JP7398922B2

JP7398922B2 - Organic compound decomposition equipment

Info

Publication number: JP7398922B2
Application number: JP2019187749A
Authority: JP
Inventors: 雅志古川; 慶太郎鈴村; 亮中林
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2023-12-15
Anticipated expiration: 2039-10-11
Also published as: JP2021062332A

Description

本発明は、被処理流体に含有される有機化合物を、紫外線と光触媒とを組み合わせて分解する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for decomposing organic compounds contained in a fluid to be treated using a combination of ultraviolet rays and a photocatalyst.

近年、紫外線と光触媒とを組み合わせて、被処理流体、例えば、空気や水等を清浄化（例えば、脱臭等）する装置の開発が行われている。例えば、以下の特許文献１や特許文献２に開示されているように、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の有害ガス成分を低減する装置がある。 BACKGROUND ART In recent years, devices have been developed that use a combination of ultraviolet rays and photocatalysts to purify (eg, deodorize) fluids to be treated, such as air and water. For example, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 below, there are devices that reduce harmful gas components such as volatile organic compounds (VOC).

他方、難分解性の有機化合物が環境中に放出されると、環境破壊を引き起こす原因物質となることが知られており、健康への悪影響が懸念されるため、難分解性物質を無害化する開発が行われている。例えば、以下の特許文献３に開示されているように、紫外線と光触媒とを組み合わせてテトラクロロエチレンを無害化する装置がある。 On the other hand, when persistent organic compounds are released into the environment, they are known to cause environmental destruction, and there are concerns that they may have negative effects on health, so it is necessary to make persistent organic compounds harmless. Development is underway. For example, as disclosed in Patent Document 3 below, there is an apparatus that uses a combination of ultraviolet rays and a photocatalyst to render tetrachlorethylene harmless.

一般的に光触媒としては酸化チタンが用いられることが多く、その光触媒性能を向上させる研究は盛んに行われており、より効果的に揮発性有機化合物や、難分解性有機化合物を分解する装置の開発が望まれている。 Generally, titanium oxide is often used as a photocatalyst, and research is being actively conducted to improve its photocatalytic performance. Development is desired.

特開２０１２－２００５９２号公報Japanese Patent Application Publication No. 2012-200592 特開２０１７－２２５６２９号公報Japanese Patent Application Publication No. 2017-225629 特開２０１０－９９６２５号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-99625

以上の従来技術に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、被処理流体に含有される有機化合物を効率よく分解できる装置を提供することである。 In view of the above conventional techniques, an object of the present invention is to provide an apparatus that can efficiently decompose organic compounds contained in a fluid to be treated.

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究し実験を重ねた結果、ピーク波長が１８０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である紫外線を照射する光源と、該紫外線により光触媒反応を起こす光触媒を具備する装置において、該光触媒のバンドギャップエネルギーが３．５ｅＶ以上６．０ｅＶ以下とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。 As a result of intensive research and repeated experiments in order to solve the above problems, the present inventors have discovered that an apparatus equipped with a light source that irradiates ultraviolet rays with a peak wavelength of 180 nm or more and 350 nm or less, and a photocatalyst that causes a photocatalytic reaction by the ultraviolet rays. The inventors have discovered that the above problem can be solved by setting the band gap energy of the photocatalyst to 3.5 eV or more and 6.0 eV or less, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は以下の通りのものである。
［１］ピーク波長が１８０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である紫外線を照射する光源と、有機化合物を含有する被処理流体の流路内に固定され、該照射された該紫外線により光触媒反応を起こす光触媒とを具備する該有機化合物の分解装置であって、該光触媒のバンドギャップエネルギーが３．５ｅＶ以上６．０ｅＶ以下であることを特徴とする有機化合物分解装置。
［２］前記紫外線を照射する光源が、ピーク波長２３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の紫外線を照射する発光ダイオード（ＬＥＤ）である、前記［１］に記載の有機物分解装置。
［３］前記光触媒の結晶子径が、１ｎｍ以上６０ｎｍ以下である、前記［１］又は［２］に記載の有機物分解装置。
［４］前記光触媒の比表面積が、０．１ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下である、前記［１］～［３］のいずれかに記載の有機物分解装置。
［５］前記光触媒が、ＺｒＯ_２、ＢａＺｒＯ_３、ＳｒＺｒＯ_３、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、ＣａＺｒＯ_３、ＬｉＹＺｒ_２Ｏ_６、ＮａＹＺｒ_２Ｏ_６、ＬｉＹｂＺｒ_２Ｏ_６、ＮａＹｂＺｒ_２Ｏ_６、ＣａＺｒ_４Ｏ_９、Ｍｇ_２Ｚｒ_５Ｏ_１２、Ｇａ_２Ｚｒ_２Ｏ_７、Ｔａ_２Ｏ_５、ＬｉＴａＯ_３、ＮａＴａＯ_３、ＫＴａＯ_３、ＢｉＴａＯ_４、ＬａＴａＯ_４、Ｌｉ_２Ｔａ_２Ｏ_６、Ｎａ_２Ｔａ_２Ｏ_６、Ｋ_２Ｔａ_２Ｏ_６、ＣａＴａ_２Ｏ_６、ＳｒＴａ_２Ｏ_６、ＢａＴａ_２Ｏ_６、ＮｉＴａ_２Ｏ_６、Ｃａ_２Ｔａ_２Ｏ_７、Ｓｒ_２Ｔａ_２Ｏ_７、Ｈ_２ＳｒＴａ_２Ｏ_７、Ｋ_２ＳｒＴａ_２Ｏ_７、ＲｂＮｄＴａ_２Ｏ_７、Ｌａ_３ＴａＯ_７、ＬｉＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＫＢａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＮａＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＬｉＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、Ｓｒ_６Ｔａ_２Ｏ_１１、Ｋ_３Ｔａ_３Ｂ_２Ｏ_１２、Ｋ_３Ｔａ_３Ｓｉ_２Ｏ_１３、Ｋ_２ＰｒＴａ_５Ｏ_１５、Ｓｒ_５Ｔａ_４Ｏ_１５、Ｂａ_５Ｔａ_４Ｏ_１５、Ｒｂ_４Ｔａ_６Ｏ_１７、ＬａＴａ_７Ｏ_１９、Ｋ_４Ｓｒ_３Ｔａ_６Ｏ_２０、ＭｇＴｉＯ_３、ＺｒＴｉＯ_４、Ｌａ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、Ｙ_２ＴｉＯ_７、Ｇｄ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、Ｌａ_４ＣａＴｉ_５Ｏ_１７、Ｇａ_２Ｏ_３、ＬａＧａＯ_３、ＺｎＧａ_２Ｏ_４、ＭｇＧａ_２Ｏ_４、ＳｒＧａ_２Ｏ_４、Ｔａ_２Ｇａ_２Ｏ_４、ＢａＧａ_２Ｏ_４、ＣａＧａ_４Ｏ_７、ＬｉＧａ_５Ｏ_８、Ｙ_３Ｇａ_５Ｏ_１２、ＬａＧａ_９Ｏ_１５、ＺｎＧａ_１０Ｏ_１６、Ｚｎ_２ＧｅＯ_４、ＬｉＩｎＧｅＯ_４、Ｇａ_４ＧｅＯ_８、ＮａＳｂＯ_３、ＣａＳｂＯ_３、ＣａＳｂ_２Ｏ_６、Ｃａ_２Ｓｂ_２Ｏ_７、Ｓｒ_２Ｓｂ_２Ｏ_７、Ｂａ_５Ｎｂ_４Ｏ_１５、Ｓｒ_２Ｎｂ_２Ｏ_７、ＫＴｉＮｂＯ_５、ＺｎＮｂ_２Ｏ_６、ＣｓＮｂ_４Ｏ_１１、Ｌａ_３ＮｂＯ_７、Ｃａ_２Ｎｂ_２Ｏ_７、ＨｆＯ_２、ＰｂＷＯ_４、ＮａＩｎＯ_２、ＬａＩｎＯ_３、及びＳｒＩｎ_２Ｏ_４から成る群から選ばれる少なくとも１種である、前記［１］～［４］のいずれかに記載の有機物分解装置。
［６］前記光触媒が、被処理流体の流路内壁に塗布され、その塗布厚みが、１μｍ以上１００μｍ以下である、前記［１］～［５］のいずれかに記載の有機物分解装置。
［７］前記光触媒が、表面開孔率１０％以上５０％以下の状態で塗布されている、前記［６］に記載の有機物分解装置。
［８］前記［１］～［７］のいずれかに記載の装置を用いて、被処理流体に含有される有機化合物の分解を行う方法。 That is, the present invention is as follows.
[1] Equipped with a light source that irradiates ultraviolet rays with a peak wavelength of 180 nm or more and 350 nm or less, and a photocatalyst that is fixed in a flow path of a fluid to be treated containing an organic compound and causes a photocatalytic reaction by the irradiated ultraviolet rays. The organic compound decomposition device is characterized in that the photocatalyst has a band gap energy of 3.5 eV or more and 6.0 eV or less.
[2] The organic substance decomposition device according to [1] above, wherein the light source that irradiates ultraviolet rays is a light emitting diode (LED) that irradiates ultraviolet rays with a peak wavelength of 230 nm or more and 300 nm or less.
[3] The organic matter decomposition device according to [1] or [2], wherein the photocatalyst has a crystallite diameter of 1 nm or more and 60 nm or less.
[4] The organic matter decomposition device according to any one of [1] to [3], wherein the photocatalyst has a specific surface area of 0.1 m ² /g or more and 200 m ² /g or less.
[5] The photocatalyst is ZrO ₂ , BaZrO ₃ _, SrZrO ₃ , Li ₂ ZrO ₃ , CaZrO ₃ , LiYZr ₂ O ₆ , NaYZr ₂ O ₆ , LiYbZr ₂ O ₆ , NaYbZr ₂ O ₆ , _CaZr4O9 , Mg ₂ Zr ₅ O ₁₂ , Ga ₂ Zr ₂ O ₇ , Ta ₂ O ₅ , LiTaO ₃ , NaTaO ₃ , KTaO ₃ , BiTaO ₄ , LaTaO ₄ , Li ₂ Ta ₂ O ₆ , Na ₂ Ta ₂ O ₆ , K ₂ Ta _2O6 _, _CaTa2O6 _, _SrTa2O6 _, _BaTa2O6 _, _NiTa2O6 _, _Ca2Ta2O7 _, _Sr2Ta2O7 _, _H2SrTa2O7 _, _K2SrTa2O _{_} _{_} _{_} _{_} ₇ _, _RbNdTa2O7 _, _La3TaO7 _, _LiCa2Ta3O10 _, _KBa2Ta3O10 _, _NaCa2Ta3O10 _, _LiCa2Ta3O10 _, _Sr6Ta2O11 _, _K3Ta _{_} _{_} _{_} _{_} _3B2O12 _, _K3Ta3Si2O13 _, _K2PrTa5O15 _, _Sr5Ta4O15 _, _Ba5Ta4O15 _, _Rb4Ta6O17 _, _LaTa7O19 _, _K4 _{_} _{_} _{_} _{_} _{_} _{_} _{_} _Sr3Ta6O20 _, _MgTiO3 _, _ZrTiO4 _, _La2Ti2O7 _, _Y2TiO7 _, _Gd2Ti2O7 _, _La4CaTi5O17 _, _Ga2O3 _, _LaGaO3 _, _ZnGa2 _O ₄ _, _MgGa2O4 _, _SrGa2O4 _, _Ta2Ga2O4 _, _BaGa2O4 _, _CaGa4O7 _, _LiGa5O8 _, _Y3Ga5O12 _, _LaGa9O15 _, _ZnGa10O16 _{_} _{_} , ZN ₂ Geo ₄ , Liingo ₄ , GA ₄ GEO ₈ , NASBO ₃ , CasBo ₃ , Casb ₂ _O6 , CA ₂ SB ₂ _O7 , SR ₂ SB ₂ _O7 , BA ₅ NB ₄ O ₁₅ , SR ₂ NB ₂ O ₇ , KTiNbO ₅ , ZnNb ₂ O ₆ , CsNb ₄ O ₁₁ , La ₃ NbO ₇ , Ca ₂ Nb ₂ O ₇ , HfO ₂ , PbWO ₄ , NaInO ₂ , LaInO ₃ , and SrIn ₂ O ₄ The organic matter decomposition device according to any one of [1] to [4] above, which is at least one type of organic matter decomposition device.
[6] The organic matter decomposition device according to any one of [1] to [5], wherein the photocatalyst is applied to the inner wall of the flow path of the fluid to be treated, and the coating thickness is 1 μm or more and 100 μm or less.
[7] The organic matter decomposition device according to [6], wherein the photocatalyst is applied with a surface porosity of 10% or more and 50% or less.
[8] A method for decomposing an organic compound contained in a fluid to be treated using the apparatus according to any one of [1] to [7] above.

