JPH09155337A - 揮発性有機化合物の分解除去装置及び方法 - Google Patents

揮発性有機化合物の分解除去装置及び方法

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JPH09155337A
JPH09155337A JP7320633A JP32063395A JPH09155337A JP H09155337 A JPH09155337 A JP H09155337A JP 7320633 A JP7320633 A JP 7320633A JP 32063395 A JP32063395 A JP 32063395A JP H09155337 A JPH09155337 A JP H09155337A
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JP
Japan
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volatile organic
decomposing
organic compound
titanium oxide
organic compounds
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JP7320633A
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English (en)
Inventor
Yutaka Yamazaki
裕 山崎
Masayuki Murabayashi
眞行 村林
Shigeru Katsumata
茂 勝又
Kenji Shiozawa
健児 塩澤
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Adeka Engineering and Construction Co Ltd
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Adeka Engineering and Construction Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】光触媒を用いてトリハロメタン等の揮発性有機
化合物を効率よく分解除去する工業的な手法を確立す
る。 【解決手段】処理すべき揮発性有機化合物を含んだ原水
はまず、光反応ユニット1の外管4の入口5に導かれ、
紫外線ランプ2からの紫外線の照射を受けつつ光反応ユ
ニット1の内管2と外管4との間に形成されたドーナツ
状断面の液流路を通って出口側に流通する。このとき、
処理用液は酸化チタン光触媒を構成する酸化チタン被覆
ガラス繊維織布3の間隙を縫ってかつ内管2を構成する
紫外線ランプからの紫外線を浴びつつ出口側に流通す
る。これによって、処理液中の有害な揮発性有機化合物
は効率良く光分解される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、揮発性有機化合物
たとえばトリハロメタンの分解除去装置及びその方法に
関し、特に光触媒を用いて揮発性有機化合物を分解除去
する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】トリハロメタンなどの人体に有害な揮発
性有機化合物の分解除去技術は従来から研究されてい
る。特に、環境基準、排水基準、水道水質基準、土壌の
汚染にかかる環境基準などにおいて有機塩素化合物の1
0品目が有害物質として指定されたことにより揮発性有
機化合物の分解除去について工業的な応用技術が、数年
前から本格化している。従来の有機塩素化合物の分解技
術には以下のようなものがある。 1)熱分解による分解方法 気相で活性炭などに吸着した有機塩素化合物を蒸気など
で脱着して950℃で熱分解する方法や直接触媒存在下
で350℃で分解する方法がある。 2)光化学的分解方法 気相で短波長の紫外線(185nm)で光化学的に分解
する方法、水系で中圧紫外線により光化学的に分解する
方法、水系でオゾン紫外線併用により光化学的に分解す
る方法、水系でオゾン紫外線併用により光化学的に分解
する方法が知られている。 3)光触媒を利用する方法 光触媒を利用し、気相で長波紫外線(354nm)で光
化学的に分解する方法、水系でTi光触媒を利用して紫
外線により光化学的に分解する方法、Fe光触媒を利用
して紫外線により光化学的に分解する等が知られてい
る。
【0003】その他、微生物を使用して分解する方法も
研究されている。しかし、従来の方法では、分解あるい
は除去効率が悪く、装置が大型化するという欠点があっ
た。
【0004】
【解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑みて構
成されたもので、本発明が解決すべき課題は光触媒を用
いてトリハロメタン等の揮発性有機化合物を効率よく分
解除去する工業的な手法を確立することである。すなわ
ち、本発明の目的は、揮発性有機化合物を効率良く分解
除去できる揮発性有機化合物の分解除去方法及び高分解
効率を達成することによって小型化された揮発性有機化
合物の分解除去装置、特に揮発性有機化合物の連続処理
に好適の分解除去装置及び方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
は以下の通りである。すなわち本発明にかかる揮発性有
機化合物の分解除去装置は、揮発性有機化合物を含む液
が流通する流通路と、該流通路内に配置され、流通路内
を流通する前記揮発性有機化合物を含む液に紫外線を照
射する紫外線照射手段と、該紫外線照射手段の周囲に設
けられた触媒手段とを備えたことを特徴とする。この場
合において、好ましくは、前記触媒手段が酸化チタンを
含有する被膜を形成したガラス繊維織布からなる。前記
触媒手段における酸化チタンの量はガラス繊維の量に対
して約3.0wt%乃至15wt%であるのが望まし
い。また、前記触媒手段の厚さは約0.2mm乃至0.
