JPH08229549A

JPH08229549A - 導水路への生物付着防止方法

Info

Publication number: JPH08229549A
Application number: JP3862495A
Authority: JP
Inventors: Kunio Sano; 邦夫佐野; Kazuo Hata; 和男秦
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1995-02-27
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】環境破壊等を招くことなく、導水路への生物
付着を効率良く防止することのできる新規な方法を提供
する。【構成】光触媒を導水路の内表面へ被覆した後、光を
照射することによって、導水路への生物付着の防止を図
る。上記光触媒は、金属酸化物、複合金属酸化物または
金属硫化物を少なくとも１種含有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導水路への海洋生物や
水中生物の付着、特に生態的に壁面付着性を有する水中
生物類の付着を効率良く防止することのできる新規な方
法に関するものである。なお、本発明に記載の「導水
路」とは、導水管や導水槽等の他、プール等の貯水池、
パイプ、暗渠等の如き水中施設の全てを包含し、また本
発明に記載の「防止」とは、導水路への海洋生物の付着
を防止できることは勿論のこと、一旦付着した生物の成
育を抑制することも包含するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、臨海地域には大型の原子力発電所
や火力発電所等が建設され、稼働しているが、これらの
発電所では、復水器用の冷却水として大量の海水が利用
されている。そして、これらの大量の海水を取り込むた
めの取水路や配管などの導水路には、フジツボ、ムラサ
キイガイ、カンザシゴカイ、カキなどの海洋生物が多数
付着して成長するため、取水効率の低下を招くと共に、
これらの海洋生物が何層にもわたって付着・成育すると
きは、下層の生物が酸欠状態となって死亡して導水路の
壁面から脱落し、この死骸が海水によって流れて下流側
のポンプや細管に目詰まりを生じ、熱交換器の稼働効率
が大きく低下してしまう。

【０００３】この様な導水路への有害生物の付着を防止
する方法として多くの技術が提案されており、これらの
方法によって、ある程度の付着防止効果は認められるも
のの、環境保護面、エネルギー効率面等において多くの
問題が生じるため、実用化が難しいというのが現状であ
る。

【０００４】例えば、現在までに提案されている生物付
着防止法のひとつに「化学的防止方法」が挙げられる。
具体的には、（１）塩素／次亜塩素酸／オゾンなどを取水中に注入す
る方法（２）有機スズ、亜酸化銅等を含有する塗料を導水路の
壁面に塗布する方法（３）特殊合金鋼ライニングを行い、銅イオンを流出さ
せる方法等の方法が提案されている。

【０００５】しかしながら、これらの方法のうち（１）
の場合は、オキシダントの生成による海洋への悪影響が
指摘されており、一方（２）および（３）の場合には、
有害成分の溶出により環境破壊を招き、ひいては人間の
健康も害する可能性が指摘されている。従って、これら
の化学的防止方法を実用化することは困難である。

【０００６】上記化学的防止方法の他、付着生物の成育
を物理的に抑制する方法も挙げられる。具体的には、（１）音波／超音波の印加による方法（２）紫外線照射による方法（３）磁場印加による方法（４）温水循環により生物の成長を抑制する方法等の方法が提案されている。しかしながら、これらの方
法はいずれもエネルギー効率が悪く、多大なエネルギー
を費やす割には付着生物の防止効果が低いという問題が
ある。

【０００７】この様に付着生物の防止方法として現在ま
でに提案されている「化学的抑制法」および「物理的抑
制法」は、いずれも多くの問題点を抱えているため、実
用されるまでには至っていない。従って、発電所等の現
場においては、導水路などの壁面に付着したフジツボ等
の海洋生物がある程度成育した段階で、これらを機械的
に除去する方法が採用されている。

【０００８】しかしながら、この様な機械的除去方法に
おいても、除去効率の悪さ、除去機械の設置化に伴うコ
ストの上昇および製造工程の煩雑化、水路構造物への悪
影響などが指摘されると共に、この方法によって除去し
得た生物を処理するに当たっては焼却等の手段が別途必
要になり、その処理費用も多大となる等の問題が新たに
生じている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に鑑みてなされたものであり、その目的は、環境破壊
等を招くことなく、導水路への生物の付着を効率良く防
止することのできる新規な方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明の導水路への生物付着防止方法とは、光
触媒を導水路の内表面へ被覆した後、光を照射すること
に要旨を有するものである。

