造のものも有効で
ある。又、本発明者がすでに提案したイオン交換フイル
ターを用いる方法も有効である（特願昭60−198083、61
−221792）静電フイルター方式は取り扱いが容易である
ことや、性能、経済性の点で有効であるが、一定期間使
用すると目詰まりを生ずるので、必要に応じカートリツ
ジ構造とし、圧力損失の検出により交換するようにする
ことにより長期間にわたつて安定した運転が可能とな
る。Any collector may be used for collecting the charged fine particles. Generally, a dust collecting plate (dust collecting electrode) or an electrostatic filter system in a normal charging device is used. However, a structure in which a collecting unit itself forms an electrode, such as a steel wool electrode, is also effective. Further, a method using an ion-exchange filter already proposed by the present inventors is also effective (Japanese Patent Application Nos.
-221792) The electrostatic filter method is effective in terms of easy handling, performance and economy, but it causes clogging after a certain period of use, so if necessary, use a cartridge structure and detect pressure loss. By performing the replacement, stable operation can be performed for a long period of time.
尚、イオン交換フイルターを用いる場合は、微粒子と
ガス状汚染物質の両方の捕集、除去が出来るので、好都
合である。It is to be noted that the use of an ion-exchange filter is advantageous because both particulates and gaseous pollutants can be collected and removed.
すなわち、光触媒の作用で、大まかにガス状汚染物質
の分解、除去を行い、後流のイオン交換フイルターで極
低濃度まで捕集除去することが出来る。That is, the action of the photocatalyst roughly decomposes and removes gaseous pollutants, and it is possible to collect and remove them to an extremely low concentration with a downstream ion exchange filter.
空気中の微粒子への荷電方式において、比較的高電圧
を印加した電場において、光電子放出材及び光触媒材に
紫外線を照射し光電子を放出させて行う方式について説
明したが、電場を形成することなく光電子放出材料及び
光触媒材に紫外線又は放射線を照射することにより、空
気中の微粒子に荷電させること及びガス状汚染物質の分
解、除去ができる。この場合には、第２図の実施例にお
いて、電場を形成する構成は省略することができる。In the method of charging fine particles in the air, the method of irradiating photoelectron emission material and photocatalyst material with ultraviolet rays to emit photoelectrons in an electric field to which a relatively high voltage is applied has been described. By irradiating the emitting material and the photocatalytic material with ultraviolet rays or radiation, it is possible to charge fine particles in the air and to decompose and remove gaseous pollutants. In this case, the configuration for forming the electric field in the embodiment of FIG. 2 can be omitted.
尚、本発明におけるフアン、紫外線源、放射線源、電
場、光電子放出材料、光触媒材の位置関係は、清浄方式
の種類や規模、気流の方法などにより異なり、限定され
るものではない。The positional relationship among the fan, the ultraviolet light source, the radiation source, the electric field, the photoelectron emitting material, and the photocatalyst material in the present invention differs depending on the type and scale of the cleaning system, the method of airflow, and the like, and is not limited.
紫外線又は放射線の照射においては、本発明者がすで
に提案したように反射面を用い、光電子放出材及び光触
媒材に有効に照射することが出来る（特願昭61−24427
5）。In the irradiation of ultraviolet rays or radiation, the photoelectron emission material and the photocatalyst material can be effectively irradiated by using the reflecting surface as already proposed by the present inventors (Japanese Patent Application No. 61-24427).
Five).
前述のバイオクリーンユニツト11は、室内空気をフア
ン8,20により吸引、吐出を行い、作業台近傍を正圧とす
る方式であるが、後流で吸引を行い、作業台近傍を負圧
とする方式でも良いことは言うまでもない。又、空気清
浄機構を作業空間を狭み吸込側、吐出側の両側に備えた
装置を説明したが、適用分野、用途、装置規模、形式経
済性等によりどちらか１方でも良いことは言う迄もな
い。The above-mentioned bio-clean unit 11 is a system in which room air is sucked and discharged by the fans 8 and 20 to make a positive pressure in the vicinity of the work table. Needless to say, the method may be used. In addition, the air purifying mechanism has been described in which the working space is narrow and the suction side and the discharge side are provided on both sides. However, it is needless to say that either one may be used depending on the application field, application, apparatus scale, type economical efficiency, and the like. Nor.