6mmが好適である。この場合において、酸化チタンを
含有する被膜の厚さは約0.2μm乃至1.0μmの範
囲が適当である。さらに温度条件としては、前記触媒手
段の運転温度の範囲が約5℃から30℃であることが好
ましい。
【0006】触媒と処理液との接触時間に関しては、揮
発性有機化合物を含む液が前記触媒手段における反応時
間が約30分乃至2時間の範囲が望ましい。別の観点で
は、上記紫外線照射手段の出力が1000W/m3 乃至
4000W/m3 の範囲が好ましい。本発明の別の好ま
しい態様では、所定の波長の紫外線を発生する手段を用
意し、該紫外線を発生する手段の周囲を酸化チタン光触
媒で覆い、該紫外線を発生する手段から紫外線が発生し
ている状態において揮発性有機化合物を含む液を前記酸
化チタン光触媒と接触させつつ前記紫外線を発生する手
段の周囲を流通させ、これによって前記液中の揮発性有
機化合物を光分解することを特徴とする揮発性有機化合
物の分解除去方法が提供される。
【0007】
【発明を実施するための形態】以下、本発明の実施の形
態について図面を参照しつつ説明する。図1には、本発
明にかかる揮発性有機化合物の分解除去装置を含む水処
理装置1の概略断面図が示されている。本発明にかかる
揮発性有機ハロゲン化合物の分解除去装置を含む水処理
装置1は、光反応ユニットから構成されている。図示の
水処理装置すなわち光反応ユニット1は、全長が500
mmの細長い2重管構造の円筒形状をしている。2重管
の内管2は、円筒状の紫外線ランプから構成されてお
り、その機構は公知であり、かつ本発明の特徴をなすも
のではないので詳細な説明は省略する。図示の紫外線ラ
ンプすなわち内管2の径は、34mmで長さ350mm
の市販の紫外線ランプが用いてある。紫外線ランプの外
周は、ほぼ全面にわたって酸化チタン被覆ガラス繊維織
布3で覆われている。そして、その酸化チタン被覆ガラ
ス繊維織布3で覆われた紫外線ランプは、さらに両端に
フランジ7、8を有する大径の外管4に挿入されて2重
管構造になっている。この2重管構造の外管4は本例で
は、50mm径のSUS304の鋼管で構成されてい
る。光反応ユニット1の上端には、上記外管4の上部フ
ランジと組み合わされる相フランジが設けられている。
この相フランジ9は紫外線ランプ2を支持しており、そ
の中央には、紫外線ランプが挿入される開口10が設け
られている。紫外線ランプ2は、この開口10を介して
外管4の内部に挿入されて外管4の下部まで到達してい
る。紫外線ランプの上端には電源端子が設けられるので
これを保護するための保護カバー11が取り付けられて
いる。
【0008】外管4の下端のフランジ8には盲フランジ
12が組み合わされて密封状態にされている。外管4の
周壁の下部には、揮発性有機化合物を含む処理用液を導
入するための液入口5が設けられ、上部周壁には液出口
6が設けられる。入口5から導入された処理液は、内管
2すなわち紫外線ランプと外管4との間のドーナツ状断
面空間を入口5から出口6の方に向かって流通する。こ
の際処理用液は、紫外線ランプ2からの紫外線を浴びな
がらかつ酸化チタン被覆ガラス繊維織布3に接触しつつ
出口側に移動する際に光分解され、これによって無害化
される。この分解反応のメカニズムの詳細については必
ずしも明確になってはいないが水分が紫外線を受けると
酸化チタンが光触媒として機能してOHラジカルが発生
し、このOHラジカルが揮発性有機化合物に作用してこ
れを分解するものと考えられている。したがって、処理
用液は、流通する際に紫外線を浴びて酸化チタン光触媒
によって発生したOHラジカルとの接触が極力促進され
るように上記の内管2と外管4の間を流通するように構
成される。この目的において、内管2と外管4の直径の
差が大きすぎると、酸化チタン被覆ガラス繊維織布3に
おける光触媒と接触しないで流路を通りぬける処理用液
の量が多くなり、したがって、揮発性有機化合物の分解
率が低下する。また、内管と外管の直径の差が小さくな
りすぎると、十分な処理用液の流路断面が確保できなく
なり、圧力損失が大きくなるという別の問題が生じる。