【００１１】上記光触媒としては、ＴｉＯ₂ ，ＺｎＯ，
ＷＯ₃ ，ＣｄＯ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，Ａｇ ₂ Ｏ，ＭｎＯ₂ ，Ｃ
ｕ₂ Ｏ，Ｆｅ₂ Ｏ₃ ，Ｖ₂ Ｏ₅ ，ＳｎＯ₂ ，ＺｒＯ₂ ，
ＣｅＯ₂ 等の金属酸化物を少なくとも１種用いることが
好ましい。あるいは、ＳｒＴｉＯ₃ ，ＢａＴｉ₄ Ｏ₇ ，
Ｎａ₂ Ｔｉ₆ Ｏ₁₃，Ｒｂ₂ Ｎｂ₆ Ｏ₁₇，Ｋ₄ Ｎｂ₆ Ｏ ₁₇
等の複合金属酸化物；ＺｎＳ，ＣｄＳ等の金属硫化物を
用いてもよい。これらの金属酸化物、複合金属酸化物お
よび金属硫化物は、それぞれ単独で少なくとも１種を使
用してもよいし、あるいはこれらの２種以上を併用して
用いてもよい。

【００１２】また、上記光触媒に照射する光源として
は、太陽灯、白色蛍光灯、ブラック灯、殺菌灯または水
銀灯を使用することが好ましい。ここで、上記光源から
の光を光触媒に照射する手段としては、光ファイバーを
用いることも可能である。本発明の方法においては、上
記光触媒が張付けられた板を導水路の内表面へ被覆する
ことも推奨される。

【００１３】

【作用】導水路への生物付着を防止することのできる新
規な方法を開発するに当たって、本発明者らは、特に海
洋生物の生態行動に着目し、海洋生物が発電所などにお
ける海水取水路などの壁面へ付着成育する生態系の動的
観察を含む諸調査を実施した。

【００１４】その結果、例えばフジツボの場合、海水の
流入に伴って、フジツボの幼虫（キプリス）が取水路壁
面等に到達すると、まず探索行動と呼ばれる行動を繰り
返し行う様になる。これは、キプリスが定着するのに適
当な場所（付着基盤）を探索するための行動であり、適
当な場所が見つかった場合には、定位を行って定着し生
育する。

【００１５】また、ムラサキイガイの場合は、貝の腹側
の隙間から足を伸ばし、足を使って上記付着基盤を探索
する。そして付着すべき基盤部位が定まると、その部位
に足裏の股入部を強く押付け、足から足糸と呼ばれる強
靭な繊維状たんぱく質を分泌することにより、付着基盤
上に貝殻を固定し、定着・成育していくのである。

【００１６】この様に海洋生物の導水路への付着・成育
機構においては、これらの幼虫が付着するのに適当な基
盤を選択する行動（探索行動）が極めて重要であること
が分かる。

【００１７】そこで、この様な海洋生物による付着基盤
の探索行動を忌避させることができれば、海洋生物の導
水路への付着成育を防止することができると考え、その
様な忌避される基盤環境を作り出すことを目的として鋭
意探索した結果、本発明を完成したのである。

【００１８】即ち、本発明に係わる導水路の生物付着防
止方法は、光励起触媒を導水路の内表面に薄膜状に形成
せしめ、その表面に光を照射することによって、海洋生
物などの付着成育の防止を図ろうするものである。本発
明における光触媒による海洋生物の付着防止機構は、以
下の様に考えられる。

【００１９】即ち、光触媒の表面に、例えば紫外線等の
光が照射されると、光触媒はこの光により励起されて、
酸化チタンの如く非常に強力な酸化力を有する物質に変
化し、その結果、キプリス等の難分解性物質なども容易
に酸化分解することができる様になる。一方、この酸化
反応と同時に還元反応も進行するが、溶存酸素の還元に
よって生成したＯ₂ ^-が、酸化反応中間体に付加して過酸
化物を形成したり、あるいは酸化力の一層強い水酸ラジ
カル（ＯＨ・）を形成したりして、ここでも非常に強い
酸化力を有する物質が生成される様になる。