つぎに第３図は家庭、事務所、病院等で使用される本
発明の空気清浄器の１例を示す概略図である。Next, FIG. 3 is a schematic view showing an example of the air purifier of the present invention used in homes, offices, hospitals and the like.
室内の汚染空気101はフアン102により吸引される。粗
い粒子は粗フイルター103で除去される。微粒子は、紫
外線ランプ104の照射を受けた光電子放出材としての金
属面105より放出される光電子により荷電されるととも
に、光触媒106により臭気性ガスが分解除去される。紫
外線ランプ近傍では、紫外線エネルギーや光触媒により
殺菌作用が保持される。The indoor contaminated air 101 is sucked by the fan 102. Coarse particles are removed by the coarse filter 103. The fine particles are charged by photoelectrons emitted from the metal surface 105 as a photoelectron emitting material irradiated by the ultraviolet lamp 104, and the odorous gas is decomposed and removed by the photocatalyst. In the vicinity of the ultraviolet lamp, the sterilizing action is maintained by the ultraviolet energy and the photocatalyst.
光電子放出材105と電極107の間には電圧が負荷されて
いる。A voltage is applied between the photo-emissive material 105 and the electrode 107.
光電子放出材105と光触媒材106は、反射面（図示せ
ず）により紫外線ランプ104からの紫外線を効率良く照
射されている。The photoelectron emission material 105 and the photocatalyst material 106 are efficiently irradiated with ultraviolet light from the ultraviolet lamp 104 by a reflection surface (not shown).
荷電微粒子は、後流の静電フイルター108で捕集さ
れ、高清浄な空気109が排出される。The charged fine particles are collected by a downstream electrostatic filter 108, and high-purity air 109 is discharged.
夫々の構成、作用は第１図及び第２図において説明し
た通りである。Each configuration and operation are as described in FIGS. 1 and 2.
実施例−１ 第３図に示した空気清浄器を用いて試験を行つた。Example 1 A test was performed using the air purifier shown in FIG.
ただし、 紫外線ランプ；水銀ランプ（20W） 光電子放出材；黄銅 電場電圧;1KV 光触媒材;Pt 0.2％をTiO2に担持したもの 荷電粒子捕集フイルター；静電フイルター 発生微粒子は、煙草の煙（平均粒径0.3〜0.4μｍ）を
用い、適宜清浄空気で希釈し20/minで送気して、入口
（粗フイィルター後方）及び出口（静電フイルター後
方）で粒子測定器を用い濃度を測定した。However, ultraviolet lamp; mercury lamp (20W) Photoelectron emission material; brass Electric field voltage; 1KV photocatalyst material; Pt 0.2% supported on TiO 2 Charged particle collection filter; electrostatic filter The generated fine particles are cigarette smoke (average Using a particle diameter of 0.3 to 0.4 μm), the mixture was appropriately diluted with clean air and supplied with air at a rate of 20 / min, and the concentration was measured at the inlet (behind the coarse filter) and the outlet (behind the electrostatic filter) using a particle meter.
また、H2S及びNH3各5.0ppmを同様に送気して、出口の
濃度を測定した。又出口のO3濃度も測定した。In addition, H 2 S and NH 3 were each supplied with 5.0 ppm in the same manner, and the concentration at the outlet was measured. The O 3 concentration at the outlet was also measured.
結果を表１に示す。 Table 1 shows the results.
比較例−１ 実施例−１において、光触媒材を設置しない場合の出
口におけるH2S及びNH3濃度を調べた。 In Comparative Example 1 in Example 1, it was examined H 2 S and NH 3 concentration at the outlet of the case not including the photocatalytic material.
結果は、H2S 4.8ppm、NH3 4.5ppmであつた。The results were 4.8 ppm for H 2 S and 4.5 ppm for NH 3 .
