JP2004321864A

JP2004321864A - Method for washing photocatalyst filter and washing kit therefor

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Publication number: JP2004321864A
Application number: JP2003116570A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Ando; 貴弘安藤; Shinji Kato; 真示加藤
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2004-11-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for simply washing a photocatalyst filter, which has a porous ceramic carrier and a metal oxide like titanium oxide functioning as a photocatalyst supported on the carrier, without lowering photocatalytic activity. <P>SOLUTION: The washing method includes a process for immersing the photocatalyst filter in an alkali washing solution containing aqueous hydrogen peroxide to bubble the surface part of the filter, a process for removing the alkali washing solution bonded to the photocatalyst filter and a process for restoring the photocatalytic function of the photocatalyst filter from which the alkali washing solution is removed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光触媒フィルターの洗浄方法とその方法に使用するフィルター洗浄用材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】居住空間や作業空間における悪臭を解消する手段、或いは自動車の排気ガス等の有害物質によって汚染された空気を浄化する手段として、酸化チタン等の光触媒物質を備えたセラミックフィルター（以下、本明細書において「光触媒フィルター」という。）が用いられている。例えば、特許文献１には浄化効率に優れた光触媒フィルターが記載されている。
ところで、上記用途に使用される光触媒フィルターを最適なコンディションで使用するためには、光触媒フィルターに付着した異物（塵埃、タバコのヤニ等）を除去するべく、光触媒フィルターをその使用期間に応じて（好ましくは定期的に）洗浄することが望ましい。
なお、一般的なセラミックフィルターの洗浄方法として特許文献２には、１〜１０ｗｔ％のＮａＯＨ水溶液に過酸化水素水を１〜５ｗｔ％添加した洗浄液を用いる方法が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３８２１８号公報
【特許文献２】特開平８−３０９１６５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許文献２に記載の洗浄方法は、酸化チタンのような金属酸化物半導体をセラミックフィルター本体（即ち多孔質セラミック支持体）に担持して成る光触媒フィルターの洗浄方法として適当でない。すなわち、特許文献２に記載の洗浄方法では酸化チタンのような金属酸化物半導体の光触媒活性を損なう虞がある。さらに、当該文献に記載の洗浄方法では、洗浄主成分たるアルカリ成分（ＮａＯＨ）の濃度が高く、セラミックフィルター本体と光触媒物質（典型的には粒子形状）との結合強度を低下させて光触媒物質のセラミックフィルター本体からの遊離を助長する虞があり好ましくない。