本発明に係る有機化合物分解装置は、紫外線を照射する光源と、バンドギャップエネルギーが３．５ｅＶ以上６．０ｅＶ以下である光触媒を組み合わせることにより、揮発性有機化合物や難分解性有機化合物の分解を効率よく行うことができる。 The organic compound decomposition device according to the present invention decomposes volatile organic compounds and persistent organic compounds by combining a light source that irradiates ultraviolet rays and a photocatalyst with a band gap energy of 3.5 eV or more and 6.0 eV or less. It can be done efficiently.

以下、本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という。）について詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。 Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described in detail. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be implemented with various modifications within the scope of the gist.

本実施形態の有機化合物分解装置は、ピーク波長が１８０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である紫外線を照射する光源と、有機化合物を含有する被処理流体の流路内に固定され、該照射された該紫外線により光触媒反応を起こす光触媒とを具備する該有機化合物の分解装置であって、該光触媒のバンドギャップエネルギーが３．５ｅＶ以上６．０ｅＶ以下であることを特徴とする。 The organic compound decomposition device of this embodiment includes a light source that irradiates ultraviolet rays with a peak wavelength of 180 nm or more and 350 nm or less, and is fixed in a flow path of a fluid to be treated containing an organic compound, and the irradiated ultraviolet rays are used to catalyze a photocatalyst. The organic compound decomposition device includes a photocatalyst that causes a reaction, and is characterized in that the photocatalyst has a band gap energy of 3.5 eV or more and 6.0 eV or less.

本実施形態において、光源が照射する紫外線のピーク波長は、１８０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であり、好ましくは２３０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、より好ましくは２５０ｎｍ以上２８０ｎｍ以下である。
紫外線のピーク波長が１８０ｎｍより小さいと、紫外線の照射強度が低下し、有機化合物の分解効率が低下する。他方、紫外線のピーク波長が３５０ｎｍより大きいと、光触媒を励起するためのエネルギーが不足し、有機化合物の分解効率が低下する。 In this embodiment, the peak wavelength of the ultraviolet light emitted by the light source is 180 nm or more and 350 nm or less, preferably 230 nm or more and 300 nm or less, and more preferably 250 nm or more and 280 nm or less.
When the peak wavelength of ultraviolet rays is smaller than 180 nm, the irradiation intensity of ultraviolet rays decreases, and the decomposition efficiency of organic compounds decreases. On the other hand, if the peak wavelength of the ultraviolet rays is larger than 350 nm, there will be insufficient energy to excite the photocatalyst, and the decomposition efficiency of the organic compound will decrease.

