光触媒能を有する機能性オゾン分解触媒の開発と有害汚染物質の新規処理プロセスの構築

具有光催化能力的功能性臭氧分解催化剂的研制及有害污染物处理新工艺的构建

• 批准号: 14750622
• 负责人: 関口 和彦
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750622/
• 关键词: 光触媒; 二酸化チタン(TiO2); 液相処理; 濃縮捕集; 発光ダイオード(LED); フッ素系溶媒(FC); 低温; 除去率; 粒子相; 二酸化チタン(TiO_2); 有機ガス状汚染物質; オゾン; 粒子-ガス転換; オゾン分解触媒(ODC); CO_2完全酸化(無機化)

実施した研究概要本年度は、光触媒を用いた新規処理プロセスの構築の一環として、気相ガス状汚染物質を液相系内に濃縮、さらに分解生成物を保持しつつ光触媒で連続分解する新規の「濃縮捕集-光触媒処理プロセス」の提案と、その実証評価を行った。溶媒にフッ素系溶媒(冷媒)を用いた常温から低温までの捕集傾向の把握、UV光源を用いた液相光触媒分解、発光ダイオード(LED)を用いた省エネ光源の利用について検討した。さらに、分解効率向上のため、光触媒反応へ超音波照射を併用することも試みた。反応器には、容量200mLのPYREX製フラスコ型反応器を用い、UVランプは反応器中央に設置した円筒管より照射、また、超音波は反応器底部より照射した。得られた成果安定なフッ素系溶媒(FC)を用い、10,-10,-30℃の温度条件下においてトルエンの捕集実験を行った。その結果、低温条件で捕集効率が向上することが確認され、これは、FC中への疎水性物質の溶け込みが効いていることが確認された。次に、光源をUVランプから発熱、消費電力ともに低いLEDに変更した際の効果について検討したが、光量低下に伴う反応効率の低下は確認されたが、消費電力あたりの反応効率は十分効果的であった。これより、濃縮捕集後の連続分解には効果的な光源と考えられ、また、LED種の選択、配置形状、個数等の工夫により、さらなる反応効率の向上も見込めるものであった。さらに、FC溶媒は高価なこと、また、FC溶媒のみでは、水、酸素が不足するために効果的な光触媒反応が期待できないことから、FC/水の二相系溶媒の利用についても検討した。その際、水溶性、難水溶性の両物質を捕集、分解できるように、超音波を併用することでFC/水溶媒をエマルジョン化して用いることとした。直接、超音波が照射されると脱気効果も同時に働くために、捕集部と分解部を分離する必要性は示唆されたが、水溶性、難水溶性の両物質に使用できる点で利用価値の高い溶媒と考えられた。さらに、超音波の併用により、分解、無機化効率ともに格段に向上し、超音波を併用した液相光触媒分解の有用性が示唆された。これより、各要素技術の利点を複合的に利用することにより、「濃縮捕集-光触媒処理プロセス」の構築は十分可能であると考えられた。

This year, we conducted an evaluation on the proposal and implementation of the new regulation "Concentration and Capture-Photocatalyst Treatment" for the construction of a new process for the treatment of photocatalysts, concentrating and maintaining decomposition products of gaseous pollutants in liquid systems. Solvents: Solvents (Freon) are used at room temperature, low temperature, capture tendency, UV light source is used in liquid phase photocatalyst decomposition, light emitting device (LED) is used in saving the use of light source. In addition, the decomposition efficiency is high, and the photocatalyst is used for ultrasonic irradiation. The PYREX system with a capacity of 200mL is used in the middle of the reflector. The UV system is set in the center of the reflector. The tube is irradiated. The ultrasonic system is irradiated at the bottom of the reflector. The results show that the stable solvent (FC) can be used in the capture process at temperatures of 10,-10,-30 ℃. The results show that the capture efficiency is higher under low temperature conditions, and the solubility of aqueous substances in FC is higher. Second, the light source UV light emission, power consumption, LED light emission, low efficiency, low efficiency. The light source, shape and number of LED species are selected according to the concentration and concentration of the collected products. FC solvent high temperature, high temperature The capture, decomposition and use of FC/water solvent for the treatment of insoluble and insoluble substances Direct, ultrasonic irradiation, separation, necessity, use, high solvent The combination of ultrasonic wave, decomposition and inorganic decomposition efficiency shows the usefulness of liquid-phase photocatalytic decomposition. The advantages of each element technology are combined and utilized. The construction of concentrated capture and photocatalyst treatment is very possible.

项目成果

High Efficiency Degradation of VOC in Gas Stream Using Ozone Producing UV Lamp and TiO_2

利用产生臭氧的紫外灯和TiO_2高效降解气流中的VOC

• 发表时间: 2004
• 期刊: The Science and Engineering Reports of Saitama University 35・
• 作者: J.Y.Jeong;K.Sekiguchi et al.;K.Sekiguchi et al.
• 通讯作者: K.Sekiguchi et al.

Photodegradation of gaseous volatile organic compounds (VOCs) using TiO2 photoirradiated by an ozone-producing UV lamp: decomposition characteristics, identification of by-products and water-soluble organic intermediates

• DOI: 10.1016/j.jphotochem.2004.07.014
• 发表时间: 2005-02
• 期刊: Journal of Photochemistry and Photobiology A-chemistry
• 影响因子: 4.3
• 作者: Juyoung Jeong;K. Sekiguchi;Woo-Keun Lee;K. Sakamoto

関口和彦 他: "オゾン分解触媒を用いたO_3共存下でのVOCの除去(2)-VOC除去に与えるO_3濃度、湿度、TiO_2光触媒添加の影響-"第20回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会予稿集. 233-235 (2002)

Kazuhiko Sekiguchi等人：“使用臭氧分解催化剂在O_3共存中去除VOC（2）-O_3浓度、湿度和TiO_2光催化剂添加对VOC去除的影响-”第20届空气净化与污染控制研究会议论文集233。 -235 (2002)