【０００５】
そこで本発明は、光触媒フィルターの機械的強度と所望されるレベルの光触媒活性を維持しつつ、効率的なフィルター洗浄を実現し得る洗浄方法を提供することを目的とする。また、ここで開示する洗浄方法に好適に使用される洗浄材料を提供することを他の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用および効果】本発明により提供される洗浄方法は、セラミックフィルターの本体たる多孔質セラミック支持体と、該支持体に担持された光触媒として機能する金属酸化物（典型的には酸化チタン）とを有する光触媒フィルターを洗浄する方法である。この方法は、過酸化水素を含むアルカリ洗浄液に光触媒フィルターを浸漬し、該フィルターの表面部で発泡させる工程と、その後に該フィルターに付着したアルカリ洗浄液（即ちアルカリ成分及び過酸化水素）を除去する工程と、上記アルカリ洗浄液が除去された光触媒フィルターの光触媒活性を回復させる工程とを包含する。
【０００７】
ここで開示された方法では、過酸化水素を含むアルカリ洗浄液に光触媒フィルターを浸漬し、該フィルターの表面部（フィルターの表面（担持された光触媒物質たる金属酸化物の表面を含む）及びその近傍を含む。以下同じ。）において過酸化水素の反応（２Ｈ_２Ｏ_２→２Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２）により積極的に発泡させる。このような状態にすることで、フィルター表面に付着している塵埃やヤニ等の異物に対してアルカリ成分を作用させると共に、発泡作用によって異物（有機物のアルカリ分解産物を含む。）をフィルター表面から容易に取り除くことができる。
このため、特別な設備を要することなく効率よく光触媒フィルターを洗浄することができる。また、光触媒物質と接触して生じる過酸化水素由来のヒドロキシラジカル（ＯＨ・）やスーパーオキサイドイオン（Ｏ_２・⁻）によって、フィルター表面に付着した有機物の分解を促進することができる。
また、本発明の洗浄方法では、使用するアルカリ成分を従来よりも比較的低濃度に抑えることができるため、光触媒フィルターの機械的強度（特に光触媒物質と多孔質セラミック支持体との結合強度）がアルカリ成分によって過度に低下するのを防止することができる。
【０００８】
さらに、本発明の洗浄方法では、アルカリ洗浄液の除去（例えば光触媒フィルターの水洗）に加え、光触媒フィルターの光触媒機能回復措置を施す。すなわち、過酸化水素を含むアルカリ洗浄液中に光触媒フィルターを浸漬すると、フィルター本体（支持体）に担持されている金属酸化物の一部が化学的に変化し得る。例えば、酸化チタンを過酸化水素水に浸漬すると、黄色に着色した物質が生成されることが知られている。一般にかかる着色生成物質は本来の金属酸化物半導体のような光触媒活性を有しない。
好ましい光触媒機能回復措置の一つは、光触媒フィルターを１００℃以上の高温で乾燥することである。ここで乾燥処理に関して「高温」とは、フィルターに付着している水分を除去（即ち乾燥）し得る程度に高温であることをいい、乾燥の程度を越えてフィルターを構成するセラミックスが焼結する（即ちフィルターの多孔質構造が変化する）ような高温を意味しない。
また、好ましい光触媒機能回復措置の他の一つは、光触媒フィルターを還元剤で処理することである。好ましい還元剤は、例えば、二酸化チオ尿素、次亜リン酸、炭酸ヒドラジン、シュウ酸から成る群から選択される１種又は２種以上である。
これらの光触媒機能回復措置を施すことによって、光触媒として機能する金属酸化物としてフィルターに当初担持された物質（例えばＴｉＯ_２）の少なくとも一部を光触媒活性を有する物質として回復させること（即ち光触媒機能の再生）が可能となり、結果として光触媒フィルターに所望される光触媒活性を維持することができる。従って、本発明の洗浄方法によると、高温処理や還元剤処理といった簡便な手法によって、上記アルカリ洗浄液への浸漬処理によって低下又は失われた光触媒機能（活性）を容易に回復することができる。
