JP4915979B2 - Fluid purification device - Google Patents
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Description
本発明は、光触媒による汚染物質の分解を可能とする流体浄化装置に関する。更に詳しくは、光触媒としてスポンジ状の連続多孔質を保持した3次元微細セル構造光触媒フィルタを使用した流体浄化装置に関する。 The present invention relates to a fluid purification device that enables decomposition of contaminants by a photocatalyst. More specifically, the present invention relates to a fluid purification device using a photocatalyst filter having a three-dimensional fine cell structure holding a sponge-like continuous porous material as a photocatalyst.
従来から一般的に汚染物質を含む流体を浄化させる方法として、活性炭やゼオライトのような吸着剤が多く使用されてきた。又、光触媒は低濃度の汚染物質を分解するのに優れており、最近はこれに酸化チタン等を使用することが行なわれている。これは、酸化チタンに光が照射されると、酸化チタンの内部で電子と正孔が発生し、電子による還元反応と正孔による酸化反応を利用して表面に付着した汚染物質を分解する現象を利用するものである。 Conventionally, adsorbents such as activated carbon and zeolite have been widely used as a method for purifying fluids containing contaminants. In addition, the photocatalyst is excellent in decomposing low-concentration pollutants, and recently, titanium oxide or the like is used for this. This is a phenomenon in which when titanium oxide is irradiated with light, electrons and holes are generated inside the titanium oxide, and the contaminants attached to the surface are decomposed using the reduction reaction by electrons and the oxidation reaction by holes. Is to be used.
酸化チタンが太陽や蛍光灯等の光、特に紫外線によるいわゆる光触媒作用をもたらすので、その強力な酸化作用で有害物質を除去するのである。酸化チタンの薄膜はアナターゼ相とよばれる光触媒性の高い結晶相で構成されている。これら酸化チタンを利用して流体を浄化することは知られている。例えば、チタンのアルコキシドから調整したチタニアゾルを基板上にコートした後、焼成して基板に酸化チタン膜を被覆することにより、さらに基板として導電性の施したものを流体に適用させ太陽光や電灯の光を受けて酸化還元を行う技術が提案されている(特許文献1参照)。更に、酸化チタンの適用例として、自動車の排気ガス(NOx)、VOC(揮発性有機化合物)、あるいは環境ホルモン等の有害物質を環境保全のために分解除去する研究がなされている。 Titanium oxide brings about a so-called photocatalytic action by the light of the sun, fluorescent lamps, etc., particularly ultraviolet rays, so that harmful substances are removed by its strong oxidizing action. The thin film of titanium oxide is composed of a crystalline phase having a high photocatalytic property called anatase phase. It is known to purify fluids using these titanium oxides. For example, a titania sol prepared from a titanium alkoxide is coated on a substrate, and then fired to coat the substrate with a titanium oxide film, so that the substrate is further electrically conductive and applied to a fluid. A technique for performing oxidation-reduction by receiving light has been proposed (see Patent Document 1). Furthermore, as an example of application of titanium oxide, research has been conducted on decomposition and removal of harmful substances such as automobile exhaust gas (NOx), VOC (volatile organic compounds), or environmental hormones for environmental protection.
しかし、酸化チタンは粉末状であるため、その処置が問題で浄化作用において気体等の流体中に拡散してしまうことも生じていた。そのためこの酸化チタンを固定化する必要があり、その固定化の対象として種々のものが提案されている。その一例として微細中空ガラス球状体に酸化チタンを被覆した浄化装置が提案されている。これは、酸化チタン被覆微細中空ガラス球状体の充填層中を汚染された流体を通過させながら紫外線を照射する浄化材料で、管状紫外線光源の周囲に、流体導入口及び排出口を有する外套管を設け、光源と外套管との間の空隙に酸化チタン被覆微細中空ガラス球状体を充填させる装置で構成されている(特許文献2参照)。 However, since titanium oxide is in the form of powder, its treatment is problematic, and it has also occurred that it diffuses into a fluid such as a gas in the purification action. Therefore, it is necessary to immobilize this titanium oxide, and various objects have been proposed as immobilization targets. As an example, a purification device in which fine hollow glass spheres are coated with titanium oxide has been proposed. This is a purification material that irradiates ultraviolet rays while allowing contaminated fluid to pass through a packed layer of titanium oxide-coated fine hollow glass spheres, and an outer tube having a fluid inlet and outlet is provided around a tubular ultraviolet light source. And a device for filling a space between the light source and the outer tube with a titanium oxide-coated fine hollow glass sphere (see Patent Document 2).
更に、これらの改良したものとして、可視光でも高効率の光触媒作用の得られるスポンジ状の多孔質構造体の形状を保った炭化ケイ素系耐熱性超軽量多孔質材及びそれを容易に製造できる技術が提案されている。(特許文献3参照)。この後者の技術に関しては、ポリウレタンスポンジとほぼ同じ構造の3次元Si/SiC多孔質セラミックに光触媒(酸化チタン)をコーティングした3次元微細セル構造光触媒フィルタの研究成果が報告されている。この技術は、紫外線ランプのみならず照明用の蛍光灯でもNOxを分解することができ、又この構造体は架橋部分が細いので光の透過性が高く、汚染物質との接触確率も高く、圧力損失も小さく、光触媒としては非常に優れたものである。 Furthermore, as these improvements, a silicon carbide-based heat-resistant ultra-lightweight porous material that maintains the shape of a sponge-like porous structure capable of obtaining a highly efficient photocatalytic action even with visible light, and a technology that can easily manufacture the same Has been proposed. (See Patent Document 3). Regarding the latter technique, research results of a three-dimensional fine cell structure photocatalytic filter in which a photocatalyst (titanium oxide) is coated on a three-dimensional Si / SiC porous ceramic having almost the same structure as a polyurethane sponge have been reported. This technology can decompose NOx not only in ultraviolet lamps but also in fluorescent lamps for illumination, and since this structure has a thin cross-linked part, it has high light permeability, high contact probability with contaminants, pressure The loss is small and it is very excellent as a photocatalyst.
また、本出願人は、ガラス成分を主体にした透光性の高い磁器質のスポンジ状の3次元多孔質セラミックに光触媒(酸化チタン)をコーティングした技術の研究成果も提案した(特許文献4参照)。
しかしながら、前述の技術は、まだ研究段階の途上にあり、装置として実用化させるにはまだ十分なものとはいえない。さらに効率を一層高めた実用的な装置が求められている。本出願人の提案になる前述の技術は、汚染物質を分解する上においては単体構成でそれなりの効果があることは実証されている。しかし、実用的で、廃液等で代表される汚染物質の含まれる流体を処理するにはさらに改良の余地があり、その開発が望まれていた。同一出願人はそのための開発努力を重ねており、本発明はこのような従来の問題点を解決するものであり、次の目的を達成した。 However, the above-described technology is still in the research stage and is not yet sufficient for practical use as a device. Further, there is a need for a practical device with further improved efficiency. It has been proved that the above-mentioned technique proposed by the present applicant has a certain effect in a single structure in decomposing a pollutant. However, there is room for further improvement in the treatment of a fluid containing a pollutant that is practical and represented by waste liquid and the like, and its development has been desired. The same applicant has made development efforts for that purpose, and the present invention solves such conventional problems, and has achieved the following object.
