[发明专利]承载光催化剂的玻璃材料,使用该材料的过滤装置以及光照射方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种承载光催化剂的玻璃材料，使用该材料的过滤装置以及光照射方法，特别是涉及改善光照射至光催化剂上的效率并促进光催化反应的玻璃材料。技术背景

光催化反应的特征在于使用在光照射下所产生的强氧化力的氧化反应。因而，人们一直试图在过滤器中利用这种技术，并将此技术应用于水处理和环境净化。

作为利用常规光催化剂的过滤器，通常使用：带有承载在热阻纤维或多孔物质上的TiO₂或另外的光催化剂的过滤器，带有承载在金属网等上的TiO₂或另外的光催化剂的过滤器。利用来自光源的光线，获得了光催化作用。

作为可行的具体例子有：在反应容器内的具有承载光催化剂的蜂窝状管的过滤器，所述容器包含有反应溶液和反应溶剂以及用于向管内引导光线的光学纤维(文献1.日本专利申请公开，和5-154387)；带有承载在玻璃、陶瓷或另外形式的平坦物质上或承载在玻璃珠或陶瓷球上的二氧化钛半透明薄膜的过滤器，通过将光照射在该薄膜上，将包含在城市废水等中的有毒物质除去(文献2.Hashimoto andFujishima，“水和排水”第36卷，第10号(1994)，第5-11页)；带有将二氧化钛载在设置在光源两侧的蜂窝状载体上的光催化剂的过滤器，用于净化汽车内或其它环境中的空气(文献3.Suzuki，“ToyotaChuo Kenkyusho R&D Review”第28卷，第3号(1993.9)，第47-56页)；带有设置在环状容器内的二氧化钛粒料的过滤器，所述容器中间有光源，该过滤器用于处理三氯乙烷或其它挥发性有机氯化合物(文献4.Yamazaki，“化学和工业”，第47卷，第2号(1994)第152-155页)；等等。

然而，在所述的现有技术中，光催化作用是由稍稍远离光催化剂的光源的光所产生的。因此，通常将出现下面的一些问题。

(1)如果过滤器被污垢，灰尘，淤泥等覆盖，那么光线将很难照射到光催化剂上，由此将减弱催化剂的作用。因此，需要很强的紫外光。尤其在包含大量物质的几乎是黑色的污水的场合，光线不能照射到光催化剂上，因此将使光催化反应钝化，或只是轻度的活化，这将使之不能在实际上使用。

(2)光线只能照射到某些部分上而不能照射到另一些部分上，并且只是光照射的那部分起作用。为了消除这个缺点，通过混合吸收剂和氧化钛制备了混合式光催化剂。没被光线照射的那些部分利用吸收剂收集并移至光照射部分进行分解。但这需要设计一个复杂的系统。

(3)甚至在从光源至光催化剂用光线照射光催化剂时，也只有少量的照射光能照射到光催化剂。绝大多数的光能被浪费。因此，为了进行有效的光照射，装置的设计是很重要的。为此，需要设计具有环状容器的结构或其它复杂的结构，所述环状容器内有光催化剂并且在其中间有光源。

本发明的目的是，通过将光线从承载光催化剂的载体直接照射到光催化剂上的简单的结构而提供一种能解决上述现有技术问题并能有效地产生光催化作用的光催化剂过滤器，光催化过滤装置以及使用该装置的液体处理方法。

另外，为了增加所述光催化剂的处理能力，迄今为止的做法是将大量的光线照射到光催化剂上。

具体地说，通常光催化剂的使用受到下面的各种限制。

(1)为了增加处理能力，要设计大量的光的照射。

(2)为了增加处理能力，要设计光照射方法。

(3)为了增加处理能力，要产生增加的光催化活性。

(4)所述的低处理能力限制了某些常规的应用：例如，除臭(少量处理，扩散是速率控制步骤)；防污处理(在很长时间内进行少量的处理)；抗菌处理(少量处理：不能进行杀菌处理)等。

用这种方法，甚至使用光催化作用，所产生的光量也将限制光催化反应能力的增加。当有大量光解物质时，这些物质不能通过光催化剂的作用进行处理。

在上述背景下开发出了本发明，本发明提供一种能明显增加过滤能力的光催化过滤装置和过滤方法。

在本发明中，作为用于过滤气体、液体或其它已知的流体的过滤器，包括：具有垂直于被处理流体通道的过滤面的过滤器(例如，日本专利申请公开，和7-224632)；具有平行于被处理流体通道的过滤面的过滤器(例如，日本专利申请公开第56-129020号)等。