【０００９】
本発明の洗浄方法において使用する洗浄液のアルカリ成分はアルカリ金属の水酸化物であることが好ましい。例えば、本発明の洗浄方法として好ましい一態様は、上記アルカリ洗浄液がアルカリ金属イオン濃度０．０１〜０．１ｍｏｌ／Ｌである水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムの水溶液であることを特徴とする。
このような比較的低濃度のアルカリ成分を含む洗浄液を用いると、高効率なフィルター洗浄を維持すると共に該フィルターの機械的強度保持効果をより向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の洗浄方法として好ましい一態様は、上記アルカリ洗浄液が０．５〜５ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素を含むことを特徴とする。この程度の濃度の過酸化水素を含むことにより、効率的なフィルター洗浄を行えると共に上記乾燥工程によって、洗浄後の光触媒フィルターについて高い光触媒活性を維持することができる。
【００１１】
また、好ましくは、上記除去工程において、光触媒フィルターを酸で処理することが行われる。典型的には酸で処理した後に更に水洗が行われる。酸処理を行うことによって、フィルターに付着するアルカリ洗浄液をより確実に除去（中和を包含する。）することができる。また、酸成分によるフィルター表面の洗浄も行い得る。
【００１２】
また、本発明は上述した洗浄方法に好適に使用し得る洗浄液の調製用キットを提供する。すなわち、本発明の洗浄液調製用キットは、多孔質セラミック支持体と該支持体に担持された光触媒として機能する金属酸化物とを有する光触媒フィルターを洗浄する洗浄液の調製用キットであって、それぞれ異なる容器に収容された、水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムの水溶液と、過酸化水素水とを備える。
本発明の洗浄方法では、上述のアルカリ洗浄液は、使用直前に調製することが好ましい。従って、上記キットを用いることにより、所望する時期に迅速に上記アルカリ洗浄液を調製することができる。
【００１３】
好ましくは、各容器に収容された溶液（即ち水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムの水溶液と過酸化水素水）は、それらを配合することによって目的のアルカリ濃度及び過酸化水素濃度の洗浄液が調製し得るように設定された濃度及び容量で個々の容器に分画される。この場合において特に好ましいキットは、一の容器に収容された水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウムの水溶液と、他の一の容器に収容された過酸化水素水とを配合することにより、アルカリ金属イオン濃度が０．０１〜０．１ｍｏｌ／Ｌであり且つ過酸化水素濃度が０．５〜５ｍｏｌ／Ｌである洗浄液が調製されるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、いずれも従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書及び図面によって開示されている事項と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００１５】
本発明の洗浄方法は、アルカリ成分（好ましくはアルカリ金属の水酸化物）と過酸化水素により、セラミック製のフィルター本体（支持体）を有する光触媒フィルターを洗浄する方法である。これら洗浄成分によって特に腐食し易いものでない限り、セラミックの材質及び光触媒物質（金属酸化物半導体）の種類に特に限定はない。