本発明の目的は、光触媒に対し汚染物質を含む流体の滞留経路を長くし、光触媒作用で高効率に汚染物質を含む流体の浄化を行う浄化装置の提供にある。 An object of the present invention is to provide a purification device that lengthens a staying path of a fluid containing a contaminant with respect to the photocatalyst and purifies the fluid containing the contaminant with high efficiency by a photocatalytic action.
本発明は、前記目的を達成するために次の手段をとる。
本発明1の流体浄化装置は、
表面に酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造体の3次元微細セル構造光触媒フィルタを有する浄化装置であって、
前記3次元微細セル構造光触媒フィルタを収納し汚染物質を含む流体を通過させ外部から光透過を可能とする容器と、
前記容器を通過する前記流体に光を照射させる光源体と、
前記容器に設けられ前記流体の流路を変え前記3次元微細セル構造光触媒フィルタの流体滞留経路を長くする通路手段とからなり、
前記3次元微細セル構造光触媒フィルタは、スポンジ状骨格を有するとともに炭素化時に熱分解する原型構造体に炭素源となる樹脂と、シリコン粉末、又はシリコン合金を含むスラリーを含浸させた後、
前記原型構造体を不活性雰囲気下で、800℃〜1300℃で前記樹脂を炭素化させて、更には、1300℃以上で反応焼結させて炭素化させて多孔質構造体を形成した3次元Si/SiC多孔質セラミックスに、前記酸化チタン皮膜をコーティングしたスポンジ状のフィルタであり、
このフィルタは、骨格の架橋太さの平均が1mm以下、気孔率が85容量%以上で、モル比(Si/SiC)が0.1〜4の範囲のシリコンと炭化ケイ素によって構成されており、
前記通路手段は、前記容器内に設けられ分割して配置された前記3次元微細セル構造光触媒フィルタの間を仕切る仕切部材であり、かつ、前記仕切部材は、分割された前記3次元微細セル構造光触媒フィルタ間に交互に設けられ、複数の穴を外径寄りに設けたリング体、複数の穴を内径寄りに設けたリング体であり、リング体に設けられた穴の位置は交互に180度ずらす位置に設けられている
ことを特徴とする。
The present invention takes the following means in order to achieve the object.
The fluid purification device of the
A purification apparatus having a photocatalytic filter having a three-dimensional fine cell structure of a sponge-like porous structure having a titanium oxide film formed on its surface,
A container that accommodates the photocatalytic filter having a three-dimensional fine cell structure, allows a fluid containing contaminants to pass therethrough, and allows light to be transmitted from the outside;
A light source body for irradiating the fluid passing through the container with light;
The passage means for changing the flow path of the fluid provided in the container and lengthening the fluid retention path of the three-dimensional fine cell structure photocatalytic filter;
The three-dimensional fine cell structure photocatalyst filter is impregnated with a slurry containing a resin serving as a carbon source and silicon powder or a silicon alloy in a prototype structure having a sponge-like skeleton and thermally decomposing during carbonization.
A three-dimensional structure in which the original structure is carbonized at 800 ° C. to 1300 ° C. in an inert atmosphere, and further, is carbonized by reaction sintering at 1300 ° C. or higher to form a porous structure. A sponge-like filter in which the titanium oxide film is coated on Si / SiC porous ceramics,
This filter is composed of silicon and silicon carbide having an average skeleton cross-linking thickness of 1 mm or less, a porosity of 85% by volume or more, and a molar ratio (Si / SiC) in the range of 0.1 to 4,
The passage means is a partition member that is provided in the container and that is divided and arranged between the three-dimensional micro cell structure photocatalytic filters, and the partition member is the divided three-dimensional micro cell structure provided alternately between photocatalytic filter, 180 a plurality of holes ring body provided on Ri outer径寄, Ri ring body der provided with a plurality of holes on the inner diameter near the position of the hole provided in the ring body alternately It is characterized by being provided at a position to be shifted .
本発明でいうスポンジ状多孔質構造体とは、互いに連通した多数の気孔を有する構造体をいう。一般にスポンジとは、発泡したポリウレタンであり、クッション、荷造り材、衝撃吸収材等に用いる構造をいう。ただし、本発明のスポンジ状多孔質構造体とはこのよう構造体を意味するが、本発明の素材はポリウレタンに限定されるものではない。 The sponge-like porous structure referred to in the present invention refers to a structure having a large number of pores communicating with each other. In general, a sponge is a foamed polyurethane and has a structure used for cushions, packing materials, impact absorbing materials, and the like. However, the sponge-like porous structure of the present invention means such a structure, but the material of the present invention is not limited to polyurethane.
以上説明したように、本発明は、光触媒に対しフィルタを分割小分けする、フィルタ間に仕切板を設けるなどして、汚染物質を含む流体の滞留経路、又は滞留時間を長くした。この結果、流体はフィルタを長く通過する構成になり、光源体の光照射に長くさらされることとなった。これにより、光触媒作用で高効率に汚染物質を含む流体の浄化を行うことが出来るようになった。 As described above, according to the present invention, the residence path or residence time of the fluid containing the pollutant is increased by dividing the filter with respect to the photocatalyst or by providing a partition plate between the filters. As a result, the fluid is configured to pass through the filter for a long time and is exposed to the light irradiation of the light source body for a long time. As a result, the fluid containing the pollutant can be purified with high efficiency by the photocatalytic action.
以下、本発明に関わる流体浄化装置について、図面をもとに詳細にその実施の形態を説明する。本実施の形態で処理される流体は、汚染物質を含む排気ガス等の気体、及び汚染水等の液体である。図1は、本発明の浄化装置の基本構成をなすものである。本発明の装置の理解を容易にするため、本発明に関わる浄化技術について説明する。 Hereinafter, embodiments of the fluid purification device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The fluid processed in the present embodiment is a gas such as exhaust gas containing a pollutant and a liquid such as polluted water. FIG. 1 shows the basic configuration of the purification apparatus of the present invention. In order to facilitate understanding of the apparatus of the present invention, a purification technique related to the present invention will be described.
[フィルタ]
本発明の浄化技術に使用するフィルタは、スポンジ状の多孔質構造であればどのようなものであってもよい。例えばこのフィルタは、可視光応答型3次元微細セル構造光触媒フィルターであって、気孔率が85%以上のスポンジ状多孔質構造体表面に、アナタース型の酸化チタン皮膜が形成されてなり、且つ、このスポンジ状多孔質構造体が、(a)炭素、並びに、シリコン及び又はシリコン合金、(b)シリコン、シリコン合金、炭素、からなる群より選ばれる少なくとも一種、並びに、炭化ケイ素、(c)シリコン、シリコン合金、炭素、炭化ケイ素、からなる群より選ばれる少なくとも一種、並びに、窒化ケイ素、(d)炭素、(e)チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、バラジウム、銀、白金、金、からなる群より選ばれる何れか一種の金属、並びに、炭素、からなる群より選ばれる何れか一種を含むスポンジ状多孔質構造(B)からなるものである。
[filter]
The filter used in the purification technique of the present invention may be any filter as long as it has a sponge-like porous structure. For example, this filter is a visible light responsive type three-dimensional fine cell structure photocatalytic filter, and an anatase-type titanium oxide film is formed on the surface of a sponge-like porous structure having a porosity of 85% or more, and This sponge-like porous structure comprises (a) carbon and at least one selected from the group consisting of silicon and / or a silicon alloy, (b) silicon, a silicon alloy, and carbon, and silicon carbide, (c) silicon. , Silicon alloy, carbon, silicon carbide, and at least one selected from the group consisting of silicon nitride, (d) carbon, (e) titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, ruthenium, rhodium Selected from the group consisting of any one metal selected from the group consisting of palladium, silver, platinum, gold, and carbon It is made of sponge-like porous structure (B) containing any one kind.