【0009】本例では、外管4の径は50mm、内管2
の径は34mmであり、内管2と外管4の径の比は、約
1.2〜2.0程度の範囲が好ましいと考えられる。そ
して、この条件で処理用液が光反応ユニット1を通過す
る時間は、約30分ないし2時間の範囲が望ましい。通
過時間が速すぎると処理用液に含まれる揮発性有機化合
物の分解反応が十分に行われるまえに光反応ユニット1
から排出されてしまう恐れがある。また、通過時間が長
いと揮発性有機化合物の分解反応が飽和してした後を光
反応ユニット内に止まることとなり、処理能率が低下す
る。酸化チタン被覆ガラス繊維織布3において、酸化チ
タンの量はガラス繊維の量に対して約3.0wt%乃至
15wt%であるのが望ましい。酸化チタン被覆が少な
すぎると所望の分解の向上効果を得ることができず、上
記の範囲を越えて酸化チタンの量を多くしても揮発性有
機化合物の分解効果を高めることはできない。そして、
酸化チタン被覆ガラス繊維織布3の厚さは厚さは約0.
2mm乃至0.6mmが好適である。これを厚くしすぎ
ると厚さ方向に関してすなわち、半径方向について紫外
線ランプ2からの紫外線の照射量が低下して外側に近い
織布の酸化チタン光触媒部分に十分な紫外線照射を行な
うことができなくなり、結果として触媒としての効果を
十分発揮させることができなくなる。また、薄くしすぎ
ると紫外線ランプの出力に対して光触媒の量が少なくな
り、十分なOHラジカルの発生を確保できないこととな
る。
【0010】なお、酸化チタン被覆ガラス繊維織布3上
において、酸化チタンを含有する被膜の厚さは約0.2
μm乃至1.0μmの範囲が適当である。薄すぎると十
分な触媒効果が発揮できず、この範囲を越えて厚くして
も、触媒効果は向上しないので酸化チタン材料が無駄に
なる。なお、ガラス繊維としては、公知の任意のものを
使用することができるが、好ましくは、平均繊維径約5
μm〜10μm程度の範囲のものでしってモノフィラメ
ントからなるヤーンを織って構成されるものが好適であ
る。また、温度条件としては、前記光反応ユニット1の
運転温度の範囲が約0℃から60℃であることが好まし
い。この範囲が光反応を最も効率的に生じると考えられ
るからである。さらに、上記紫外線ランプ2の出力が1
000W/m3 乃至4000W/m3の範囲が好まし
く、本例の場合には、40Wの紫外線ランプを好適に用
いることができる。なお、紫外線の波長は約185nm
から400nmの範囲のものを照射すると効率的に揮発
性有機化合物の光分解が進行することが経験的に知られ
ている。
【0011】以上のような構造の光化学反応ユニット1
において、処理すべき揮発性有機化合物を含んだ原水は
まず、光反応ユニット1の外管4の入口5に導かれ、紫
外線ランプ2からの紫外線の照射を受けつつ光反応ユニ
ット1の内管2と外管4との間に形成されたドーナツ状
断面の液流路を通って出口側に流通する。このとき、処
理用液は酸化チタン光触媒を構成する酸化チタン被覆ガ
ラス繊維織布3の間隙を縫ってかつ内管2を構成する紫
外線ランプからの紫外線を浴びつつ出口側に流通する。
これによって、処理液中の有害な揮発性有機化合物は効
率良く光分解される。
【0012】
【発明の効果】本発明者らの研究によれば、処理液中の
揮発性有機化合物は光分解される光反応ユニットの出口
付近においては、入口における揮発性有機化合物の濃度
の約8分の1から約10分の1程度の濃度になる。しか
し、紫外線ランプだけの使用の場合には、3分の1から
2分の1程度の除去率であるので、上記本発明の手法に
よる揮発性有機化合物の分解除去効果が顕著であること
が判明する。本発明の手法によれば、揮発性有機化合物
を含む液を連続的に処理できるので処理能力を低下させ
ることなく小型化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用することができる揮発性有機化合
物を含む原水を処理する光反応ユニットの概略断面図で
ある。
【符号の説明】