【００２０】この様に、導水路の内表面に被覆された光
触媒に光が照射すると、水酸ラジカル等の様な非常に強
力な酸化物質が生成される結果、導水路への海洋生物の
付着が妨げられたり、ムラサキイガイが分泌する足糸た
んぱく質が酸化分解されたりすること等によって、導水
路への海洋生物の定着を防止することができるのであ
る。

【００２１】本発明における光とは、可視光のみならず
紫外線等、赤外線等も含むものであり、更に太陽光線の
如き自然光のみならず、太陽灯、白色蛍光灯、ブラック
灯、殺菌灯、水銀灯等の人工光源も包含するものであ
る。

【００２２】ここで、光触媒に光を照射するに当たって
は、導水路が開放されている場合（即ち、太陽光線等が
自然に導水路内部に照射される場合）と、開放されてい
ない場合（即ち、太陽光等が遮断されて、導水路内部に
は照射されない場合）によって、その照射方法を適宜変
更することが推奨される。

【００２３】即ち、導水路が開放されている場合は、自
然太陽光等のみによって、光触媒を励起するのに十分な
光量が得られることが多く、光量が非常に低い場合を除
き、他の人工光源等を併用して用いる必要はない。

【００２４】これに対して、火力発電所等の大型プラン
トでは、導水路が暗渠になっていることが多く、太陽光
線等が遮断された環境下では、光触媒を励起させるため
の光源として、白色蛍光灯、ブラック灯、殺菌灯、水銀
灯等の人工光源を導水路内に設けることが必要である。
なお、これらの光源からの光を光触媒に照射する場合、
光ファイバーケーブルを用いれば、導水路の狭陵部にも
均等に光を照射することができるため、優れた付着防止
効果が得られ、非常に有効である。

【００２５】なお、本発明に用いられる光触媒として
は、ＴｉＯ₂ ，ＺｎＯ，ＷＯ₃ ，ＣｄＯ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，
Ａｇ₂ Ｏ，ＭｎＯ₂ ，Ｃｕ₂ Ｏ，Ｆｅ₂ Ｏ₃ ，Ｖ₂ Ｏ
₅ ，ＳｎＯ₂ ，ＺｒＯ₂ ，ＣｅＯ₂ 等の金属酸化物を少
なくとも１種用いることが好ましい。あるいは、ＳｒＴ
ｉＯ₃ ，ＢａＴｉ₄ Ｏ₇ ，Ｎａ₂ Ｔｉ₆ Ｏ₁₃，Ｒｂ₂ Ｎ
ｂ ₆ Ｏ₁₇，Ｋ₄ Ｎｂ₆ Ｏ₁₇等の複合金属酸化物；Ｚｎ
Ｓ，ＣｄＳ等の金属硫化物を用いてもよい。これらの光
触媒は、それぞれ単独で少なくとも１種を用いてもよ
く、あるいは２種以上を併用しても良い。本発明におい
て特に好ましい光触媒は、ＴｉＯ₂ ，ＺｒＯ₂ ，Ｆｅ₂
Ｏ₃ ，ＣｅＯ₂ であり、これらを単独で、あるいは２種
以上併用することが推奨される。

【００２６】更に、上記光触媒の励起による酸化力を高
めることを目的として、上記光触媒に助触媒を添加して
も良い。この助触媒としては、Ｐｔ，Ｒｕ₂ Ｏ₃ ，Ｃｅ
Ｏ₂などが挙げられる。これらの助触媒は、無機質多孔
質体（例えばアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア
等）、無機質ペーパー、ゼオライト、多孔質ガラス、活
性炭、不織布等に担持してもよいし、フッ素系樹脂等の
高分子材料に担持して分散させることも可能である。