具体的には、例えば次のものが適用される。1つは、シリコンと炭素との反応焼結法(Si+C=SiC)とシリコンの溶融含浸法を組み合わせることにより、ポリウレタン製のスポンジがそのままの形状で作成された多孔質Si/SiCセラミックスである。この多孔質Si/SiCセラミックスは、加工性がよく、どのような形状にすることもできる。光の透過性がよく、光触媒の担体として優れている。なお、本実施の形態でいうスポンジとは、発泡したポリウレタンの素材であり、クッション、荷造り材、衝撃吸収材等に用いるものである。 Specifically, for example, the following is applied. One is a porous Si / SiC ceramic in which a polyurethane sponge is formed as it is by combining a silicon-carbon reactive sintering method (Si + C = SiC) and a silicon melt impregnation method. This porous Si / SiC ceramic has good workability and can be formed in any shape. It has good light permeability and is excellent as a carrier for photocatalysts. The sponge in the present embodiment is a foamed polyurethane material, and is used for cushions, packing materials, impact absorbing materials, and the like.
このフィルタを適用してNOxの分解実験を行った結果は、例えば、15ppmのNOxを1L/minで処理すると、殺菌灯、ブラックライトの紫外線ランプでは1回の処理でほぼ0ppmになり、高効率に分解することができた。さらに可視光の蛍光灯の場合も15ppmのNOxが5ppm以下になる結果を得ている。フィルタについて更に詳述すると、フィルタは、可視光応答型3次元微細セル構造光触媒フィルタで、3次元Si/SiC多孔質セラミックスに光触媒(酸化チタン)をコーティングしたスポンジ状の構造体である。 The result of the NOx decomposition experiment using this filter is, for example, that when 15 ppm of NOx is processed at 1 L / min, it becomes almost 0 ppm with a single treatment with a germicidal lamp or a black light ultraviolet lamp, resulting in high efficiency. Could be broken down into Further, in the case of a visible fluorescent lamp, 15 ppm NOx is obtained to be 5 ppm or less. The filter will be described in more detail. The filter is a visible light response type three-dimensional fine cell structure photocatalytic filter, which is a sponge-like structure in which a three-dimensional Si / SiC porous ceramic is coated with a photocatalyst (titanium oxide).
このフィルタは後述するが、リング状に分割され積層されて装置の容器に収容される。このフィルタは、骨格の架橋太さの平均が1mm以下、気孔率が85容量%以上で、炭素あるいはモル比(Si/C)が0.1〜2の範囲のシリコンと炭素、又はモル比(Si/SiC)が0.1〜4の範囲のシリコンと炭化ケイ素、によって構成されている。 Although this filter is mentioned later, it is divided | segmented into a ring shape and laminated | stacked, and is accommodated in the container of an apparatus. This filter has an average skeleton cross-linking thickness of 1 mm or less, a porosity of 85% by volume or more, and a carbon or molar ratio (Si / C) in the range of 0.1 to 2 and silicon to carbon or molar ratio ( Si / SiC) is composed of silicon and silicon carbide in the range of 0.1-4.
また、このフィルタのスポンジ状多孔質構造体は、酸化チタンを含有又は生成する溶液に浸漬し、乾燥させた後に酸化雰囲気下で、100℃〜800℃で焼成して製造される。更に、スポンジ状骨格を有するとともに炭素化時に熱分解する原型構造体に炭素源となる樹脂と、シリコン粉末、あるいはシリコン合金を含むスラリーを含浸させた後、この原型構造体を不活性雰囲気下で、800℃〜1300℃で炭素化させて、さらには、1300℃以上で反応焼結させるなどして炭素化させている。 In addition, the sponge-like porous structure of the filter is manufactured by immersing in a solution containing or generating titanium oxide and drying, followed by firing at 100 ° C. to 800 ° C. in an oxidizing atmosphere. Further, after impregnating a prototype structure having a sponge-like skeleton and thermally decomposing during carbonization with a slurry containing a resin as a carbon source and silicon powder or a silicon alloy, the prototype structure is placed under an inert atmosphere. The carbonization is performed by carbonizing at 800 ° C. to 1300 ° C. and further by reactive sintering at 1300 ° C. or higher.
あるいは、窒素雰囲気下においては、800℃〜1500℃で熱処理し炭素化とシリコンの窒化反応を行い、多孔質構造体を形成する。又別の例として、微細セル磁器質のものであってもよい。これは、磁器素地粉体を焼結することにより形成された磁器質のスポンジ状骨格を備え、この骨格の太さの平均が0.05mm以上1mm以下で気孔率が95%〜98%、且つ光透過率が8.5%/10mm〜10.0%/10mmの微細セル磁器質構造体であって、焼失可能な原型構造体に磁器素地粉体を含むスラリーを含浸させ、900℃〜1300℃で焼結して形成された微細セル磁器質構造体である。 Alternatively, in a nitrogen atmosphere, heat treatment is performed at 800 ° C. to 1500 ° C. to perform carbonization and silicon nitridation to form a porous structure. As another example, fine cell porcelain may be used. This comprises a porcelain sponge-like skeleton formed by sintering porcelain base powder, the average thickness of this skeleton is 0.05 mm to 1 mm, and the porosity is 95% to 98%, and It is a fine cell porcelain structure having a light transmittance of 8.5% / 10 mm to 10.0% / 10 mm, and impregnated with a slurry containing porcelain base powder in a burnable prototype structure, It is a fine cell porcelain structure formed by sintering at ° C.
磁器質の骨格により微細セルが多数つながった構成のスポンジ状骨格を容易に製造することができ、骨格部(3次元の網目状の骨格)の磁器質素材が半透明であるため構造全体の透光性に優れ、耐熱性、耐酸性が高く、安価、軽量の微細セル磁器質構造体である。900℃より低い焼成温度では脆くなるが、900℃以上で焼成するため磁器質の骨格1本の強度は低いが、スポンジ状骨格全体で大きな強度の得られるものである。 The sponge-like skeleton skeleton by microcellular of porcelain many tuna wishes structure can be easily manufactured, since porcelain material skeleton (3-dimensional reticulated skeleton) is translucent structure It is a fine cell porcelain structure that is excellent in overall translucency, high in heat resistance and acid resistance, inexpensive and lightweight. Although it becomes brittle at a firing temperature lower than 900 ° C., since it is fired at 900 ° C. or more, the strength of one porcelain skeleton is low, but a large strength can be obtained in the entire sponge-like skeleton.
焼成温度が1300℃以下であるので通常の加熱炉が使用できる。この例の他に、スラリーが磁器原料を粉砕した平均粒径5μm〜20μm、最大粒径100μmの磁器素地粉体に水を添加したスラリーを用いて作成された微細セル磁器質構造体であってもよく、さらに、流れの中に置かれて異物を濾別する磁器質フィルタ、前述の微細セル磁器質構造体に酸化チタンを被覆したフィルタ等の形態のものが適用される。 Since the firing temperature is 1300 ° C. or lower, a normal heating furnace can be used. In addition to this example, the slurry is a fine cell porcelain structure produced using a slurry obtained by adding water to a ceramic base powder having an average particle size of 5 μm to 20 μm and a maximum particle size of 100 μm obtained by pulverizing porcelain raw materials. In addition, a porcelain filter that is placed in a flow and filters out foreign substances, or a filter in which the above-described fine cell porcelain structure is coated with titanium oxide is applied.