例えば、フィルター本体の素材としては、アルミナ、シリカのような酸化物セラミックス、或いは窒化ケイ素、炭化ケイ素のような非酸化物セラミックスのいずれでもよい。また、セラミックフィルターに担持されている光触媒物質（典型的には粒子形状）としては、酸化チタンが最も一般的であるが、酸化スズ、酸化亜鉛、チタン酸ストロンチウム、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化鉄、酸化銅、チタン酸鉄、酸化ニッケル、酸化ビスマス、酸化ケイ素等を担持した光触媒フィルターの洗浄にも本発明の洗浄方法を適用することができる。
また、本発明の洗浄方法は、発泡作用の利用によって、使用する洗浄液のアルカリ成分濃度（例えば水酸化カリウム又は水酸化ナトリウムの濃度）を比較的低く設定し得る。このため、酸化チタン等の光触媒物質の光触媒活性を向上させるのに寄与する金属微粒子（白金、銀等）をフィルター表面及び／又は光触媒物質（典型的には酸化チタン粒子）の表面に担持させていることを特徴とする光触媒フィルターを洗浄するのに特に好適である。本発明の洗浄方法は、この種の光触媒フィルターを洗浄した際の金属微粒子の剥離を抑制し、光触媒フィルターの機能を洗浄後にも高く維持することができる。また、この種の光触媒フィルターは担持する金属微粒子（白金、銀等）によって過酸化水素の分解及び発泡を増進させ得るため、特に好適な洗浄対象である。
【００１６】
ここで開示される洗浄方法で使用されるアルカリ洗浄液の主成分たるアルカリ成分としては、従来アルカリ性洗浄剤の洗浄成分として使用され得る類のものであって、セラミックフィルターの洗浄に使用し得るものであれば特に制限はない。好ましくはアルカリ金属の水酸化物であり、水酸化カリウムが特に好ましい。
また、上述したアルカリ成分及び過酸化水素の他、光触媒フィルターの洗浄の障害にならないものである限り、他の成分をアルカリ洗浄液に含有させてもよい。この種の添加成分として、過酸化水素の分解防止剤（負触媒）、界面活性剤、無機顔料、香料等が挙げられる。
【００１７】
使用するアルカリ洗浄液中のアルカリ成分の濃度は、過酸化水素による発泡時において、泡と共にフィルター表面から異物が容易に除去され得るように当該異物（有機物）を部分的に分解してフィルター表面から剥離し易くする程度であればよく、アルカリ成分のみに頼る従来のアルカリ洗浄剤のように過度に濃くする必要はない。使用するアルカリの種類によって異なり得るため特に限定するものではないが、アルカリ金属の水酸化物を主成分とする場合には、含有するアルカリ金属イオン濃度が０．０１〜０．１ｍｏｌ／Ｌ（ｄｍ^３）の範囲内であることが適当である。この濃度が０．０３〜０．０８ｍｏｌ／Ｌ程度であることが特に好ましい。
一方、過酸化水素の濃度は、光触媒フィルターを浸漬した際、比較的長時間（例えば３０分以上、好ましくは１時間以上）発泡が継続する程度の濃度が好ましい。この要求に好適な範囲は、０．５〜５ｍｏｌ／Ｌである。洗浄液中の過酸化水素濃度が１〜２ｍｏｌ／Ｌ程度であることが特に好ましい。過酸化水素の濃度が低すぎると、発泡効果が小さすぎて好ましくない。一方、過酸化水素の濃度が高すぎると、フィルター本体に担持されている酸化チタン等の金属酸化物半導体の望ましくない化学変化（典型的には光触媒作用を奏しない過酸化物の生成）の発生頻度が高くなりすぎるため好ましくない。
【００１８】
アルカリ洗浄液は光触媒フィルターを浸漬する直前に調製する（即ちアルカリ成分と過酸化水素とを混合する）ことが好ましい。ここで開示したキットを採用することによって、光触媒フィルターの洗浄直前にアルカリ洗浄液を容易に調製し得る。例えば、０．０５〜０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウム水溶液と６〜１２ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水とを容積比１０：１〜８：１で混合することにより、所望する濃度のアルカリ洗浄液をすぐに調製することができる。従って、かかる容積比となるように上記濃度範囲の水酸化カリウム及び／又は水酸化ナトリウム水溶液と過酸化水素水を個々の容器に分注しておくとよい。
【００１９】