本実施形態において、紫外線を照射する光源は、特に限定されるものではないが、ピーク波長が２３０ｎｍ以上３００ｎｍである発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが好ましく、ピーク波長が２５０ｎｍ以上２８０ｎｍ以下であるＬＥＤを用いることがより好ましい。ＬＥＤ光源を使用することで、ＵＶランプを用いる場合よりも波長範囲がシャープであり、光触媒を効率よく励起することができる。さらに、ＵＶランプと比較して長寿命であり、省電力化、低コスト化が可能となる。 In this embodiment, the light source for irradiating ultraviolet rays is not particularly limited, but it is preferable to use a light emitting diode (LED) with a peak wavelength of 230 nm or more and 300 nm, and an LED with a peak wavelength of 250 nm or more and 280 nm or less. It is more preferable to use By using an LED light source, the wavelength range is sharper than when using a UV lamp, and the photocatalyst can be excited efficiently. Furthermore, compared to UV lamps, it has a longer lifespan, making it possible to save power and reduce costs.

本実施形態において、光触媒のバンドギャップエネルギーは、３．５ｅＶ以上６．０ｅＶ以下であり、好ましくは４．０ｅＶ以上５．５ｅＶ以下であり、より好ましくは４．５ｅＶ以上５．０ｅＶ以下である。
光触媒のバンドギャップエネルギーは、紫外可視吸収スペクトルの吸収端として測定することができ、本実施形態において、以下の手順によって測定される。
まず、有機化合物分解装置に固定されている光触媒を、スパーテルなどを用いて削り落とし回収する。次に、回収した光触媒を２質量％となるように、硫酸バリウム粉末と混合し、乳鉢で５分以上混合を行う。得られた混合粉末を、紫外可視分光光度計（ＵＶ－ｖｉｓ）を用いて、波長２００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲で拡散反射スペクトルを測定する。得られた拡散反射スペクトルは、クベルカムンク（Ｋ－Ｍ）変換を行い、横軸を波長λ（ｎｍ）、縦軸が吸光度ａの、吸収スペクトルに変換する。
次に、式（１）：Ｅ＝１２４０／λを用いて、スペクトルの横軸を波長λ（ｎｍ）からエネルギーＥ（ｅＶ）に変換する。さらに、スペクトルの縦軸を吸光度ａから（ａｈν）^１／２に変換する。ここで、ｈはプランク定数、νは振動数であり、ｈν ＝Ｅの式が成り立つ。
横軸、縦軸の値を変換した後、吸収が立ち上がるスペクトル部分に直線をフィッティングし、その直線とベースラインとの交点のエネルギーＥ（ｅＶ）の値を、バンドギャップエネルギーとする。 In this embodiment, the band gap energy of the photocatalyst is 3.5 eV or more and 6.0 eV or less, preferably 4.0 eV or more and 5.5 eV or less, and more preferably 4.5 eV or more and 5.0 eV or less.
The bandgap energy of a photocatalyst can be measured as the absorption edge of an ultraviolet-visible absorption spectrum, and in this embodiment, it is measured by the following procedure.
First, the photocatalyst fixed in the organic compound decomposition device is scraped off and recovered using a spatula. Next, the recovered photocatalyst is mixed with barium sulfate powder at a concentration of 2% by mass, and mixed in a mortar for 5 minutes or more. The diffuse reflection spectrum of the obtained mixed powder is measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (UV-vis) in a wavelength range of 200 nm or more and 800 nm or less. The obtained diffuse reflection spectrum is subjected to Kubelka-Munk (KM) transformation to convert it into an absorption spectrum where the horizontal axis is the wavelength λ (nm) and the vertical axis is the absorbance a.
Next, using equation (1): E=1240/λ, the horizontal axis of the spectrum is converted from wavelength λ (nm) to energy E (eV). Furthermore, the vertical axis of the spectrum is converted from absorbance a to (ahv) ^1/2 . Here, h is Planck's constant, ν is the vibration frequency, and the formula hν = E holds true.
After converting the values of the horizontal and vertical axes, a straight line is fitted to the spectrum portion where absorption rises, and the value of the energy E (eV) at the intersection of the straight line and the baseline is defined as the bandgap energy.

光触媒のバンドギャップとは、半導体金属のもつ電子伝導体と価電子帯との間のエネルギー幅のことであり、バンドギャップエネルギーとは、そのエネルギー幅の大きさのことである。バンドギャップエネルギー以上の光エネルギーが光触媒に照射されたとき、電子が価電子帯から電子伝導体に移動し、電子伝導体に励起された電子と、価電子帯に電子が抜けた正孔ができる。光触媒機能は、この励起電子と、正孔によって引き起こされる反応である。光触媒のバンドギャップエネルギーが大きいほど、より強いエネルギーを持つ励起電子と正孔が生成するため、効率よく有機化合物を分解することができる。
光触媒のバンドギャップエネルギーが３．５ｅＶ未満であると、生成する励起電子と正孔のエネルギーが小さく、有機化合物の分解効率が低下する。他方、光触媒のバンドギャップエネルギーが６．０ｅＶを超えると、電子を励起するために必要なエネルギーが大きく、電子の励起効率が低下し、有機化合物の分解効率が低下する。 The band gap of a photocatalyst is the energy width between the electron conductor and the valence band of a semiconductor metal, and the band gap energy is the size of that energy width. When a photocatalyst is irradiated with light energy greater than the band gap energy, electrons move from the valence band to the electron conductor, creating excited electrons in the electron conductor and holes with electrons missing in the valence band. . The photocatalytic function is a reaction caused by these excited electrons and holes. The larger the band gap energy of a photocatalyst, the more energetic excited electrons and holes are generated, which makes it possible to decompose organic compounds more efficiently.
When the band gap energy of the photocatalyst is less than 3.5 eV, the energy of the excited electrons and holes generated is small, and the decomposition efficiency of the organic compound is reduced. On the other hand, when the band gap energy of the photocatalyst exceeds 6.0 eV, the energy required to excite electrons is large, the electron excitation efficiency decreases, and the decomposition efficiency of organic compounds decreases.

本実施形態において、光触媒の結晶子径は、好ましくは１ｎｍ以上６０ｎｍ以下であり、より好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下、さらに好ましくは１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。
光触媒の結晶子径は、前述の通り回収した光触媒を、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）で測定してスペクトルを得た後、そのスペクトルのピーク幅から、シェラーの式を用いて算出することで求められる。
光触媒の結晶子径が１ｎｍより小さいと、光触媒の嵩密度が低く、有機物分解装置への固定化の工程でスラリー粘度が増大し、装置への塗布が困難となる。他方、光触媒の結晶子径が６０ｎｍより大きいと、光触媒の嵩密度が高く、有機物分解装置への固定化の工程でスラリー粘度が低下し、装置への塗布が困難となる。また、光触媒の比表面積が低下し、有機化合分解の効率が低下する。 In this embodiment, the crystallite diameter of the photocatalyst is preferably 1 nm or more and 60 nm or less, more preferably 5 nm or more and 50 nm or less, and still more preferably 10 nm or more and 40 nm or less.
The crystallite diameter of the photocatalyst is determined by measuring the photocatalyst collected as described above with an X-ray diffraction device (XRD) to obtain a spectrum, and then calculating from the peak width of the spectrum using Scherrer's formula. It will be done.
If the crystallite diameter of the photocatalyst is smaller than 1 nm, the bulk density of the photocatalyst will be low, and the viscosity of the slurry will increase during the process of fixing it in an organic substance decomposition device, making it difficult to apply it to the device. On the other hand, when the crystallite diameter of the photocatalyst is larger than 60 nm, the bulk density of the photocatalyst is high, and the viscosity of the slurry decreases in the process of immobilizing it in an organic substance decomposition device, making it difficult to apply it to the device. Moreover, the specific surface area of the photocatalyst decreases, and the efficiency of organic compound decomposition decreases.