その他、スポンジ状フィルタとして適用できるものは、一部前述しているが、アモルファス炭素、炭素+Si、炭素+Ti、炭素+SiC、炭素+窒化ケイ素等種々のもの、又はその組み合わせしたものがある。前述のように、フィルタはスポンジ状多孔質構造体3次元微細セル構造のものであればどのようなものであってもよい。一方、光源体としては、ブラックライトや殺菌灯、水銀ランプ等の紫外線ランプ、照明用の蛍光灯等が使用され、透過可能なガラス等を介して前述のフィルタに光を照射する。 Others that can be applied as a sponge filter have been described above, but there are various types such as amorphous carbon, carbon + Si, carbon + Ti, carbon + SiC, carbon + silicon nitride, or combinations thereof. As described above, the filter may be any filter as long as it has a sponge-like porous structure three-dimensional fine cell structure. On the other hand, a black light, a germicidal lamp, an ultraviolet lamp such as a mercury lamp, a fluorescent lamp for illumination, or the like is used as the light source body, and the filter is irradiated with light through a transmissive glass or the like.
[流体浄化装置]
次に、本発明の装置について説明する。図1は本発明の実施の形態例を示す全体構成の断面図である。図において、装置は基本的に容器1と光源体2を主構成にし、容器1の容器本体3端部に光源体2を挟みブロック7,8が固定されている。このブロック7,8は、容器1の蓋機能を有し流体の出入口を備えており、容器本体3の両端に固定されている。容器1は円筒状のもので、中央部には光透過可能な内管4を介しており、この内管4に光源体2が設けられている。内管4は、石英ガラスで、光源体2は、例えばUVランプである。
[Fluid purification device]
Next, the apparatus of the present invention will be described. FIG. 1 is a sectional view of the overall configuration showing an embodiment of the present invention. In the figure, the apparatus basically includes a
この容器1には、光源体2の周囲に容器本体3と内管4との間にフィルタ5が収納される構造になっている。このフィルタ5はドーナツ状の形状をしていて分割された構成である。従って、容器1には複数のフィルタ5が積層されて収納される。このフィルタ5は、酸化チタン皮膜が形成されたスポンジ状多孔質構造体で3次元微細セル構造を有した光触媒である。このフィルタ5は、目の粗さ等により種類の異なるものの成形が可能である。
The
本実施の形態は、この積層されたフィルタ5間に流体の後述する流路を構成する通路部材6を設けた構成になっている。容器本体3の一方の端部に設けられたブロック7には流体導入用の導入口7aが設けられ、他方のブロック8には流体排出用の排出口8aが設けられている。又、各ブロック7,8内には、流体の導入口7a及び排出口8aとフィルタ5間に、異物を除去する物理的フィルタ9が設けられている。
In the present embodiment, a
物理的フィルタ9は、固形物等の塵芥がフィルタ5内に浸入するのを防止している。フィルタ5と通路部材6が容器1に収納されると、これらブロック7,8が容器本体3に取り付けられ、フィルタ5を内管4との間で密閉して流体を流せる構成となる。流体は排気ガス等の気体、又は汚染水である。次に通路部材6の関係について詳述する。図2は、図1の通路部材6の部分を部分的に拡大し、模式的に示した部分断面図である。ここに示す通路部材6は、積層されるフィルタ5間を仕切る薄円板状の仕切板である。この仕切板は、例えばフッ素樹脂シート或いは薄いステンレス板である。
The
この仕切板は、外径の小さい仕切板6aと内径の大きい仕切板6bの2種類の仕切板構成になっていて、各々の仕切板6a,6bがフィルタ5間を1つおきに交互に仕切っている。この構成により一方の導入側のブロック7の導入口7aから流体を導入すると、流体は図に矢印で示すようにフィルタ5間を外径の小さい仕切板6aと内径の大きい仕切板6bの隙間を交互に、流体通路を形成しフィルタ5を蛇行しながら流れることになる。
This partition plate has two types of partition plate configurations, a
即ち、外径の小さい仕切板6aの場合は、この仕切板6aと容器本体3の壁面との間に隙間が生じ流体の通路となる。又、内径の大きい仕切板6bの場合は、この仕切板6bと内管4との間に隙間が生じ流体の通路となる。この構成によりブロック7の導入口7aから導入された流体、例えば排気ガス等は図の矢印に示すように最初のフィルタ5に流された後、外径の小さい仕切板6aと内径の大きい仕切板6bとを交互に曲折しながら次々と複数のフィルタ5を通過して流れていくことになる。このように蛇行させ流路を長くして流体を流すことは、流体を直進させて流すのに比し容器1内での滞留距離、及び時間が長くなり、流体に光源体2の光を多く照射させることになる。照射が増すと汚染物質の分解効率をより高めることになるのである。
That is, in the case of the
次に、第2の実施の形態を図3の模式図に示す。この例は、同一形状の仕切板6cに穴6dを設けた構成である。この穴6dは仕切板6cに1ヶ所設けているが、フィルタ5間に設置するときには、交互に穴6dの位置を180度ずらす。このことにより、図に示すように仕切板6cの一方の穴6dを通過した排気ガスは矢印のように仕切板6c周囲のフィルタ5を180度巡って通過し、次の仕切板6cの穴6dへ導かれる。
Next, a second embodiment is shown in the schematic diagram of FIG. In this example, a
この穴6dを通過した排気ガス等は再び180度位置のずれた穴6dに向かってフィルタ5内を通過する。このように流体は前述同様に長い経路をたどってフィルタ5を通過していくことになる。従ってこの場合も、前述同様に光源体2の光を多く照射させることができ浄化効果がある。尚、本実施の形態では穴6dを1つとしたが複数であってもよく、切り欠き状の溝で形成される穴であってもよい。
Exhaust gas or the like that has passed through the
次に第3の実施の形態を図4に示す。この例は、図3の変形例である。仕切板6eに外径寄りに複数の穴6fを設けたものと、内径寄りに複数の穴6gを設けたものを各々独立した仕切板6eとして、フィルタ5間に交互に設置するものである。この場合の穴6f、6gは小さいものになり、又フィルタ5が薄い場合に適用すると効果的である。流体の流れ状態は前述同様矢印で示すように流体は交互にこの穴を通って流れる。流体の流れ経路が長くなるので、光源体2の光の照射を多くすることができる。
Next, a third embodiment is shown in FIG. This example is a modification of FIG. A partition plate 6e provided with a plurality of
次に第4の実施の形態を図5〜図7に示す。図5は、光源体2の周囲に複数の透明容器10を配置させた構成を示す平面図である。図6は図5のX−X断面図で、図7は透明容器10の配列を示す展開図である。この例の場合は、フィルタ11は分割されて透明容器10に小分け収納されており、この透明容器10を複数個隣接させて光源体2の周囲に配置している。透明容器10は、本実施の形態においては、8本としているが、この本数には限定する必要はない。この透明容器10は石英ガラス管で、栓12はシリコン等の栓である。又、光源体2はUVランプである。この場合の流体の流れ方向は、図に示すように外部の供給体に接続する導入口を有する最初の透明容器10aに導かれた流体は各透明容器10の端部から次々と導入され、透明容器10内のフィルタ11を通過し隣接する次の透明容器10に導かれる。
Next, a fourth embodiment is shown in FIGS. FIG. 5 is a plan view showing a configuration in which a plurality of
流体は隣接している透明容器10を交互に矢印で示すように逆方向に流れる。この工程を繰り返しながら最後の透明容器10hに導かれる。最後の透明容器10hに導かれた流体はこの透明容器10hのフィルタ11を通過すると、浄化されて外部に排出される。この場合は小さく小分けした透明容器10に通路部材である栓12やホース13等のジョイント部品を接続させるようにした。ホース13は例えばシリコンチューブであり、栓12は例えばシリコン栓である。
The fluid flows in the opposite direction as indicated by arrows alternately in adjacent
この例は、流体をこのホース13を介して順次複数の透明容器10のフィルタ11を通過させることで、流体の通過流路を長くし光源体2の照射を多くさせるようにしたものである。前述の例は若干流体は拡散され、まばらになる傾向があるが、この例の場合は流体を定量的に確実に透明容器10を通過させることができる構成である。特に透明容器10を細く長い形状にすると効果的である。又、UVランプと石英ガラス管の本数及び設置の形状は、UVランプの周りに石英ガラスが設置されておればよく、その形態は幾通りも考えられる。例えば、中心に複数個のUVランプを設置し、その周りに石英ガラス管を置いても良く、また1本のUVランプを複数の石英ガラス管が囲む形態の複数個のUVランプと複数個の石英ガラス管の組み合わせでもよい。
