JPH0194998A - 光化学的廃水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は廃水の光化学的処理方法に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題点） 従来、工場廃水、生活廃水などの廃水はろ過。

沈降分離、湿式酸化処理、曝気酸化法、生物処理などの
操作の１種又は２種以上組合わせて用いて浄化処理され
ている。しかし、これらの方法では分解したり、除去し
たりすることが困難な物質が多数あり、また、一般に効
率が低く、かつ、大がかりな装置もしくは広大な面積を
必要とするものが多い。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らはこのような従来の廃水の処理方法の難点を
克服するため種々検討を重ねた結果、半導体粉末を光照
射することによって半導体の表面に強力な酸化力と還元
力を生じさせることができるが、この作用により、従来
困難であった多くの有機物や無機物を分解し、またある
種の無機物を沈殿させることができること、さらにこの
半導体の作用は酸化剤の存在下で一層促進しうることを
見出し、この知見に基づき本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、半導体に酸化剤の存在下て光照射し
、廃水中の有害物質を分解することを特徴とする光化学
的廃水の処理方法を提供するものである。

本発明において、半導体は廃水中の有害物質の分解反応
によって消費されることなく繰り返し使うことができ、
光触媒作用を奏しているということができる。

半導体の光触媒作用は、光照射によって半導体の表面に
生ずる電子と正孔が、水及び水中の溶存酸素と反応して
生ずる・ＯＨ１・ＯＨ２，０２″′等のラジカル種の働
きによると考えられる。

本発明において用いることのできる半導体は紫外光の一
部あるいは可視光を吸収できるように、そのバンドギャ
ップエネルギーがおよそ３．９ｅＶより小さくなければ
ならない。さらに伝導帯の電子により酸化剤が活性化さ
れるように、伝導帯のエネルギーレベルが十分に負でな
ければならない（０，５Ｖ　ｖｓ　ＮＨＥより負）。ま
た水溶液中での光照射によって溶解しない酸化物半導体
が望ましい、このような半導体としては二酸化チタン、
三酸化タングステン、酸化亜鉛が挙げられる。

本発明において半導体は、どのような形態で用いてもよ
いが、例えば半導体を粉末として廃水中に懸濁させて用
いることも、また高分子膜中に固定して用いることもで
きる。さらに半導体粉末をメンブランフィルタ−等の丈
夫な高分子フィルター中につめて用いることもできる。

また酸化剤としては、過酸化水素、次亜塩素酸、過ヨウ
素酸カリウムなどの無機過酸化物か好ましく用いられ、
過酸化水素が特に好ましく用いられる。過酸化水素は市
販の３５％溶液を用いることができる。酸化剤が多すぎ
ても少なすぎても分解効率は悪くなる。適量は対象物の
濃度によって異なり、対象物と等モル濃度から１００倍
までの濃度が適当である。

本発明において光照射には半導体のバンドギャップ以上
のエネルギーに相当する波長の光を含む光源を用いなけ
ればならない０例えば半導体が二酸化チタンであや場合
には、４１３ｎｍより短波長光を有する光源でなければ
ならない。また三酸化タングステンでは４５９ｎｍより
短波長光を有する光源でなければならない。このような
光源としては高圧水銀灯、キセノンランプ、ハロゲ・ン
ランプ等が挙げられる。

照射時間は廃水中の有害物質濃度、光の強度などにより
異なり、有害物質が実質上分解されるまでの時間である
が通常５〜２０ｍｗ／ｃｍ″で、１０分〜１時間である
。

本発明方法では分解容器に紫外光を透過できる石英ガラ
スを使う必要はなく、通常の耐熱ガラス（パイレックス
ガラス（商品名））の容器を用いることができる。

本発明方法により分解できる物質は非常に多く、従来の
方法で処理できるものはもちろん、他の方法では分解し
たり、除去したりすることが困難な物質も分解すること
ができる。例えば有機ハロゲン化合物、界面活性剤、有
機リン化合物、フェノール類、金属キレートなどが挙げ
られるが、これらは本発明方法で分解できる物質の一例
であり、これに限られるものではない０分解が完全に行
われると有機物は炭酸ガスになり、完全に無害化される
。