アルカリ洗浄液に光触媒フィルターを浸漬する場合、特にフィルターの前処理は必要ないが、綿埃、虫の死骸等の比較的大サイズの異物を予め除去する処理（例えばフィルターの水洗やフィルター表面への水又はガスの吹付け）を行うことが好ましい。浸漬処理は、フィルターの表面部において継続的に発泡させることから、容器内のアルカリ洗浄液に静止した状態でフィルターを漬けておくことが好ましい。浸漬時間は、使用するアルカリ洗浄液の濃度や光触媒フィルターの汚れ具合によって異なり得るため特に限定しないが、上記濃度範囲のアルカリ洗浄液を使用してタバコのヤニのような油脂汚れを除去する場合、１〜２４時間（典型的には８〜１２時間）程度の浸漬処理が好ましい。かかる浸漬処理を行う際の温度制限は特になく、常温で行えばよい。
【００２０】
所定時間の浸漬処理終了後、洗浄液中からフィルターを取り出し、該フィルターに付着した残留アルカリ成分及び過酸化水素を除去する処理を行う。典型的には、水洗を行う。例えば適当な時間（例えば１〜１０分）だけ水中（例えば水槽に貯留した水中或いは流水中）に光触媒フィルターを入れて、表面に付いているアルカリ洗浄液を洗い流すとよい。あるいは、洗浄液から取り出したフィルターを次いで適当な濃度の酸（例えば硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、酢酸、シュウ酸その他のカルボン酸）の水溶液に浸けておく（即ち酸洗浄する）とよい。例えば０．０１〜０．０２ｍｏｌ／Ｌ程度の低濃度の硝酸に数分乃至数時間（例えば１０分〜３時間）、光触媒フィルターを漬けておき、その後好ましくは水洗することによって、フィルターの孔隙内に存在する洗浄液の成分（即ちアルカリ成分及び過酸化水素）を十分に除去することができる。使用する酸としては、アルカリ成分の中和に加えてフィルターの酸洗浄効果も高い硝酸が好ましい。酸に浸漬した後は、不要な酸成分を洗い流すために上述のような水洗を行うことが好ましい。
【００２１】
本発明の洗浄方法で行う上記光触媒機能回復措置としては、例えばアルカリ洗浄後の光触媒フィルターを再度焼成する（即ち焼成可能な温度まで加熱する）という手段も挙げられるが、上記アルカリ洗浄液への浸漬により失った或いは低下した光触媒機能を簡便な処理で効果的に回復し得る内容のものが好ましい。そのような手段として、上述の高温乾燥処理及び還元剤処理が挙げられる。
かかる高温乾燥処理としては、典型的には、大気雰囲気下で内部温度が１００℃以上（例えば１００〜２５０℃）に設定された乾燥器に光触媒フィルターを配置し、そのまま適当な時間（例えば０．５〜１０時間、典型的には１〜３時間）放置する。なお、洗浄対象のフィルターに担持されている金属酸化物が酸化チタン（ＴｉＯ_２）である場合、過酸化水素で処理することにより着色物質（典型的には黄色に着色した物質）がフィルタ表面に生成される。従って、乾燥（熱）処理時間は、かかる着色物質の消失程度（即ちフィルター表面の退色の程度）を目安に決定するとよい。例外があることを否定しないが原則としてはフィルター表面の退色が進むほど光触媒機能（活性）の回復を図ることができる。例えば、洗浄液に浸けて黄色くなったフィルターが元の白色又は灰色に復帰した時点で乾燥処理を終了するとよい。好ましくは、１３０℃以上（例えば１３０〜２００℃）、特に好ましくは１４０〜１８０℃程度の温度で乾燥処理を行う。これにより０．５〜３時間程度の乾燥処理で、光触媒フィルターの機械的強度にダメージを与えることなく、光触媒機能（活性）を回復させることができる。
【００２２】
一方、還元剤処理としては、過酸化水素の作用で生じた過酸化物を本来の金属酸化物に戻し得る還元剤であれば、特に制限なく用いることができる。例えば、種々のヒドラジン、ジイミド、アルデヒドが挙げられる。二酸化チオ尿素、次亜リン酸、炭酸ヒドラジン、シュウ酸等は、本発明の洗浄方法に好適に使用し得る還元剤の具体例である。
還元処理としては、適当な還元剤の水溶液を調製し、その溶液中に光触媒フィルターを浸漬する一般的な方法によれば良く、特別な操作を要しない。典型的には、０．０１〜１．０ｍｏｌ／Ｌ程度の濃度の還元剤（例えば０．０５〜０．２ｍｏｌ／Ｌの二酸化チオ尿素）を含む溶液中に１〜５時間程度浸漬することによって、光触媒フィルターの光触媒機能（活性）の回復を図ることができる。典型的には、還元剤処理後に光触媒フィルターを水洗し、フィルターに付着している余剰な還元剤を除去するとよい。