本実施形態において、光触媒の比表面積は、好ましくは０．１ｍ^２／ｇ以上２００ｍ^２／ｇ以下であり、より好ましくは０．５ｍ^２／ｇ以上１５０ｍ^２／ｇ以下、さらに好ましくは１ｍ^２／ｇ以上１００ｍ^２／ｇ以下である。
光触媒の比表面積は、前述の通り回収した光触媒を、窒素ガス吸着法を用いた比表面積計により測定し、ＢＥＴ法によって算出することで求められる。
光触媒の比表面積が０．１ｍ^２／ｇより小さいと、有機物分解装置への固定化の工程でスラリー粘度が低下し、装置への塗布が困難となる。また、有機化合分解の効率が低下する。
光触媒の比表面積が２００ｍ^２／ｇより大きいと、光触媒の嵩密度が低く、有機物分解装置への固定化の工程でスラリー粘度が増大し、装置への塗布が困難となる。 In this embodiment, the specific surface area of the photocatalyst is preferably 0.1 m ² /g or more and 200 m 2 /g or less, more preferably 0.5 ^{m 2} ^/ g or more and 150 m ² /g or less, and even more preferably 1 m ² /g. g or more and 100 m ² /g or less.
The specific surface area of the photocatalyst is determined by measuring the photocatalyst collected as described above with a specific surface area meter using a nitrogen gas adsorption method, and calculating it by the BET method.
If the specific surface area of the photocatalyst is smaller than 0.1 m ² /g, the viscosity of the slurry decreases in the process of fixing it to the organic substance decomposition device, making it difficult to apply it to the device. Furthermore, the efficiency of organic compound decomposition decreases.
If the specific surface area of the photocatalyst is larger than 200 m ² /g, the bulk density of the photocatalyst will be low, and the viscosity of the slurry will increase during the process of fixing it in the organic substance decomposition device, making it difficult to apply it to the device.

本実施形態において使用する光触媒は、
ＺｒＯ_２、ＢａＺｒＯ_３、ＳｒＺｒＯ_３、Ｌｉ_２ＺｒＯ_３、ＣａＺｒＯ_３、ＬｉＹＺｒ_２Ｏ_６、ＮａＹＺｒ_２Ｏ_６、ＬｉＹｂＺｒ_２Ｏ_６、ＮａＹｂＺｒ_２Ｏ_６、ＣａＺｒ_４Ｏ_９、Ｍｇ_２Ｚｒ_５Ｏ_１２、Ｇａ_２Ｚｒ_２Ｏ_７、Ｔａ_２Ｏ_５、ＬｉＴａＯ_３、ＮａＴａＯ_３、ＫＴａＯ_３、ＢｉＴａＯ_４、ＬａＴａＯ_４、Ｌｉ_２Ｔａ_２Ｏ_６、Ｎａ_２Ｔａ_２Ｏ_６、Ｋ_２Ｔａ_２Ｏ_６、ＣａＴａ_２Ｏ_６、ＳｒＴａ_２Ｏ_６、ＢａＴａ_２Ｏ_６、ＮｉＴａ_２Ｏ_６、Ｃａ_２Ｔａ_２Ｏ_７、Ｓｒ_２Ｔａ_２Ｏ_７、Ｈ_２ＳｒＴａ_２Ｏ_７、Ｋ_２ＳｒＴａ_２Ｏ_７、ＲｂＮｄＴａ_２Ｏ_７、Ｌａ_３ＴａＯ_７、ＬｉＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＫＢａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＮａＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、ＬｉＣａ_２Ｔａ_３Ｏ_１０、Ｓｒ_６Ｔａ_２Ｏ_１１、Ｋ_３Ｔａ_３Ｂ_２Ｏ_１２、Ｋ_３Ｔａ_３Ｓｉ_２Ｏ_１３、Ｋ_２ＰｒＴａ_５Ｏ_１５、Ｓｒ_５Ｔａ_４Ｏ_１５、Ｂａ_５Ｔａ_４Ｏ_１５、Ｒｂ_４Ｔａ_６Ｏ_１７、ＬａＴａ_７Ｏ_１９、Ｋ_４Ｓｒ_３Ｔａ_６Ｏ_２０、ＭｇＴｉＯ_３、ＺｒＴｉＯ_４、Ｌａ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、Ｙ_２ＴｉＯ_７、Ｇｄ_２Ｔｉ_２Ｏ_７、Ｌａ_４ＣａＴｉ_５Ｏ_１７、Ｇａ_２Ｏ_３、ＬａＧａＯ_３、ＺｎＧａ_２Ｏ_４、ＭｇＧａ_２Ｏ_４、ＳｒＧａ_２Ｏ_４、Ｔａ_２Ｇａ_２Ｏ_４、ＢａＧａ_２Ｏ_４、ＣａＧａ_４Ｏ_７、ＬｉＧａ_５Ｏ_８、Ｙ_３Ｇａ_５Ｏ_１２、ＬａＧａ_９Ｏ_１５、ＺｎＧａ_１０Ｏ_１６、Ｚｎ_２ＧｅＯ_４、ＬｉＩｎＧｅＯ_４、Ｇａ_４ＧｅＯ_８、ＮａＳｂＯ_３、ＣａＳｂＯ_３、ＣａＳｂ_２Ｏ_６、Ｃａ_２Ｓｂ_２Ｏ_７、Ｓｒ_２Ｓｂ_２Ｏ_７、Ｂａ_５Ｎｂ_４Ｏ_１５、Ｓｒ_２Ｎｂ_２Ｏ_７、ＫＴｉＮｂＯ_５、ＺｎＮｂ_２Ｏ_６、ＣｓＮｂ_４Ｏ_１１、Ｌａ_３ＮｂＯ_７、Ｃａ_２Ｎｂ_２Ｏ_７、ＨｆＯ_２、ＰｂＷＯ_４、ＮａＩｎＯ_２、ＬａＩｎＯ_３、及びＳｒＩｎ_２Ｏ_４から成る群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。また、光触媒は、２種類以上を選んで混合して用いても構わない。 The photocatalyst used in this embodiment is
ZrO ₂ , BaZrO ₃ , SrZrO ₃ , Li ₂ ZrO ₃ , CaZrO ₃ , LiYZr ₂ O ₆ , NaYZr ₂ O ₆ , LiYbZr ₂ O ₆ , NaYbZr ₂ O ₆ , CaZ r ₄ O ₉ , Mg ₂ Zr ₅ O ₁₂ , Ga ₂ _Zr2O7 _, _Ta2O5 _, _LiTaO3 , _NaTaO3 , _KTaO3 _, _BiTaO4 _, _LaTaO4 _, _Li2Ta2O6 _, _Na2Ta2O6 _, _K2Ta2O6 _, _CaTa2O ₆ _, _SrTa2O6 _, _BaTa2O6 _, _NiTa2O6 _, _Ca2Ta2O7 _, _Sr2Ta2O7 _, _H2SrTa2O7 _, _K2SrTa2O7 _, _RbNdTa2O7 _, _{_} _{_} _{_} _La3TaO7 _, _LiCa2Ta3O10 _, _KBa2Ta3O10 _, _NaCa2Ta3O10 _, _LiCa2Ta3O10 _, _Sr6Ta2O11 _, _K3Ta3B2O12 _, _K _{_} _{_} _{_} _{_} _{_} _{_} ₃ Ta ₃ Si ₂ O ₁₃ , K ₂ PrTa ₅ O ₁₅ , Sr ₅ Ta ₄ O ₁₅ , Ba ₅ Ta ₄ O ₁₅ , Rb ₄ Ta ₆ O ₁₇ , LaTa ₇ O ₁₉ , K ₄ Sr ₃ Ta ₆ O ₂₀ , _MgTiO3 _, _ZrTiO4 _, _La2Ti2O7 _, _Y2TiO7 _, _Gd2Ti2O7 _, _La4CaTi5O17 _, _Ga2O3 _, _LaGaO3 _, _ZnGa2O4 _, _MgGa2O4 _, _SrGa2O4 _, _Ta2Ga2O4 _, _BaGa2O4 _, _CaGa4O7 _, _LiGa5O8 _, _Y3Ga5O12 _, _LaGa9O15 _, _ZnGa10O16 _, _Zn2GeO4 _, _Li _InGeO ₄ , Ga ₄ GeO ₈ , NaSbO ₃ , CaSbO ₃ , CaSb ₂ O ₆ , Ca ₂ Sb ₂ O ₇ , Sr ₂ Sb ₂ O ₇ , Ba ₅ Nb ₄ O ₁₅ , Sr ₂ Nb ₂ O ₇ , KTiNbO ₅ , ZnNb At least one member selected from the group consisting of ₂ O ₆ , CsNb ₄ O ₁₁ , La ₃ NbO ₇ , Ca ₂ Nb ₂ O ₇ , HfO ₂ , PbWO ₄ , NaInO ₂ , LaInO ₃ , and SrIn ₂ O ₄ is preferred. Moreover, two or more types of photocatalysts may be selected and mixed for use.