In this example, the fluid is sequentially passed through the
この例は、前述の例に比し若干複雑になる傾向はあるが、効率よく浄化することができる。更にこの例では、透明容器10を光源体2の周囲に円形状に配置することで説明したが、透明容器10を展開図に示すような平坦な配置にしてもよい。この場合は、光源体2は蛍光灯を平面に並べた構成でもよく、又屋外の太陽光線を利用する構成も可能となる。
Although this example tends to be slightly more complicated than the previous example, it can be efficiently purified. Further, in this example, the
図8は、前述した実施の形態の変形例で、部分的に示した展開図であるが、隣接する透明容器10に対し流体の導入口と排出口を同向きの配置とした場合である。この場合ホース13等の長さは長くなる。透明容器10に対しての流体は矢印のように下方から上方へ流す流れにしている。これは、液体の場合気泡が容器内に滞留することを防ぐのによい。基本的にフィルタ11に対しての浄化効率は変わらない。
FIG. 8 is a development view partially shown as a modification of the above-described embodiment, and shows a case where the inlet and outlet of the fluid are arranged in the same direction with respect to the adjacent
図9もこの実施の形態例の変形例で部分的に示した展開図であるが、横に配置した例である。浄化効率はどちらも変わることはない。これら実施の形態例においては、透明容器10は長くなるので、縦置きにするか横置きにするか配置形態の選択は設置条件に応じて決定すればよい。又、実施の形態においては、直線形状の透明容器としたが、円形状の透明容器として光源体の周囲に重ねて配置するような構成でもよい。更に、螺旋形状の円形状の透明容器であってもよい。この場合栓は導入口と排出口のみあればよい。
FIG. 9 is also a development view partially shown as a modification of this embodiment, but is an example of being arranged horizontally. Neither purification efficiency will change. In these embodiments, the
次に第5の実施の形態を図10に示す。この実施の形態の図は、仕切板6hを螺旋形状にした構成図を示している。この例は容器本体3と内管4の間に螺旋形状の仕切板6hを設け、この仕切板6hの螺旋形状に沿って容器本体3と内管4の空間にフィルタ14を収納したものである。フィルタ14は細かく砕いたものを収納すればよい。この構成であると、流体は螺旋形状に沿って流れることになるので直線通過に比べ長い流路を確保でき、かつエネルギ損も他の実施の形態の構造に比して少ない、前述同様の効果が期待できる。螺旋のピッチを小さくすれば、流体の流路を長くすることができる。
以上、種々の例について説明したが、本発明は、本実施の形態に限定されないことはいうまでもない。
Next, a fifth embodiment is shown in FIG. The figure of this embodiment has shown the block diagram which made the
Although various examples have been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the present embodiment.
[実施例1]
図3、図4に示す流体浄化装置への適用例であって、3次元微細セル構造光触媒フィルタは、#20(1インチ当たり20セル個)のスポンジから作製した外径45mm、内径30mm、高さ30mmのドーナツ状のシリコンと炭化ケイ素とのスポンジ状セラミックスで形成され、これに光触媒のコーティングを施した3次元Si/SiC多孔質セラミックスフィルタである。これを内径45mm、長さ365mmのアクリルチューブに12個入れた。
[Example 1]
FIG. 3 is an example of application to the fluid purification apparatus shown in FIG. 4, and the three-dimensional fine cell structure photocatalytic filter has an outer diameter of 45 mm, an inner diameter of 30 mm, and a height of # 20 (20 cells per inch). This is a three-dimensional Si / SiC porous ceramics filter formed of sponge ceramics of doughnut-shaped silicon and silicon carbide having a thickness of 30 mm and coated with a photocatalyst. Twelve of these were put into an acrylic tube having an inner diameter of 45 mm and a length of 365 mm.
流体の通過手段として、フッ素樹脂製のシートを外径45mm、内径30mmのドーナツ状に加工して、直径4mmの穴を3つ並べて空け、ドーナツ状の3次元Si/SiC多孔質セラミックスフィルタの間に、交互に穴の位置が180度ずれるように設置した。ドーナツ状の3次元Si/SiC多孔質セラミックスフィルタの中心部に外径30mmの石英ガラス管を設置し、この石英ガラス管の中に光源体として15Wの殺菌灯(National殺菌灯GL-15(直径25.5mm))を設置した。 As a fluid passage means, a fluororesin sheet is processed into a donut shape with an outer diameter of 45 mm and an inner diameter of 30 mm, and three holes with a diameter of 4 mm are arranged side by side to form a space between the donut-shaped three-dimensional Si / SiC porous ceramic filters. In addition, the holes were alternately placed so that the positions of the holes were shifted by 180 degrees. A quartz glass tube with an outer diameter of 30 mm is installed in the center of a doughnut-shaped three-dimensional Si / SiC porous ceramic filter, and a 15 W germicidal lamp (National germicidal lamp GL-15 (diameter 25.5 mm)).
3次元Si/SiC多孔質セラミックスフィルタの体積は、約323mlである。蒸留水を用いて2.5ppmの濃度にした浄化対象のオレンジII(色素)の着色度は406であった。着色度は、流量50ml/minでは51、流量100ml/minでは140となった。着色度の測定は、日本電色工業(株)NDR2000型着色度・濁度・色度座標測定器を使用した(工場排水試験方法(JIS K 0101、JIS K 0102に準拠)。この測定器で測定した着色度減少率を計算すると、流量50ml/minでは87%、流量100ml/minでは66%となる。 The volume of the three-dimensional Si / SiC porous ceramic filter is about 323 ml. The degree of coloring of Orange II (pigment) to be purified, which was adjusted to a concentration of 2.5 ppm using distilled water, was 406. The coloring degree was 51 at a flow rate of 50 ml / min and 140 at a flow rate of 100 ml / min. For the measurement of the coloring degree, Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. NDR2000 type coloring degree / turbidity / chromaticity coordinate measuring instrument was used (factory drainage test method (conforming to JIS K 0101, JIS K 0102)). When the measured coloring degree reduction rate is calculated, it is 87% at a flow rate of 50 ml / min and 66% at a flow rate of 100 ml / min.