（作用） 光照射によつて半導体の表面に水及び水中の溶存酸素と
反応してラジカル種が生じるが、これらラジカル種は反
応性が大きく、有機物と反応してこれを分解すると考え
られる。過酸化水素などの酸化剤はこのようなラジカル
種を多量に生ぜしめ、分解の効率を飛躍的に向上させる
作用を有する。

従来過酸化水素や塩素をこれらが吸収できるきわめて短
波長の光で照射して、直接に励起することにより、ラジ
カル種を生ずる方法が知られている。これに対して、本
発明の方法では過酸化水素（酸化剤）が光を吸収する必
要はなく、半導体が光を吸収できればよい。従って過酸
化水素が吸収する短波長の紫外光を用いる必要はなく、
より長波長の光を用いて本発明を行うことができる。

（発明の効果） 本発明方法によれば廃水中の、従来法では処理困難であ
ったような有害物質まで高効率で分解することができる
。さらに本発明方法においては光源として太陽光、ある
いは消費電力の小さい光源を用いて行うことができ、コ
ストが低廉となる。

さらに照射時間を長くとる必要もないことも運転コスト
の低廉化に寄与する。

また、本発明方法は過酸化水素や塩素を直接励起する方
法に比べてコストが低く、またエネルギーの高い紫外光
を用いる場合のような危険性がない利点がある。また全
体の分解の効率も他の方法に比べてきわめて大きい。

（実施例） 次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。

実施例１ ３０ｄ容のパイレックスガラス製のバイアスビンに５０
ｐｐｍのトリクロロエチレンを含む水溶液２３Ｔｒ１ｉ
ｌを加え、これに過酸化水素の３５％水溶液０．０１ｍ
１を加え、さらに二酸化チタン粉末（粒径１．３ｐ）３
０ｍｇを加えた。これを攪拌して二酸化チタンを懸濁さ
せながら、５００Ｗの高圧水銀灯でパイレックスガラス
製窓付きの水フィルターを通して照射した。１０分間照
射後に、残留トリクロロエチレンをヘッドスペース法に
よりガスクロマトグラフで分析した結果、トリクロロエ
チレンは最初の濃度の８％に減少していた。比較のため
に、上記と同条件の実験を二酸化チタンの存在しない状
態で行った結果、トリクロロエチレンは最初の濃度の９
５％てあった。また過酸化水素を加えないて、二酸化チ
タンのみ用いた場合には、同様の実験でトリクロロエチ
レンは８０％に減少した。

実施例２ トリクロロエチレンの４ｐｐｍ溶液を用いた以外は実施
例１と全く同様にして、過酸化水素及び二酸化チタンを
加えて、５分間照射した。トリクロロエチレンは最初の
濃度の８％に減少した。

実施例３ 二酸化チタンの代わりに、二酸化タングステン６０１１
ｇを用いた以外は実施例１と全く同様にして、過酸化水
素を加えて、２０分間光照射した。

トリクロロエチレンは最初の濃度の５０％に減少した。

実施例４ トリクロロエチレンの代わりに、テトラクロロエチレン
の２５ｐｐｍ水溶液を用いた以外は実施例１と全く同様
にして、過酸化水素及び二酸化チタンを加えて、１０分
間照射した。テトラクロロエチレンが最初の濃度の１２
％に減少した。

実施例５ 有機リン農薬であるジメチル−２，２−ジクロロビニル
ホスフェートを２２ｐｐｍ含む水溶液３ｍｌ中に二酸化
チタン粉末１５ｍｇを懸濁させ、３５％の過酸化水素水
０．０１ｍ１を加えた。これを実施例１と同様にして５
分間照射した。照射後の試料をクロロホルムで抽出して
、ガスクロマトグラフで分析した結果、有機リン化合物
は検出できなかった。比較のために、過酸化水素を加え
ずに。

同様の実験を行ったところ、５分間の照射で、上記の化
合物は最初の濃度の４５％であった。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体に酸化剤の存在下で光照射し、廃水中の有
   害物質を分解することを特徴とする光化学的廃水処理方
   法。
2. （２）半導体が二酸化チタン、三酸化タングステン又は
   酸化亜鉛である特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）酸化剤が過酸化水素である特許請求の範囲第１項
   記載の方法。
4. （４）半導体粉末を廃水中に懸濁するか支持体に固定し
   て用いる特許請求の範囲第１項記載の方法。
5. （５）照射光が紫外光及び可視光である特許請求の範囲
   第１項記載の方法。