なお、本発明の実施に際しては、上述の高温乾燥処理と還元剤処理のいずれかを行えばよく、或いはこれら二つの処理を併用してもよい。
また、光触媒機能回復措置として還元剤処理を採用する場合、上記アルカリ洗浄液の除去処理（工程）と還元剤処理を同時に行うようにしてもよい。例えば、アルカリ洗浄液と光触媒フィルターとが入った容器中からアルカリ洗浄液を徐々に排出すると同時に還元剤を含む水溶液を当該容器に供給していく処理を行ってもよい。
【００２３】
【実施例】以下、本発明に関する実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
【００２４】
容量２リットルのポリエチレン製のポットミル内に、セラミック微粉末（アルミナ微粉末）４４６．５ｇ、タルク１６．０ｇ、木節粘土３６．５ｇ、水１５５ｇおよび分散剤１２．５ｇを投入した。さらに、直径１０ｍｍのアルミナ玉石をポットミルの約１／３まで投入して５時間攪拌混合した。次いで、このポットミル内に有機バインダー（第一工業製薬（株）製、商品名「セラモＴＢ−０１」）を１２７．１ｇ添加し、さらに２０時間攪拌した。このようにして、セラミックフィルター本体である多孔質セラミック支持体を形成するためのスラリーを調製した。このスラリーに、三次元網目構造を有するプレート形状の有機多孔体（ここではウレタンフォーム）を浸け、スラリーを多孔体表面に含浸させた。次いで、スラリー中からウレタンフォームを取り出し、余剰のスラリーをローラで押し出すようにして除去した。次いで、ウレタンフォームの空隙に詰まったスラリーを、スプレーを用いて吹き飛ばすことにより目詰まりを解消した。さらに、ウレタンフォームに付着したスラリーに、篩を用いて平均粒子径８μｍの表面層用セラミック粒子（アルミナ粒子）を振り掛けることにより均一に付着させた。次いで、余分なアルミナ粒子を払い落として、オーブン中でスラリーの付着したウレタンフォームを７０℃で２４時間乾燥し、その後１６００℃で１時間焼成した。この焼成により、ウレタンフォームを焼失させるとともに、上記アルミナ微粉末とアルミナ粒子を焼結させた。このようにして、三次元網目構造を構成する骨格筋の表面に上記アルミナ粒子から成る凹凸表面層が形成された多孔質セラミック支持体（サイズ：２４０ｍｍ×１２６ｍｍ、厚み：１３．５ｍｍ）を得た。得られた支持体の嵩密度は０．２６ｇ／ｃｍ^３であり、その表面積は約０．５ｍ^２／ｇ（ＢＥＴ法に基づく）であった。
次いで、アナターゼ型酸化チタン粉末（石原産業（株）製品：ＳＴ−０１）が単分散して成るスラリーに上記支持体を浸漬し、その後５００℃で該支持体を焼成した。これにより上記表面層に酸化チタン粒子がほぼ均一に担持した光触媒フィルターを得た。セラミック支持体に対する光触媒の平均担持量は約０．０７ｇ／ｃｍ^３であった。
【００２５】
次に、フィルター全体がタバコのヤニによってこげ茶色に変色するまで光触媒フィルターに対して光を照射しない状態でタバコの煙を強制的に吹き付けた。この処理により、フィルターの全域がヤニで汚染されたフィルター（以下「汚染フィルター」という。）を作製した。
かかる汚染フィルターの洗浄を以下のように行った。すなわち、予め作製しておいた０．０５ｍｏｌ／Ｌ（Ｋ^＋濃度）の水酸化カリウム水溶液１８００ｍｌと１０ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水２７０ｍｌとを所定の容器に入れて混合し、０．０４３ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウムと１．３ｍｏｌ／Ｌの過酸化水素水を含む洗浄液を調製した。この洗浄液（約２０℃）に上記汚染フィルターを入れて８時間浸漬し続けた。
【００２６】
第１の実施例として、上記８時間の浸漬後、洗浄液中から表面が黄色に着色したフィルターを取り出し、約１０Ｌの水道水（約２０℃）を入れた容器に移した。該容器中にてフィルターを僅かに揺らしながら３分間水洗した。
その後、軽く水切りをしたフィルターを１４０℃に加熱してある乾燥器内に移し、１時間放置した。その後、乾燥処理によって表面が退色してほぼ白くなった光触媒フィルターを乾燥器から取り出し、大気中に放置して室温に戻した。
【００２７】