[実施例1の比較例]
実施例1の比較例は、前述の実施例1の構成に対し、フッ素樹脂シートを設置しない条件で実施例1と同じ実験を行ったものである。蒸留水を用いて2.5ppmの濃度にした浄化対象のオレンジII(色素)の着色度は406であった。着色度は、流量50ml/minでは190、流量100ml/minでは205となった。着色度減少率を計算すると、流量50ml/minでは53%、流量100ml/minでは50%となる。この結果によれば、実施例1の場合の着色度の低下が大きく示され、通路部材の設置の効果を示している。
[Comparative Example of Example 1]
In the comparative example of Example 1, the same experiment as that of Example 1 was performed on the configuration of Example 1 described above under the condition that no fluororesin sheet was installed. The degree of coloring of Orange II (pigment) to be purified, which was adjusted to a concentration of 2.5 ppm using distilled water, was 406. The coloring degree was 190 at a flow rate of 50 ml / min and 205 at a flow rate of 100 ml / min. When the coloring degree reduction rate is calculated, it is 53% at a flow rate of 50 ml / min and 50% at a flow rate of 100 ml / min. According to this result, the fall of the coloring degree in the case of Example 1 is shown largely, and the effect of installation of the passage member is shown.
[実施例2]
図5〜図9に示す適用例であって、3次元微細セル構造光触媒フィルタは、#20(1インチ当たり20セル個)のスポンジから作製した長さ約30mmの円柱状のシリコンと炭化ケイ素とのスポンジ状セラミックスで形成され、この外径は内径13mmの石英ガラス管にちょうど入るように加工された光触媒のコーティングを施した3次元Si/SiC多孔質セラミックスフィルタである。これを光透過を可能とする容器である外径16mm、内径13mm、長さ430mmの石英ガラス管に約14個入れた。
[Example 2]
In the application example shown in FIGS. 5 to 9, the three-dimensional fine cell structure photocatalytic filter is composed of cylindrical silicon and silicon carbide having a length of about 30 mm made from # 20 (20 cells per inch) sponge. This is a three-dimensional Si / SiC porous ceramics filter coated with a photocatalyst that has been processed to fit into a quartz glass tube having an inner diameter of 13 mm. About 14 of these were placed in a quartz glass tube having an outer diameter of 16 mm, an inner diameter of 13 mm, and a length of 430 mm, which is a container allowing light transmission.
石英ガラス管の両端は通過手段のチューブを付けたシリコン栓で蓋をした。光源体である15Wの殺菌灯(外径25.5mm)の周りに接するように、この石英ガラス管を8本巻き付け、その上に厚さ0.1mmのステンレス板を反射板になるように巻き付け、横置きに設置した。3次元Si/SiC多孔質セラミックスフィルタの体積は、約446mlである。各々の石英管チューブに順次液体が流れるように通過部材のチューブで連結し、蒸留水を用いて2.5ppmの濃度にした浄化対象のオレンジII(色素)の流体を、500ml/minから100ml/minの流速で流して、色素の分解実験を行い、着色度を測定した。 Both ends of the quartz glass tube were covered with a silicon stopper provided with a tube for passing means. Eight quartz glass tubes are wound around the 15W germicidal lamp (outer diameter: 25.5 mm), which is a light source, and a stainless steel plate with a thickness of 0.1 mm is wound on the quartz glass tube as a reflector. , Installed horizontally. The volume of the three-dimensional Si / SiC porous ceramic filter is about 446 ml. The liquid of orange II (pigment) to be purified, which is connected to each quartz tube tube with a tube of a passing member so that liquid flows sequentially, and is made to have a concentration of 2.5 ppm using distilled water, is changed from 500 ml / min to 100 ml / min. The dye was allowed to flow at a flow rate of min to conduct a dye decomposition experiment, and the degree of coloring was measured.
浄化対象の2.5ppmの原液の着色度は377であった。着色度は、流量500ml/minでは284、400ml/minでは258、300ml/minでは219、200ml/minでは161、100ml/minでは73、となった。着色度減少率を計算すると、流量500ml/minでは25%、400ml/minでは32%、300ml/minでは42%、200ml/minでは57%、100ml/minでは81%となる。 The coloring degree of the 2.5 ppm stock solution to be purified was 377. The coloring degree was 284 at a flow rate of 500 ml / min, 258 at 400 ml / min, 219 at 300 ml / min, 161 at 200 ml / min, and 73 at 100 ml / min. When the coloring degree reduction rate is calculated, it is 25% at a flow rate of 500 ml / min, 32% at 400 ml / min, 42% at 300 ml / min, 57% at 200 ml / min, and 81% at 100 ml / min.
[実施例3]
実施例2の装置を縦向きに設置して、実施例2と同じ実験を行い着色度を測定した。結果は、浄化対象の2.5ppmの原液の着色度は387であった。着色度は、流量500ml/minでは292、400ml/minでは270、300ml/minでは233、200ml/minでは177、100ml/minでは86、となった。着色度減少率を計算すると、流量500ml/minでは25%、400ml/minでは30%、300ml/minでは40%、200ml/minでは54%、100ml/minでは78%となる。結果的には、横置きの場合とほぼ同じである。
[Example 3]
The apparatus of Example 2 was installed vertically and the same experiment as in Example 2 was performed to measure the degree of coloring. As a result, the coloring degree of the 2.5 ppm stock solution to be purified was 387. The coloring degree was 292 at a flow rate of 500 ml / min, 270 at 400 ml / min, 233 at 300 ml / min, 177 at 200 ml / min, and 86 at 100 ml / min. When the coloring degree reduction rate is calculated, it is 25% at a flow rate of 500 ml / min, 30% at 400 ml / min, 40% at 300 ml / min, 54% at 200 ml / min, and 78% at 100 ml / min. As a result, it is almost the same as the case of horizontal installation.
[実施例4−1]
15Wの殺菌灯3本を互いに接するように設置し、その周りを実施例2で用いた石英ガラス管を8本、殺菌灯に接するように巻き付け、その上をステンレス板で巻き、横型に設置した。各々の石英ガラスチューブに順次液体が流れるようにチューブで連結し、蒸留水を用いて2.5ppmの濃度にしたオレンジII(色素)を、500ml/minから100ml/minの流速で流して、色素の分解実験を行い、着色度を測定した。
[Example 4-1]
Three 15W germicidal lamps were installed so as to contact each other, and the surrounding quartz glass tubes used in Example 2 were wound so as to be in contact with the germicidal lamps, and the top was wound with a stainless steel plate and installed horizontally. . Each quartz glass tube is connected with a tube so that the liquid flows sequentially, and orange II (pigment) having a concentration of 2.5 ppm using distilled water is flowed at a flow rate of 500 ml / min to 100 ml / min. A decomposition experiment was conducted to measure the degree of coloring.