本実施形態において使用する光触媒は、有機化合物との接触効率を上げるため、例えばゼオライトのような有機化合物の吸着物質を担持させてもよいし、電子励起の効率を上げるため、金、白金、ニッケル、タングステンなどの金属を担持させていてもよい。 The photocatalyst used in this embodiment may be supported with an organic compound adsorbent such as zeolite in order to increase the contact efficiency with the organic compound, or may be supported with an adsorbent of organic compounds such as zeolite, or may be made of gold, platinum, nickel, etc. in order to increase the efficiency of electronic excitation. , a metal such as tungsten may be supported.

使用する光触媒の同定、結晶子径の測定は、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）及びＸ線光電子分光装置（ＸＰＳ）を用いて行うことができる。 Identification of the photocatalyst to be used and measurement of crystallite diameter can be performed using an X-ray diffraction device (XRD) and an X-ray photoelectron spectroscopy device (XPS).

本実施形態において、有機物分解装置の形状は、流体である対象物（被処理流体）が装置内部を通過する形状であれば、特に限定されるものではない。 In this embodiment, the shape of the organic matter decomposition device is not particularly limited as long as it allows a fluid object (fluid to be treated) to pass through the device.

本実施形態において、装置内の光触媒の設置位置は、装置内の紫外線が照射される位置であれば、特に限定されるものではない。例えば、装置の内壁に位置していてもよいし、装置内部の対象物の流路上に光触媒を塗布したメッシュ状の担体を設置してもよい。光触媒を、好ましくは、光源から１０ｃｍ以内の距離に設置することで、有機化合物の分解効果が高まる。 In this embodiment, the installation position of the photocatalyst within the apparatus is not particularly limited as long as it is a position within the apparatus that is irradiated with ultraviolet rays. For example, it may be located on the inner wall of the device, or a mesh-like carrier coated with a photocatalyst may be installed on the flow path of the object inside the device. The photocatalyst is preferably installed within a distance of 10 cm from the light source to increase the effect of decomposing organic compounds.

本実施形態において、装置内への光触媒の固定方法は、特に限定されるものではないが、固定化した後の状態がよりポーラスとなる方法で固定化されることが好ましい。例えば、ポリエチレングリコールを溶かした水に光触媒を分散してペーストを作製し、基材へペーストを塗布した後、４００℃以上に加熱をしてポリエチレングリコールを焼き飛ばして固定化することで、ポーラスな状態で光触媒を固定することができる。 In this embodiment, the method of fixing the photocatalyst within the device is not particularly limited, but it is preferable that the photocatalyst be fixed in a manner that makes the state after fixation more porous. For example, a paste is prepared by dispersing a photocatalyst in water containing polyethylene glycol, and after applying the paste to a substrate, it is heated to 400°C or higher to burn off and fix the polyethylene glycol, thereby creating a porous material. The photocatalyst can be fixed in this state.

本実施形態において、装置に塗布された光触媒の塗布厚みは、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは５μｍ以上８０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以上６０μｍ以下である。
光触媒の塗布厚みが１μｍより小さいと、光触媒量が十分でなく、有機化合物分解の効率が低下する。他方、光触媒の塗布厚みが１００μｍより大きいと、塗布が不均一となり、剥がれ落ちやすくなる。 In this embodiment, the coating thickness of the photocatalyst applied to the device is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, more preferably 5 μm or more and 80 μm or less, and still more preferably 10 μm or more and 60 μm or less.
If the coating thickness of the photocatalyst is less than 1 μm, the amount of photocatalyst will not be sufficient and the efficiency of organic compound decomposition will decrease. On the other hand, if the coating thickness of the photocatalyst is greater than 100 μm, the coating becomes uneven and tends to peel off.

本実施形態において、装置に塗布された光触媒の表面開孔率は、１０％以上５０％以下が好ましく、より好ましくは１５％以上４５％以下、さらに好ましくは２０％４０％以下である。
光触媒の表面開孔率が１０％未満であると、塗布された光触媒の内部と有機化合物との接触頻度が低下し、有機化合物分解の効率が低下する。他方、光触媒の表面開孔率が５０％を超えると、塗布された光触媒の密度が低下し、有機化合物との接触頻度が低下し、有機化合物分解の効果が低下する。 In this embodiment, the surface porosity of the photocatalyst applied to the device is preferably 10% or more and 50% or less, more preferably 15% or more and 45% or less, and still more preferably 20% or less and 40% or less.
When the surface porosity of the photocatalyst is less than 10%, the frequency of contact between the inside of the applied photocatalyst and the organic compound decreases, and the efficiency of decomposing the organic compound decreases. On the other hand, when the surface porosity of the photocatalyst exceeds 50%, the density of the applied photocatalyst decreases, the frequency of contact with the organic compound decreases, and the effect of decomposing the organic compound decreases.

光触媒の表面開孔率は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した倍率１，０００倍の反射電子像を、画像解析ソフトの二値化機能を用いて解析し、ＳＥＭ画像の範囲内に観察される孔の面積割合を算出することで求められる。 The surface porosity of the photocatalyst is determined by analyzing a backscattered electron image taken with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 1,000 times using the binarization function of image analysis software, and observing within the range of the SEM image. It is obtained by calculating the area ratio of the holes.

以下、本発明を、実施例及び比較例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例、比較例における各物性は、以下の方法により測定した。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.
Each physical property in Examples and Comparative Examples was measured by the following method.

（１）光触媒のバンドギャップエネルギー
紫外可視分光光度計（ＵＶ－ｖｉｓ）（日本分光（株）製、Ｖ－７７０）と、ＩＳＮ－９２３型積分球ユニットを用いて、拡散反射スペクトルの測定を行った。測定に際して、製版者の影響を避けるために、固体試料ホルダーと積分球との間に５度傾斜スペーサーを挿入した。測定条件は、以下の通りである。開始波長８００ｎｍ、終了波長２００ｎｍ、データ取り込み間隔０．５ｎｍ、操作速度１０００ｎｍ／分、繰り返し回数１回。ベースラインは、光触媒と混合した硫酸バリウム粉末を用いて測定した。得られた拡散反射スペクトルから、前述の通りバンドギャップエネルギーを算出した。 (1) Bandgap energy of photocatalyst The diffuse reflection spectrum was measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (UV-vis) (manufactured by JASCO Corporation, V-770) and an ISN-923 type integrating sphere unit. Ta. During the measurement, a 5 degree inclined spacer was inserted between the solid sample holder and the integrating sphere to avoid the influence of the plate maker. The measurement conditions are as follows. Start wavelength 800 nm, end wavelength 200 nm, data acquisition interval 0.5 nm, operation speed 1000 nm/min, number of repetitions is 1. The baseline was measured using barium sulfate powder mixed with a photocatalyst. Bandgap energy was calculated from the obtained diffuse reflection spectrum as described above.