比較例−２ 実施例−１において、電子放出材を設置しない場合の
出口における微粒子濃度を調べた。Comparative Example 2 In Example 1, the concentration of fine particles at the outlet when no electron emitting material was installed was examined.
結果は、0.08mg/、96万個／であつた。 The result was 0.08 mg / 960,000 /.
1. 粒子状物質及び酸性ガス、アルカリ性ガス、臭気ガ
ス等のガス状汚染物質の捕集除去方法として光電子放出
材と光触媒材を用いたことにより、 （１） ガス粒中の粒子状物質及び酸性ガス、アルカリ
性ガス、臭気性ガス等のガス状汚染物質を１つの装置で
高効率で除去することができる。1. The use of a photoelectron emission material and a photocatalyst material as a method of collecting and removing particulate pollutants such as particulate matter and acidic gas, alkaline gas, odorous gas, etc. (1) Particulate matter and acidity in gas particles Gaseous pollutants such as gas, alkaline gas, and odorous gas can be removed with a single device with high efficiency.
（２） 紫外線エネルギーに光触媒による微生物細菌類
の殺菌作用が加わるので、殺菌効果が高まる。(2) Since the bactericidal action of microbial bacteria by the photocatalyst is added to the ultraviolet energy, the bactericidal effect is enhanced.
（３） ガス流中の粒子やガス状の汚染物質は後流への
流れが実質的に無視できる位高効率で捕集され、殺菌さ
れた超高清浄度のガス流が得られる。(3) Particles and gaseous contaminants in the gas stream are collected with high efficiency so that the flow to the downstream is substantially negligible, and a sterilized ultra-clean gas stream is obtained.
（４） 各分野、用途への適用が可能であり、特に従来
法では限界があり、かつ、困難であつたクリーンルーム
関連の、なかでもバイオテクノロジー関連の如く微生物
の存在が特に影響を及ぼす分解に特に有効な設備を提供
できる。(4) It can be applied to various fields and applications, and especially to the degradation that is affected by the presence of microorganisms especially in the clean room related, especially biotechnology related, which was limited and difficult in the conventional method. Particularly effective equipment can be provided.
2. 光触媒材を用いているので、 （１） 紫外線ランプとしてオゾンを生成しうるランプ
を用いる場合、微生物、細菌類の殺菌効果、臭気性ガス
の分解除去効果が一層高まる。2. Since a photocatalyst material is used, (1) When a lamp capable of generating ozone is used as an ultraviolet lamp, the effect of disinfecting microorganisms and bacteria and the effect of decomposing and removing odorous gas are further enhanced.
（２） 光触媒によりオゾンが分解されるのでリーク廃
オゾン濃度が減少する。(2) Since ozone is decomposed by the photocatalyst, the concentration of leaked waste ozone is reduced.
（３） 荷電微粒子の捕集用にイオン交換フイルターを
用いる場合、（イオン交換フイルターはガス状汚染物質
も同時に捕集除去出来る）光触媒による分解、除去機能
にイオン交換フイルターによる捕集除去機能が加わる
で、適用分野、装置によつては、好適な装置が出来る。(3) When an ion-exchange filter is used for collecting charged fine particles, the ion-exchange filter can collect and remove gaseous pollutants at the same time. Thus, depending on the application field and the device, a suitable device can be made.
例えば、光触媒で大まかにガス状汚染物質分解の除去
を行い、後流のイオン交換フイルターで極低濃度まで捕
集、除去することが出来る。For example, it is possible to roughly remove the decomposition of gaseous pollutants by using a photocatalyst, and to collect and remove to an extremely low concentration by using a downstream ion exchange filter.
3. 光触媒材を電場で用いることにより、 光触媒のガス状汚染物質に対する分解除去効果及び微
生物、細菌類に対する細菌効果が高まる。3. By using the photocatalyst material in an electric field, the effect of decomposing and removing the photocatalyst on gaseous pollutants and the effect of bacteria on microorganisms and bacteria are enhanced.