結果は、浄化対象の流体として2.5ppmの原液の着色度は387であった。着色度は、流量500ml/minでは251、400ml/minでは219、300ml/minでは173、200ml/minでは123、100ml/minでは28、となった。着色度減少率を計算すると、流量500ml/minでは35%、400ml/minでは43%、300ml/minでは55%、200ml/minでは68%、100ml/minでは93%となる。実施例2より殺菌灯の数を多くすることにより、浄化能が高くなることが分かる。 As a result, the coloring degree of the 2.5 ppm stock solution as a fluid to be purified was 387. The coloring degree was 251 at a flow rate of 500 ml / min, 219 at a flow rate of 400 ml / min, 173 at 300 ml / min, 123 at 200 ml / min, and 28 at 100 ml / min. When the coloring degree reduction rate is calculated, it is 35% at a flow rate of 500 ml / min, 43% at 400 ml / min, 55% at 300 ml / min, 68% at 200 ml / min, and 93% at 100 ml / min. It can be seen that the purification ability is increased by increasing the number of germicidal lamps as compared with Example 2.
[実施例4−2]
実施例2で用いた石英ガラス管8本を2本ずつ一辺になるように十字形に設置し、15Wの殺菌灯を石英ガラス管のL字部分に接するように4本並べ、各々の殺菌灯の外周りに更に4本の石英ガラス管を追加して隙間なく覆われるように、計24本の石英ガラス管を殺菌灯に接する様に巻き付け、横型に設置した。殺菌灯は4本、石英ガラス管は24本である。各々の石英管チューブに順次液体が流れる様にチューブで連結し、蒸留水を用いて2.5ppmの濃度にしたオレンジII(色素)を、500ml/minから200ml/minの流速で流して、色素の分解実験を行い、着色度を測定した。
[Example 4-2]
Eight quartz glass tubes used in Example 2 were installed in a cross shape so that two of them were on one side, and four 15 W germicidal lamps were arranged so as to be in contact with the L-shaped portion of the quartz glass tube. A total of 24 quartz glass tubes were wound so as to be in contact with the germicidal lamp so as to be covered with no gaps by adding four more quartz glass tubes around the outer periphery of the tube, and installed horizontally. There are 4 germicidal lamps and 24 quartz glass tubes. Each quartz tube tube is connected with a tube so that liquid flows sequentially, and orange II (pigment) having a concentration of 2.5 ppm using distilled water is flowed at a flow rate of 500 ml / min to 200 ml / min. A decomposition experiment was conducted to measure the degree of coloring.
2.5ppmの原液の着色度は384であった。着色度は、流量500ml/minでは120、400ml/minでは78、300ml/minでは27、200ml/minでは4となり、著しい浄化能を示した。着色度減少率を計算すると、流量500ml/minでは69%、400ml/minでは80%、300ml/minでは93%、200ml/minでは99%となる。 The coloring degree of the 2.5 ppm stock solution was 384. The coloring degree was 120 at a flow rate of 500 ml / min, 78 at 400 ml / min, 27 at 300 ml / min, and 4 at 200 ml / min. When the coloring degree reduction rate is calculated, it is 69% at a flow rate of 500 ml / min, 80% at 400 ml / min, 93% at 300 ml / min, and 99% at 200 ml / min.
[実施例2の比較例1]
実施例2の比較例1は、実施例2との比較をするため、実施例1の比較例と同じ装置を用いて、処理する液体の流量を実施例2と同じ条件で行ったものである。500ml/minから100ml/minまで、蒸留水を用いて2.5ppmの濃度にしたオレンジII(色素)の着色度の測定を行った。2.5ppmの原液の着色度は390であった。着色度は、流量500ml/minでは331、400ml/minでは320、300ml/minでは296、200ml/minでは266、100ml/minでは200となった。
[Comparative Example 1 of Example 2]
In Comparative Example 1 of Example 2, in order to make a comparison with Example 2, the same apparatus as that of Comparative Example of Example 1 was used, and the flow rate of the liquid to be processed was performed under the same conditions as in Example 2. . From 500 ml / min to 100 ml / min, the degree of coloration of Orange II (pigment) having a concentration of 2.5 ppm using distilled water was measured. The coloring degree of the 2.5 ppm stock solution was 390. The coloring degree was 331 at a flow rate of 500 ml / min, 320 at 400 ml / min, 296 at 300 ml / min, 266 at 200 ml / min, and 200 at 100 ml / min.
着色度減少率を計算すると、流量500ml/minでは15%、400ml/minでは18%、300ml/minでは24%、200ml/minでは32%、100ml/minでは49%となる。この結果によれば、15Wの殺菌灯を1本用いた着色度減少率は、実施例2の場合の方がこの比較例1の場合より着色度の低下が大きく示されている。これは実施例2の場合、処理される液体が流れる流路の経路が長いことから、流路の効果を示している。
[実施例2の比較例2]
実施例2の比較例2は、実施例2と同じく15Wの殺菌灯を1本用いた実験であるが、実施例2の比較例1とスポンジの体積を同じ位にするために、石英ガラス管6本にして、実施例2と同じ実験を行ったものである。スポンジ状セラミックスの体積は、約334mlである。2.5ppmの原液の着色度は388であった。着色度は、流量500ml/minでは307、400ml/minでは286、300ml/minでは254、200ml/minでは200、100ml/minでは112となった。
When the coloring degree reduction rate is calculated, it is 15% at a flow rate of 500 ml / min, 18% at 400 ml / min, 24% at 300 ml / min, 32% at 200 ml / min, and 49% at 100 ml / min. According to this result, as for the coloring degree reduction rate using one 15 W germicidal lamp, the lowering of the coloring degree is greater in the case of Example 2 than in the case of Comparative Example 1. In the case of Example 2, this shows the effect of the flow path because the path of the flow path through which the liquid to be processed flows is long.
[Comparative Example 2 of Example 2]
Comparative Example 2 of Example 2 is an experiment using one 15 W germicidal lamp as in Example 2. In order to make the volume of the sponge the same as that of Comparative Example 1 of Example 2, a quartz glass tube The same experiment as in Example 2 was performed using six. The volume of the sponge ceramic is about 334 ml. The coloring degree of the 2.5 ppm stock solution was 388. The coloring degree was 307 at a flow rate of 500 ml / min, 286 at 400 ml / min, 254 at 300 ml / min, 200 at 200 ml / min, and 112 at 100 ml / min.
着色度減少率を計算すると、流量500ml/minでは21%、400ml/minでは26%、300ml/minでは35%、200ml/minでは48%、100ml/minでは71%となり、15Wの殺菌灯を1本用いた着色度減少率は、光触媒フィルタの体積(光触媒の量)が同じでも、比較例2の方が比較例1より流通経路が長いことから、流通経路を長くした方が、効果が高いことが分かる。 The color reduction rate is calculated as 21% at a flow rate of 500 ml / min, 26% at 400 ml / min, 35% at 300 ml / min, 48% at 200 ml / min, 71% at 100 ml / min. The reduction rate of the coloring degree used for one is that even if the volume of the photocatalyst filter (the amount of the photocatalyst) is the same, the flow path of Comparative Example 2 is longer than that of Comparative Example 1, and therefore the effect of increasing the flow path is more effective. I understand that it is expensive.