（２）光触媒の結晶子径
Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）（リガク（株）、Ｕｌｔｉｍａ－ＩＶ）を用いて、Ｘ線回折スペクトルの測定を行った。測定の条件は、以下の通り。Ｘ線源Ｃｕ－Ｋα、励起電圧４０ｋＶ、電流４０ｍＡ、検出器Ｄ／ｔｅＸ、測定方式θ／２θ法、スキャン条件０．０２°／ステップ、１０°／分。得られたＸ線回折スペクトルから、前述の通り結晶子径を算出した。 (2) Crystallite diameter of photocatalyst X-ray diffraction spectra were measured using an X-ray diffraction device (XRD) (Rigaku Co., Ltd., Ultima-IV). The measurement conditions are as follows. X-ray source Cu-Kα, excitation voltage 40 kV, current 40 mA, detector D/teX, measurement method θ/2θ method, scan conditions 0.02°/step, 10°/min. From the obtained X-ray diffraction spectrum, the crystallite diameter was calculated as described above.

（３）光触媒の比表面積
比表面積測定装置（マイクロトラック・ベル(株)製、ＢＥＬＳＯＲＰ－ｍｉｎｉＩＩ（商品名））で測定した。試料を専用の５ｍＬガラスセルに投入し、液体窒素でガラスセルを冷却しながら、窒素ガスの吸脱着により、細孔体積および比表面積の測定を行った。吸着質として純度９９．９９体積％以上の窒素ガス、パージガスとして純度９９．９９体積％以上のヘリウムガスを用いた。参照セルとして、測定用のガラスセルと同体積の空のガラスセルを用い、測定値を補正する設定で測定を行った。測定方式は簡易方式で、吸着相対圧上限０．９５まで、脱着相対圧下限０．３までの設定で、測定を行った。測定後のＢＥＴ法及びＢＪＨ法による解析は、解析ソフト（マイクロトラック・ベル(株)製、ＢＥＬＭａｓｔｅｒ（Ｖｅｒｓｉｏｎ６．３．１．０））を用いて行った。 (3) Specific surface area of photocatalyst Measured using a specific surface area measuring device (BELSORP-mini II (trade name), manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.). The sample was placed in a dedicated 5 mL glass cell, and while the glass cell was cooled with liquid nitrogen, the pore volume and specific surface area were measured by adsorption and desorption of nitrogen gas. Nitrogen gas with a purity of 99.99 vol. % or more was used as the adsorbate, and helium gas with a purity of 99.99 vol. % or more was used as the purge gas. As a reference cell, an empty glass cell having the same volume as the glass cell for measurement was used, and measurements were performed with settings to correct the measured values. The measurement method was a simple method, and the measurements were performed with settings of an upper limit of adsorption relative pressure of 0.95 and a lower limit of desorption relative pressure of 0.3. Analysis by the BET method and the BJH method after the measurement was performed using analysis software (BEL Master (Version 6.3.1.0), manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.).

（４）光触媒の表面開孔率
ＳＥＭ（(株)日立ハイテクノロジーズ製、ＴＭ－１０００）を用いて、塗布光触媒の反射電子像を撮影した。撮影時の設定は、次の通り。観察モード：帯電軽減モード、撮影像：反射電子像、撮影倍率：１，０００倍、明るさ／コントラスト：オート輝度で調整、フォーカス：オートフォーカスで調整。撮影した反射電子像は、画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）を用いて画像解析を行った。画像解析ソフトでＳＥＭ画像を取り込んだのち、撮影したＳＥＭ画像の範囲を選択し、閾値３０％に設定した時に黒く表示される部分を孔として、その面積割合を算出した。 (4) Surface porosity of photocatalyst A reflected electron image of the coated photocatalyst was taken using a SEM (TM-1000, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). The settings for shooting are as follows. Observation mode: Charge reduction mode, Captured image: Backscattered electron image, Capture magnification: 1,000x, Brightness/Contrast: Adjusted with auto brightness, Focus: Adjusted with autofocus. The photographed backscattered electron images were analyzed using image analysis software (ImageJ). After importing the SEM image using image analysis software, a range of the photographed SEM image was selected, and the area ratio was calculated using the part displayed in black as a hole when the threshold value was set to 30%.

（５）有機化合物分解率
有機化合物の濃度が２０ｍｇ／Ｌとなるように調製した処理液１０Ｌを作製し、容量１０Ｌのポリタンク内に入れた。この処理液を、紫外線照射部に光触媒が塗布された有機物分解装置に、流速１００ｍＬ／分の速度で通液し、紫外線照射器の発光出力２０ｍＷで紫外線を照射して、有機化合物の分解を行った。通液した処理液は、再度ポリタンク内に戻し、液は循環した。所定の時間（１０分、３０分、６０分、１２０分）ごとにポリタンクから処理液を採取し、その有機化合物濃度を測定した。
有機化合物の濃度は、ガスクロマトグラフ質量分析計（日本電子（株）製、ＪＭＳ－Ｑ１０００ＧＣ）にて測定した。
試験開始６０分後の有機化合物分解率が５０％以上であると良好な性能、有機化合物分解率が７０％以上であるとさらに良好な性能であると判断した。 (5) Organic compound decomposition rate 10 L of a treatment liquid prepared to have an organic compound concentration of 20 mg/L was prepared and placed in a polyurethane tank with a capacity of 10 L. This treatment liquid was passed through an organic substance decomposition device whose ultraviolet irradiation part was coated with a photocatalyst at a flow rate of 100 mL/min, and the organic compounds were decomposed by irradiating ultraviolet light with a light output of 20 mW from the ultraviolet irradiator. Ta. The passed treatment solution was returned to the plastic tank again, and the solution was circulated. A treatment solution was collected from the polyurethane tank at predetermined intervals (10 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 120 minutes), and its organic compound concentration was measured.
The concentration of the organic compound was measured using a gas chromatograph mass spectrometer (manufactured by JEOL Ltd., JMS-Q1000GC).
It was determined that the performance was good if the organic compound decomposition rate 60 minutes after the start of the test was 50% or more, and the performance was even better if the organic compound decomposition rate was 70% or more.

［実施例１］
直径３０ｍｍの円筒状のモジュールで、円筒の上部から下部に向かって処理液が流れる構造であり、円筒の上部に光源が配置され、光源から１５ｍｍの距離に光触媒が塗布された２０ｍｍ角のプレートが設置された形状のモジュールを用いて、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒としてＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いた。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは４．６ｅＶ、結晶子径は２１ｎｍ、比表面積は２５ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５８μｍ、表面開孔率は２８％であった。 [Example 1]
It is a cylindrical module with a diameter of 30 mm, and the processing liquid flows from the top to the bottom of the cylinder.A light source is placed at the top of the cylinder, and a 20 mm square plate coated with a photocatalyst is placed at a distance of 15 mm from the light source. An acetaldehyde decomposition test was conducted using the installed module. An LED with a peak wavelength of ultraviolet rays of 265 nm was used as a light source, and SrTa ₂ O ₆ was used as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 4.6 eV, a crystallite diameter of 21 nm, a specific surface area of 25 m ² /g, a coating thickness of 58 μm, and a surface porosity of 28%.

［実施例２］
光源として紫外線のピーク波長が２８５ｎｍのＬＥＤを用いたモジュールを使用したこと以外は、実施例１と同様の方法にて試験を実施した。 [Example 2]
The test was conducted in the same manner as in Example 1, except that a module using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 285 nm was used as a light source.