【００２７】本発明法が適用される海水導水管や海水導
水槽等の導水路は、一般に、チタン、チタン合金、ステ
ンレス鋼、溶解アルミメッキ鋼等の金属材料；セメン
ト、コンクリート等の非金属材料から構成されている。
この様な構成材料からなる導水路の内表面に上記光触媒
を被覆する方法としては、該光触媒を含有するコーティ
ング剤、塗料、被覆剤等を塗布、接着する等して、導水
路の内表面に直接被覆しても良いし、あるいは該光触媒
を多孔質板または緻密質板（これらの板は、セラミック
製、ガラス製、金属製、合成樹脂、ＦＲＰ製等、いずれ
の材質であっても構わない）、シート、無機質ペーパ
ー、タイル、管、ハニカム、不織布等にコーティングま
たは担持したものを、公知の方法（例えばディップコー
ト法、スプレー法、刷毛塗り法、ロール法、ウォッシュ
コート法等）によって導水路の内表面に張り付ける等し
て、該光触媒を間接的に被覆しても良い。あるいは、上
記光触媒をフッ素樹脂等の高分子中に分散させたシート
状成形体等を、導水路の内表面に張り付ける等してもよ
い。その他、有機系バインダーや水ガラス等の無機系接
着剤により、光触媒を導水路の内表面に接着した後、室
温〜２００℃の温度範囲で乾燥・固着することによって
被覆してもよい。

【００２８】これらのいずれの方法を採用するかについ
ては、導水路の構造、形状、寸法等に応じて適宜選択さ
れる。なお、光触媒をコーティング、塗布、接着処理等
により導水路の内表面に被覆するに先立って、導水路表
面を洗浄することが有用であり、更に密着性の向上を目
的としてサンドブラスト処理、プライマー処理等を施す
ことも推奨される。

【００２９】実際に上記光触媒を導水路に被覆するに当
たっては、光触媒として有用な上記金属元素を含有する
無機粉末、無機酸化物粉末、ゾル、アルコキシド等の有
機金属化合物を、親水性有機溶剤等の溶媒に添加した後
（必要に応じてバインダー等も添加しても良い）、適用
する導水路の形状等に応じて、濃度、粘度、塗布量、塗
布厚み等を適宜調整して用いる。

【００３０】以下実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を制限するものではな
く、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施するこ
とは全て本発明の技術的範囲に包含される。なお、以下
の記載において［％］とは、全て重量％を意味するもの
である。

【００３１】

【実施例】

［チタニアゾルの調製］四塩化チタン水溶液（Ｔｉ含
量：１６．８％）１６８ｇに、イソプロピルアルコール
（ＩＰＡ）４４７ｇとアセチルアセトン３５．４ｇを加
え、均一溶液とした。この溶液に、イオン交換基を予め
ＯＨ型に転化させた陰イオン交換樹脂（アンバーライト
「ＩＲＡ−６８」，ロームアンドハース社製）９００ｇ
を加えて、２５℃で４５分間接触させた後、上記イオン
交換樹脂を濾別することにより、平均粒子径が３０Åの
ＩＰＡ溶媒系チタニアゾルを得た。この様にして得られ
たゾルの組成は、ＴｉＯ₂ 換算で７．３％、塩素イオ
ン：０．０４％であり、アセチルアセトン（モル数）／
Ｔｉ（原子数）＝０．６であった。

【００３２】［チタニア／セリア／鉄系ゾルの調製］平
均粒子径５０Åの酸化チタン微粒子から成るチタニアゾ
ルＣＳ−Ｎ［石原産業（株）製：ＴｉＯ₂ 換算で２９．
５％］と、平均粒子径７０Åの水和セリウム・鉄複合酸
化物ゾル［過酸化水素水によって、酢酸セリウムと酢酸
鉄の混合水溶液を加水分解させることによって得られる
もの、（株）日本触媒製：ＣｅＯ₂ ・Ｆｅ₂ Ｏ₃ 換算で
１０．０％、Ｃｅ／Ｆｅ＝７／３（原子比）］とを、Ｔ
ｉ／Ｃｅ／Ｆｅ＝４０／７／３（原子比）になる様に混
合した。得られた混合ゾルにメチルセロソルブを加えて
加熱蒸留することにより、ゾル中に含まれる水分をメチ
ルセロソルブと共に系外に留出させ、メチルセロソルブ
溶媒系のチタニア／セリア／鉄系ゾルを得た。この様に
して得られたゾルの組成は、ＴｉＯ₂ 換算で６．９％、
ＣｅＯ₂ 換算で２．６％、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 換算で０．５％、
硝酸イオン：０．０２％、水：１２．４％、残部：メチ
ルセロソルブであった。