1 光反応ユニット 2 内管 3 酸化チタン被覆ガラス繊維織布 4 外管 5 液入口 6 液出口 7、8 フランジ 9 相フランジ 10 開口 11 保護カバー 12 盲フランジ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】揮発性有機化合物を含む液が流通する流通
    路と、 該流通路内に配置され、流通路内を流通する前記揮発性
    有機化合物を含む液に紫外線を照射する紫外線照射手段
    と、 該紫外線照射手段の周囲に設けられた触媒手段とを備え
    たことを特徴とする揮発性有機化合物の分解除去装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記触媒手段が酸化チ
    タンを含有する被膜を形成したガラス繊維織布からなる
    ことを特徴とする揮発性有機化合物の分解除去装置。
  3. 【請求項3】請求項2において、前記触媒手段における
    酸化チタンの量はガラス繊維の量に対して3.0wt%
    乃至15wt%であることを特徴とする揮発性有機化合
    物の分解除去装置。
  4. 【請求項4】請求項2において、前記触媒手段の厚さが
    約0.2mm乃至0.6mmであることを特徴とする揮
    発性有機化合物の分解除去装置。
  5. 【請求項5】請求項2において、前記酸化チタンを含有
    する被膜の厚さが約0.2μm乃至1.0μmであるこ
    とを特徴とする揮発性有機化合物の分解除去装置。
  6. 【請求項6】請求項1において、前記紫外線照射手段が
    紫外線灯からなることを特徴とする請求項1記載の揮発
    性有機化合物の分解除去装置。
  7. 【請求項7】請求項1において、前記触媒手段の運転温
    度の範囲が約5℃から30℃であることを特徴とする揮
    発性有機化合物の分解除去装置。
  8. 【請求項8】請求項1において、揮発性有機化合物を含
    む液が前記触媒手段における反応時間が約30分乃至2
    時間であることを特徴とする揮発性有機化合物の分解除
    去装置。
  9. 【請求項9】請求項1において、上記紫外線照射手段の
    出力が1000W/m 3 乃至4000W/m3 であるこ
    とを特徴とする揮発性有機化合物の分解除去装置。
  10. 【請求項10】請求項1において、前記紫外線照射手段
    からの波長が185nm乃至400nmであることを特
    徴とする揮発性有機化合物の分解除去装置。
  11. 【請求項11】所定の波長の紫外線を発生する手段を用
    意し、 該紫外線を発生する手段の周囲を酸化チタン光触媒で覆
    い、 該紫外線を発生する手段から紫外線が発生している状態
    において揮発性有機化合物を含む液を前記酸化チタン光
    触媒と接触させつつ前記紫外線を発生する手段の周囲を
    流通させ、 これによって前記液中の揮発性有機化合物を光分解する
    ことを特徴とする揮発性有機化合物の分解除去方法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010082470A (ko) * 2001-07-24 2001-08-30 권일우 티타늄광반응기를 이용한 정수처리 장치
KR20010082473A (ko) * 2001-07-25 2001-08-30 황재용 광 촉매 산화 소독기
KR100358950B1 (ko) * 1999-12-18 2002-10-31 한국과학기술원 애뉼러스 형태의 좁은 간격을 갖는 이차원 유동층 광촉매반응기 및 그를 이용한 산화질소의 광분해방법
KR100372535B1 (ko) * 2000-06-23 2003-02-17 최금찬 휘발성 기체 유기화합물 처리장치 및 방법
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KR20030075063A (ko) * 2002-03-15 2003-09-22 지충수 폐수정화용 광촉매반응장치

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