［実施例３］
光源として紫外線のピーク波長が３１０ｎｍのＬＥＤを用いたモジュールを使用したこと以外は、実施例１と同様の方法にて試験を実施した。 [Example 3]
The test was conducted in the same manner as in Example 1, except that a module using an LED with a UV peak wavelength of 310 nm was used as a light source.

［実施例４］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒としてＬｉＴａＯ_３を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは４．８ｅＶ、結晶子径は３５ｎｍ、比表面積は１．８ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５６μｍ、表面開孔率は２７％であった。 [Example 4]
An acetaldehyde decomposition test was conducted using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using LiTaO ₃ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 4.8 eV, a crystallite diameter of 35 nm, a specific surface area of 1.8 m ² /g, a coating thickness of 56 μm, and a surface porosity of 27%.

［実施例５］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒としてＧａ_２Ｏ_３を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは４．７ｅＶ、結晶子径は１３ｎｍ、比表面積は４９ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５６μｍ、表面開孔率は２５％であった。 [Example 5]
An acetaldehyde decomposition test was carried out using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using Ga ₂ O ₃ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 4.7 eV, a crystallite diameter of 13 nm, a specific surface area of 49 m ² /g, a coating thickness of 56 μm, and a surface porosity of 25%.

［実施例６］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、Ｚｎ_２ＧｅＯ_４を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは４．８ｅＶ、結晶子径は２５ｎｍ、比表面積は１９ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５７μｍ、表面開孔率は２１％であった。 [Example 6]
An acetaldehyde decomposition test was carried out using an LED with an ultraviolet ray peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using Zn ₂ GeO ₄ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 4.8 eV, a crystallite diameter of 25 nm, a specific surface area of 19 m ² /g, a coating thickness of 57 μm, and a surface porosity of 21%.

［実施例７］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、Ｓｒ_２Ｔａ_２Ｏ_７を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは４．４ｅＶ、結晶子径は３５ｎｍ、比表面積は４．２ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５６μｍ、表面開孔率は２４％であった。 [Example 7]
An acetaldehyde decomposition test was carried out using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using Sr ₂ Ta ₂ O ₇ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 4.4 eV, a crystallite diameter of 35 nm, a specific surface area of 4.2 m ² /g, a coating thickness of 56 μm, and a surface porosity of 24%.

［実施例８］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＮａＴａＯ_３を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは３．９ｅＶ、結晶子径は１２ｎｍ、比表面積は２６ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５５μｍ、表面開孔率は２６％であった。 [Example 8]
An acetaldehyde decomposition test was conducted using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using NaTaO ₃ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 3.9 eV, a crystallite diameter of 12 nm, a specific surface area of 26 m ² /g, a coating thickness of 55 μm, and a surface porosity of 26%.

［実施例９］
光源として紫外線のピーク波長が２３０ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＺｒＯ_２を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは５．２ｅＶ、結晶子径は１１ｎｍ、比表面積は３３ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５１μｍ、表面開孔率は２３％であった。 [Example 9]
An acetaldehyde decomposition test was carried out using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 230 nm as a light source and a module using ZrO ₂ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 5.2 eV, a crystallite diameter of 11 nm, a specific surface area of 33 m ² /g, a coating thickness of 51 μm, and a surface porosity of 23%.

［実施例１０］
光源として紫外線のピーク波長が２１０ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＣａＺｒＯ_３を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは５．８ｅＶ、結晶子径は１５ｎｍ、比表面積は２３ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５５μｍ、表面開孔率は２９％であった。 [Example 10]
An acetaldehyde decomposition test was conducted using an LED with an ultraviolet ray peak wavelength of 210 nm as a light source and a module using CaZrO ₃ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 5.8 eV, a crystallite diameter of 15 nm, a specific surface area of 23 m ² /g, a coating thickness of 55 μm, and a surface porosity of 29%.

［実施例１１］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは４．６ｅＶ、結晶子径は４３ｎｍ、比表面積は０．８ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５６μｍ、表面開孔率は２６％であった。 [Example 11]
An acetaldehyde decomposition test was carried out using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using SrTa ₂ O ₆ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 4.6 eV, a crystallite diameter of 43 nm, a specific surface area of 0.8 m ² /g, a coating thickness of 56 μm, and a surface porosity of 26%.

［実施例１２］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは４．６ｅＶ、結晶子径は５５ｎｍ、比表面積は０．３ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５５μｍ、表面開孔率は２５％であった。 [Example 12]
An acetaldehyde decomposition test was carried out using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using SrTa ₂ O ₆ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 4.6 eV, a crystallite diameter of 55 nm, a specific surface area of 0.3 m ² /g, a coating thickness of 55 μm, and a surface porosity of 25%.

［実施例１３］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは４．６ｅＶ、結晶子径は１５ｎｍ、比表面積は５２ｍ^２／ｇ、塗布厚みは７μｍ、表面開孔率は２３％であった。 [Example 13]
An acetaldehyde decomposition test was conducted using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using SrTa ₂ O ₆ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 4.6 eV, a crystallite diameter of 15 nm, a specific surface area of 52 m ² /g, a coating thickness of 7 μm, and a surface porosity of 23%.

［実施例１４］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは４．６ｅＶ、結晶子径は１４ｎｍ、比表面積は４７ｍ^２／ｇ、塗布厚みは２μｍ、表面開孔率は２２％であった。 [Example 14]
An acetaldehyde decomposition test was conducted using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using SrTa ₂ O ₆ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 4.6 eV, a crystallite diameter of 14 nm, a specific surface area of 47 m ² /g, a coating thickness of 2 μm, and a surface porosity of 22%.

［実施例１５］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは４．６ｅＶ、結晶子径は１５ｎｍ、比表面積は４８ｍ^２／ｇ、塗布厚みは４７μｍ、表面開孔率は１８％であった。 [Example 15]
An acetaldehyde decomposition test was carried out using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using SrTa ₂ O ₆ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 4.6 eV, a crystallite diameter of 15 nm, a specific surface area of 48 m ² /g, a coating thickness of 47 μm, and a surface porosity of 18%.

［実施例１６］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは４．６ｅＶ、結晶子径は１６ｎｍ、比表面積は５０ｍ^２／ｇ、塗布厚みは４６μｍ、表面開孔率は１２％であった。 [Example 16]
An acetaldehyde decomposition test was carried out using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using SrTa ₂ O ₆ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 4.6 eV, a crystallite diameter of 16 nm, a specific surface area of 50 m ² /g, a coating thickness of 46 μm, and a surface porosity of 12%.

［実施例１７］
分解対象である有機化合物をイソブタノールにしたこと以外は、実施例１に記載の方法で試験を実施した。 [Example 17]
The test was conducted by the method described in Example 1, except that isobutanol was used as the organic compound to be decomposed.

［実施例１８］
分解対象である有機化合物をフタル酸ジメチルにしたこと以外は、実施例１に記載の方法で試験を実施した。 [Example 18]
The test was conducted by the method described in Example 1, except that dimethyl phthalate was used as the organic compound to be decomposed.

［実施例１９］
分解対象である有機化合物を酢酸エチルにしたこと以外は、実施例１に記載の方法で試験を実施した。 [Example 19]
The test was conducted using the method described in Example 1, except that ethyl acetate was used as the organic compound to be decomposed.

［実施例２０］
分解対象である有機化合物をテトラクロロエチレンにしたこと以外は、実施例１に記載の方法で試験を実施した。 [Example 20]
The test was conducted by the method described in Example 1, except that tetrachlorethylene was used as the organic compound to be decomposed.

［比較例１］
光源として紫外線のピーク波長が３６５ｎｍのＬＥＤを用いたモジュールを使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で試験を実施した。 [Comparative example 1]
The test was conducted in the same manner as in Example 1, except that a module using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 365 nm was used as a light source.