【００３３】［光触媒の調製］アルカリ処理によって片
面を多孔質とした３０ｃｍ角のパイレックスガラス板を
上記チタニアゾル中に浸漬した後、このガラス板を空気
中で４００℃に加熱することによって、ガラス板上にア
ナターゼ型の酸化チタン微粒子を固定化した。この固定
化工程を３回行うことにより、上記酸化チタン微粒子の
コーティング膜厚を約５００Åとした。このガラス板を
塩化Ｐｔ酸溶液に浸漬した後、空気中で４５０℃に加熱
することによって、ＴｉＯ₂ ／Ｐｔ＝５０／１（重量
比）となる様、酸化チタン微粒子にＰｔをドーピングし
た。以下の記載では、この様にして調製された光触媒を
Ａと呼ぶ。

【００３４】更に、上記の様にして調製されたガラス板
とチタニア／セリア／鉄系ゾルを用いて、前記光触媒Ａ
の場合と同様にして、酸化チタン／酸化セリウム／酸化
鉄が担持されたガラス板を得た（コーティング膜厚：約
６００Å）。以下の記載では、この様にして調整された
光触媒をＢと呼ぶ。

【００３５】［光触媒作用の評価］上記光触媒Ａおよび
Ｂを用いて、導水路への生物付着防止効果を下記の様に
して評価した。実施例１：太陽光による生物付着防止効果光触媒ＡおよびＢのガラス板の平滑面に、接着剤として
水ガラスを塗布したものを、Ｕ字型のコンクリート溝
（幅３０ｃｍ，長さ１．２ｍ，高さ３０ｃｍ）に張り付
けた。この溝に、海岸から汲み上げた海水を１ｍ³ ／ｈ
ｒの液速で通水し、太陽光のみが照射する状況下（蓋な
し）で１カ月間放置したときの海洋生物の付着状況を観
察した。なお、海洋生物の付着率は、溝の総面積に対す
るフジツボの付着面積を百分率で表した。

【００３６】実施例２：蛍光灯による生物付着防止効果本実施例は、コンクリートに蓋をして太陽光を遮断した
うえで、Ｕ字型コンクリート溝の壁にも光触媒Ａおよび
Ｂを被覆し、光ファイバーにより蛍光灯を集光してコン
クリート内部に光が照射される様にしたこと以外は実施
例１と同様にして、海洋生物の付着率を算出した。

【００３７】比較例１：実施例１において、光触媒を被
覆しないこと以外は実施例１と同様にして、海洋生物の
付着率を算出した。比較例２：実施例２において、光触媒を被覆しないこと
以外は実施例２と同様にして、海洋生物の付着率を算出
した。これらの結果を表１にまとめて示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表から明かな様に、光触媒を用いた実施例
では、光源の種類にかかわらず、いずれの場合も比較例
に比べてフジツボの付着率が小さく、優れた生物付着防
止効果を有することが分かった。

【００４０】

【発明の効果】本発明の方法は上記の様に構成されてい
るので、環境破壊等を招くことなく、導水路への海洋生
物等の付着を効率良く防止することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光触媒を導水路の内表面へ被覆した後、
光を照射することを特徴とする導水路への生物付着防止
方法。
【請求項２】前記光触媒が、金属酸化物、複合金属酸
化物および金属硫化物よりなる群から選択される少なく
とも１種を含有するものである請求項１に記載の生物付
着防止方法。
【請求項３】前記光触媒に照射する光源として、太陽
灯、白色蛍光灯、ブラック灯、殺菌灯または水銀灯を使
用するものである請求項１または２に記載の生物付着防
止方法。
【請求項４】前記光源からの光を光触媒に照射する手
段として、光ファイバーを用いるものである請求項１〜
３のいずれかに記載の生物付着防止方法。
【請求項５】前記光触媒が張付けられた板を導水路の
内表面へ被覆するものである請求項１〜４のいずれかに
記載の生物付着防止方法。