すなわち、光触媒の作用は、光触媒材が光のエネルギ
を吸収すると、酸素活性種（例、活性酸素、OHラジカ
ル）を生成し、化学反応（分解作用と殺菌作用）を起す
と考えられる。In other words, the action of the photocatalyst is considered that when the photocatalytic material absorbs the energy of light, oxygen active species (eg, active oxygen, OH radicals) are generated, and a chemical reaction (decomposition action and sterilization action) is caused.
電場で光触媒材を用いるとこれらの酸素活性種の生成
が効果的に起こり、化学反応を促進する。The use of a photocatalytic material in an electric field effectively produces these oxygen-active species and promotes a chemical reaction.
第１図、第２図及び第３図は本発明方法及び装置を説明
するための概略図である。 １……クリーンルーム、３……プレフイルター、６……
空気調和室、７……HEPAフイルター、8,100,103……粗
フイルター、91,92……紫外線照射部、101,102……微粒
子捕集部、11……バイオクリーンユニツト、13……作業
台、30,31,104……紫外線ランプ、40,41,105……光電子
放出材、50,51,106……光触媒材、70,71,107……電極、
80,81,108……荷電微粒子捕集フイルター1, 2 and 3 are schematic diagrams for explaining the method and apparatus of the present invention. 1 ... clean room, 3 ... pre-filter, 6 ...
Air conditioning room, 7… HEPA filter, 8,100,103… Coarse filter, 9 1 , 9 2 … Ultraviolet irradiation section, 10 1 , 10 2 … Particle collection section, 11… Bioclean unit, 13… Work Table, 30, 31, 104… UV lamp, 40, 41, 105… Photoelectron emission material, 50, 51, 106… Photocatalytic material, 70, 71, 107… Electrode
80,81,108 …… Filter for collecting charged fine particles
Claims (7)
照射することにより光電子を放出せしめ、該光電子によ
り気体中に含まれている微粒子を荷電させた後該荷電さ
れた微粒子を気体より除去する気体の清浄方法におい
て、光触媒及び光電子放出材に紫外線及び／又は放射線
を照射することを特徴とする気体の清浄方法。A photoelectron emitting material is irradiated with ultraviolet rays and / or radiation to emit photoelectrons, and the photoelectrons charge fine particles contained in a gas, and then remove the charged fine particles from the gas. A gas cleaning method comprising irradiating a photocatalyst and a photoelectron emitting material with ultraviolet light and / or radiation.
請求項１記載の気体の清浄方法。2. The gas cleaning method according to claim 1, wherein the photoelectron emission material also functions as a photocatalyst.
状に形成されたものを用いる請求項１又は２記載の気体
の清浄方法。3. The gas cleaning method according to claim 1, wherein the photoelectron emission material and / or the photocatalyst material is formed in a net shape.
触媒に紫外線及び／又は放射線を照射する請求項１、２
又は３記載の清浄方法。4. The method according to claim 1, wherein the photoelectron emitting material and / or the photocatalyst is irradiated with ultraviolet light and / or radiation in the presence of an electric field.
Or the cleaning method according to 3.
0.1〜5KVより好ましくは0.1〜3KVである請求項１、２、
３又は４記載の気体の清浄方法。5. The electric field voltage is 0.1 to 10 KV, preferably
Claims 1 and 2, wherein it is 0.1 to 3 KV, more preferably 0.1 to 3 KV.
5. The gas cleaning method according to 3 or 4.
上に、光電子放出部及び光触媒部及びこれらへの紫外線
及び／又は放射線照射部並びに荷電微粒子捕集部を設け
てなる気体清浄装置。6. A gas purifying apparatus comprising a photoelectron emitting section, a photocatalyst section, an ultraviolet and / or radiation irradiating section for these, and a charged particle collecting section provided on a gas flow path from a gas inlet to a gas outlet.
生手段を設けてなる請求項６記載の気体清浄装置。7. The gas purifying apparatus according to claim 6, wherein an electric field generating means is provided in the photoelectron emitting section and the photocatalyst section.
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| JP9353088A JP2623290B2 (en) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | Gas cleaning method and apparatus |
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| JPH01266864A JPH01266864A (en) | 1989-10-24 |
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- 1988-04-18 JP JP9353088A patent/JP2623290B2/en not_active Expired - Lifetime
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