［比較例２］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＴｉＯ_２を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは３．２ｅＶ、結晶子径は１４ｎｍ、比表面積は５０ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５２μｍ、表面開孔率は１９．８％であった。 [Comparative example 2]
An acetaldehyde decomposition test was conducted using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using TiO ₂ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 3.2 eV, a crystallite diameter of 14 nm, a specific surface area of 50 m ² /g, a coating thickness of 52 μm, and a surface porosity of 19.8%.

［比較例３］
光源として紫外線のピーク波長が３６５ｎｍのＬＥＤを用いたモジュールを使用したこと以外は、比較例２と同様の方法で試験を実施した。 [Comparative example 3]
The test was conducted in the same manner as in Comparative Example 2, except that a module using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 365 nm was used as a light source.

［比較例４］
光源として紫外線のピーク波長が３６５ｎｍのＬＥＤを用いたモジュールを使用し、分解対象物である有機化合物をテトラクロロエチレンにしたこと以外は、比較例２と同様の方法で試験を実施した。 [Comparative example 4]
A test was conducted in the same manner as in Comparative Example 2, except that a module using an LED with a peak wavelength of ultraviolet rays of 365 nm was used as a light source, and tetrachloroethylene was used as the organic compound to be decomposed.

［比較例５］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは４．６ｅＶ、結晶子径は６３ｎｍ、比表面積は０．０８ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５４μｍ、表面開孔率は２１％であった。 [Comparative example 5]
An acetaldehyde decomposition test was carried out using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using SrTa ₂ O ₆ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 4.6 eV, a crystallite diameter of 63 nm, a specific surface area of 0.08 m ² /g, a coating thickness of 54 μm, and a surface porosity of 21%.

［比較例６］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは４．６ｅＶ、結晶子径は１３ｎｍ、比表面積は４７ｍ^２／ｇ、塗布厚みは０．５μｍ、表面開孔率は２５％であった。 [Comparative example 6]
An acetaldehyde decomposition test was carried out using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using SrTa ₂ O ₆ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 4.6 eV, a crystallite diameter of 13 nm, a specific surface area of 47 m ² /g, a coating thickness of 0.5 μm, and a surface porosity of 25%.

［比較例７］
光源として紫外線のピーク波長が２６５ｎｍのＬＥＤを用い、光触媒として、ＳｒＴａ_２Ｏ_６を用いたモジュールを使用して、アセトアルデヒドの分解試験を実施した。塗布された光触媒の、バンドギャップエネルギーは４．６ｅＶ、結晶子径は１４ｎｍ、比表面積は４６ｍ^２／ｇ、塗布厚みは５３μｍ、表面開孔率は４％であった。 [Comparative Example 7]
An acetaldehyde decomposition test was carried out using an LED with an ultraviolet peak wavelength of 265 nm as a light source and a module using SrTa ₂ O ₆ as a photocatalyst. The applied photocatalyst had a band gap energy of 4.6 eV, a crystallite diameter of 14 nm, a specific surface area of 46 m ² /g, a coating thickness of 53 μm, and a surface porosity of 4%.

実施例１～２０、比較例１～７の結果を以下の表１、２に示す。

The results of Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 to 7 are shown in Tables 1 and 2 below.

本発明に係る有機化合物分解装置は、紫外線を照射する光源と、バンドギャップエネルギーが３．５ｅＶ以上６．０ｅＶ以下である光触媒を組み合わせることにより、揮発性有機化合物や難分解性有機化合物の分解を効率よく行うことができるため、被処理流体に含有される有機化合物の分解等の各種分野に広く好適に利用可能である。 The organic compound decomposition device according to the present invention decomposes volatile organic compounds and persistent organic compounds by combining a light source that irradiates ultraviolet rays and a photocatalyst with a band gap energy of 3.5 eV or more and 6.0 eV or less. Since it can be carried out efficiently, it can be widely and suitably used in various fields such as decomposition of organic compounds contained in a fluid to be treated.

Claims

A light source that irradiates ultraviolet rays with a peak wavelength of 180 nm or more and 280 nm or less, and a photocatalyst that is fixed in a flow path of a fluid to be treated containing an organic compound and causes a photocatalytic reaction by the irradiated ultraviolet rays. An apparatus for decomposing organic compounds, wherein the photocatalyst has a band gap energy of 3.5 eV or more and 6.0 eV or less, and the photocatalyst is applied to the inner wall of the flow path of the fluid to be treated, and the coating thickness is 1 μm or more. 100 μm or less, and the photocatalyst is coated with a surface porosity of 10% or more and 50% or less .

The organic matter decomposition device according to claim 1, wherein the light source that irradiates the ultraviolet rays is a light emitting diode (LED) that irradiates ultraviolet rays with a peak wavelength of 230 nm or more and 280 nm or less.

The organic matter decomposition device according to claim 1 or 2, wherein the photocatalyst has a crystallite diameter of 1 nm or more and 60 nm or less.

The organic matter decomposition device according to claim 1, wherein the photocatalyst has a specific surface area of 0.1 m ² /g or more and 200 m ² /g or less.

_The photocatalyst is ZrO ₂ , BaZrO ₃ , SrZrO ₃ , Li ₂ ZrO ₃ , CaZrO ₃ , LiYZr ₂ O ₆ , NaYZr ₂ O ₆ , LiYbZr ₂ O ₆ , NaYbZr ₂ O ₆ , _CaZr4O9 _, _Mg2Zr5 _O12 _, _Ga2Zr2O7 _, _Ta2O5 , _LiTaO3 _, _NaTaO3 _, _KTaO3 _, _BiTaO4 _, _LaTaO4 _, _Li2Ta2O6 _, _Na2Ta2O6 _, _K2Ta2O6 _, _CaTa2O6 _, _SrTa2O6 _, _BaTa2O6 _, _NiTa2O6 _, _Ca2Ta2O7 _, _Sr2Ta2O7 _, _H2SrTa2O7 _, _K2SrTa2O7 _, _RbNdTa _{_} _{_} _2O7 _, _La3TaO7 _, _LiCa2Ta3O10 _, _KBa2Ta3O10 _, _NaCa2Ta3O10 _, _LiCa2Ta3O10 _, _Sr6Ta2O11 _, _K3Ta3B2 _{_} _{_} _{_} _{_} _{_} _{_} _{_} _O12 _, _K3Ta3Si2O13 _, _K2PrTa5O15 _, _Sr5Ta4O15 _, _Ba5Ta4O15 _, _Rb4Ta6O17 _, _LaTa7O19 _, _K4Sr3Ta _{_} _{_} _{_} _{_} _{_} _{_} _6O20 , _MgTiO3 _, _ZrTiO4 _, _La2Ti2O7 _, _Y2TiO7 _, _Gd2Ti2O7 _, _La4CaTi5O17 , _Ga2O3 _, _LaGaO3 _, _ZnGa2O4 _, _MgG _a _2O4 _, _SrGa2O4 _, _Ta2Ga2O4 _, _BaGa2O4 _, _CaGa4O7 _, _LiGa5O8 _, _Y3Ga5O12 _, _LaGa9O15 _, _ZnGa10O16 _, _Zn2 _{_} _{_} _GeO4 _, _LiInGeO4 _, _Ga4GeO8 _, _NaSbO3 _, _CaSbO3 _, _CaSb2O6 _, _Ca2Sb2O7 _, _Sr2Sb2O7 _, _Ba5Nb4O15 _, _Sr2Nb2O7 _, At least one selected from the group consisting of KTiNbO ₅ , ZnNb ₂ O ₆ , CsNb ₄ O ₁₁ , La ₃ NbO ₇ , Ca ₂ Nb ₂ O ₇ , HfO ₂ , PbWO ₄ , NaInO ₂ , LaInO ₃ , and SrIn ₂ O ₄ The organic matter decomposition device according to any one of claims 1 to 4, which is a seed.

A method for decomposing an organic compound contained in a fluid to be treated using the apparatus according to any one of claims 1 to 5 .