[実施例5]
図2に示す適用例であって、容器に、3次元微細セル構造光触媒フィルタとして外径65mm、内径30mm、高さ27mmのリング状磁器質構造体フィルタ(図2の5に相当)を14個使用し、外径54mm、内径30mm、厚さ0.2mmの通路部材(図2の6aに相当)と、外径65mm、内径43mm、厚さ0.2mmの通路部材(図2の6bに相当)とを交互に積層し、中心に15Wの殺菌灯を設置した。この容器に、浄化対象の溶液として2.5ppmに調整した有機色素オレンジII溶液(着色度:380)を流速100ml/分〜500ml/分と変化させ流し、リング状磁器質構造体フィルタ通過後の着色度を測定した。その結果は表1に示す。
[Example 5]
In the application example shown in FIG. 2, 14 ring-shaped porcelain structure filters (corresponding to 5 in FIG. 2) having an outer diameter of 65 mm, an inner diameter of 30 mm, and a height of 27 mm as three-dimensional fine cell structure photocatalytic filters are provided in the container. A passage member having an outer diameter of 54 mm, an inner diameter of 30 mm, and a thickness of 0.2 mm (corresponding to 6a in FIG. 2) and a passage member having an outer diameter of 65 mm, an inner diameter of 43 mm, and a thickness of 0.2 mm (corresponding to 6b in FIG. 2) Are alternately stacked, and a 15 W germicidal lamp is installed at the center. In this container, an organic dye orange II solution (coloring degree: 380) adjusted to 2.5 ppm as a solution to be purified is allowed to flow at a flow rate of 100 ml / min to 500 ml / min, and after passing through the ring-shaped porcelain structure filter. The degree of coloring was measured. The results are shown in Table 1.
[実施例5の比較例]
前述の実施例5の構成に対し、通路部材を設置しない条件で実施例5と同じ実験を行った。測定結果は表1に示す。
この結果によれば、実施例5の場合の着色度の低下が大きく示され、通路部材の設置の効果を示している。
The same experiment as in Example 5 was performed on the configuration of Example 5 described above under the condition that no passage member was installed. The measurement results are shown in Table 1.
According to this result, the fall of the coloring degree in the case of Example 5 is shown largely, and the effect of installation of the passage member is shown.
[実施例6]
図2に示す適用例であって、容器に、3次元微細セル構造光触媒フィルタとして外径65mm、内径30mm、高さ27mmのリング状磁器質構造体フィルタ(図2の5に相当)を14個使用し、外径54mm、内径30mm、厚さ0.2mmの通路部材(図2の6aに相当)と、外径65mm、内径43mm、厚さ0.2mmの通路部材(図2の6bに相当)とを交互に積層し、中心に15Wの殺菌灯を設置した。この容器に、浄化対象の溶液として2.5ppmに調整した有機色素オレンジII溶液(着色度:380)2Lを流速500ml/分で繰り返し流した。20分後から20分おきに100分後まで通過溶液を採取して、リング状磁器質構造体フィルタ通過後の着色度を測定した。その結果は表2に示す。
[Example 6]
In the application example shown in FIG. 2, 14 ring-shaped porcelain structure filters (corresponding to 5 in FIG. 2) having an outer diameter of 65 mm, an inner diameter of 30 mm, and a height of 27 mm as three-dimensional fine cell structure photocatalytic filters are provided in the container. A passage member having an outer diameter of 54 mm, an inner diameter of 30 mm, and a thickness of 0.2 mm (corresponding to 6a in FIG. 2) and a passage member having an outer diameter of 65 mm, an inner diameter of 43 mm, and a thickness of 0.2 mm (corresponding to 6b in FIG. 2) Are alternately stacked, and a 15 W germicidal lamp is installed at the center. In this container, 2 L of an organic dye orange II solution (coloring degree: 380) adjusted to 2.5 ppm as a solution to be purified was repeatedly flowed at a flow rate of 500 ml / min. The passing solution was collected from 20 minutes to 100 minutes every 20 minutes, and the degree of coloring after passing through the ring-shaped porcelain structure filter was measured. The results are shown in Table 2.
[実施例6の比較例]
前述の実施例6の構成に対し、通路部材を設置しない条件で実施例6と同じ実験を行った。測定結果は表2に示す。この結果によれば、実施例6の場合の着色度の低下が大きく示され、通路部材の設置の効果を示している。
The same experiment as in Example 6 was performed on the configuration of Example 6 described above under the condition that no passage member was installed. The measurement results are shown in Table 2. According to this result, the fall of the coloring degree in the case of Example 6 is shown largely, and the effect of installation of the passage member is shown.
1…容器
2…光源体
3…容器本体
4…内管
5、11…フィルタ
6…通路部材
7、8…ブロック
10…透明容器
13…ホース
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記3次元微細セル構造光触媒フィルタを収納し汚染物質を含む流体を通過させ外部から光透過を可能とする容器と、
前記容器を通過する前記流体に光を照射させる光源体と、
前記容器に設けられ前記流体の流路を変え前記3次元微細セル構造光触媒フィルタの流体滞留経路を長くする通路手段とからなり、
前記3次元微細セル構造光触媒フィルタは、スポンジ状骨格を有するとともに炭素化時に熱分解する原型構造体に炭素源となる樹脂と、シリコン粉末、又はシリコン合金を含むスラリーを含浸させた後、
前記原型構造体を不活性雰囲気下で、800℃〜1300℃で前記樹脂を炭素化させて、更には、1300℃以上で反応焼結させて炭素化させて多孔質構造体を形成した3次元Si/SiC多孔質セラミックスに、前記酸化チタン皮膜をコーティングしたスポンジ状のフィルタであり、
このフィルタは、骨格の架橋太さの平均が1mm以下、気孔率が85容量%以上で、モル比(Si/SiC)が0.1〜4の範囲のシリコンと炭化ケイ素によって構成されており、
前記通路手段は、前記容器内に設けられ分割して配置された前記3次元微細セル構造光触媒フィルタの間を仕切る仕切部材であり、かつ、前記仕切部材は、分割された前記3次元微細セル構造光触媒フィルタ間に交互に設けられ、複数の穴を外径寄りに設けたリング体、複数の穴を内径寄りに設けたリング体であり、リング体に設けられた穴の位置は交互に180度ずらす位置に設けられている
ことを特徴とする流体浄化装置。 A purification apparatus having a photocatalytic filter having a three-dimensional fine cell structure of a sponge-like porous structure having a titanium oxide film formed on its surface,
A container that accommodates the photocatalytic filter having a three-dimensional fine cell structure, allows a fluid containing contaminants to pass therethrough, and allows light to be transmitted from the outside;
A light source body for irradiating the fluid passing through the container with light;
The passage means for changing the flow path of the fluid provided in the container and lengthening the fluid retention path of the three-dimensional fine cell structure photocatalytic filter;
The three-dimensional fine cell structure photocatalyst filter is impregnated with a slurry containing a resin serving as a carbon source and silicon powder or a silicon alloy in a prototype structure having a sponge-like skeleton and thermally decomposing during carbonization.
A three-dimensional structure in which the original structure is carbonized at 800 ° C. to 1300 ° C. in an inert atmosphere, and further, is carbonized by reaction sintering at 1300 ° C. or higher to form a porous structure. A sponge-like filter in which the titanium oxide film is coated on Si / SiC porous ceramics,
This filter is composed of silicon and silicon carbide having an average skeleton cross-linking thickness of 1 mm or less, a porosity of 85% by volume or more, and a molar ratio (Si / SiC) in the range of 0.1 to 4,
The passage means is a partition member that is provided in the container and that is divided and arranged between the three-dimensional micro cell structure photocatalytic filters, and the partition member is the divided three-dimensional micro cell structure provided alternately between photocatalytic filter, 180 a plurality of holes ring body provided on Ri outer径寄, Ri ring body der provided with a plurality of holes on the inner diameter near the position of the hole provided in the ring body alternately A fluid purification device, wherein the fluid purification device is provided at a position to be shifted .
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