また、第２の実施例として、上記８時間の浸漬後、洗浄液中から表面が黄色に着色したフィルターを取り出し、約１０Ｌの水道水（約２０℃）を入れた容器に移した。該容器中にてフィルターを僅かに揺らしながら３分間水洗した。
その後、０．１５ｍｏｌ／Ｌの二酸化チオ尿素水溶液７００ｍｌを含む容器中に光触媒フィルターを入れ、常温で２時間静置した。その後、流水で手短に洗浄し、表面が退色してほぼ白くなった光触媒フィルターを得た。
【００２８】
上記のようにして作製した汚染フィルター及び洗浄後の各フィルター（高温乾燥処理フィルター及び還元剤処理フィルター）を使用して以下の試験装置を構築した。すなわち、外気から遮断されたステンレス製の試験用ダクト（図示せず）に上記汚染フィルター又は洗浄済みフィルターを装備した。本実施例ではダクト内に２枚の同形状の汚染フィルター又は洗浄済みフィルターを、フィルターの幅広面がガス流通方向に対して直交するようにしてガス流通（進行）方向に沿って相互に隔離してタンデムに配置した。それらフィルターの間には、両フィルターに紫外光を照射し得る光源（ここではブラックライト）を配置した。なお、ダクトの上流側から供給したガスは２枚のフィルターを通過しないとダクトの下流側に流通しないように構成されている。かかる構成の試験装置を用いて以下の試験を行った。
【００２９】
＜試験例１＞
外気と遮断した状態で上記試験用ダクトの上流と下流とをガス流通可能に接続した。そして、光触媒フィルターの上流側から下流側へ初期濃度１０ｐｐｍのアセトアルデヒド（ＣＨ_３ＣＨＯ）を含む試験用ガス１ｍ^３を風速１．８ｍ／ｓの風量で６０分間循環供給した。このときの温度条件は室温（１７．７〜２４．６℃）とし、ガスの湿度（即ちダクト内の相対湿度）は２３．４〜６８．１％であった。循環供給中はブラックライトは常に点灯しておいた。循環供給を開始してから６０分間経過後まで所定の時にダクトの光触媒フィルター下流側からガスを一部サンプリングし、サンプリングガス中に含まれるアセトアルデヒド濃度（ｐｐｍ）を一般的なガスクロマトグラフィーによって定量した。また、各サンプリング時点におけるアセトアルデヒド除去率（％）を、測定（残留）アルデヒド濃度と初期アルデヒド濃度から算出した。
表１及び図１ならびに表２及び図２に示す結果から明らかなように、本発明の洗浄方法を施すことによって、光触媒フィルターの汚れ（本実施例ではタバコのヤニ）を簡便な処理で取り除くことができると共に高い光触媒活性の回復を実現することができる。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【表２】

【００３２】
＜試験例２＞
上記製造プロセスによって作製した光触媒フィルターを上述したプロセスで繰返し洗浄し、洗浄回数が光触媒フィルターの性能（光触媒活性）に及ぼす影響を評価した。
すなわち、本実施例で説明したプロセスで製造した光触媒フィルターを上述のプロセス（但し光触媒機能回復措置として上記高温乾燥処理を採用したもの）にて１回洗浄したもの（以下「１回洗浄済みフィルター」という。）、５回繰返して洗浄したもの（以下「５回洗浄済みフィルター」という。）、及び１０回繰返して洗浄したもの（以下「１０回洗浄済みフィルター」という。）を作製した。
【００３３】
次いで、これら３種の洗浄後フィルターと未洗浄フィルター（即ち新品の光触媒フィルター）とを用いて以下の試験を行った。
初期濃度が０．０９〜０．１５ｐｐｍの硫化水素（Ｈ_２Ｓ）を含む試験用ガスを外部のガス供給源に貯蔵しておき、当該ガスを上記試験用ダクトの光触媒フィルター上流側から風速０．５ｍ／ｓの風量（５０ｍ^３／ｓ）で９０分間供給し続けた。このときの温度条件は室温（２０．７〜２４．６℃）とし、ガスの湿度（ダクト内の相対湿度）は２３．４〜３９．１％であった。ガス供給中はダクト内のブラックライトは常に点灯しておいた。供給開始から３０分、６０分及び９０分経過時点にダクトの光触媒フィルター下流側からガスをサンプリングし、サンプリングガス中に含まれる硫化水素濃度（ｐｐｍ）をガスクロマトグラフィーによって定量した。また、各サンプリング時点における硫化水素除去率（％）を、供給ガス中の硫化水素濃度とサンプリングガス中の硫化水素濃度から算出した。
表３に示す結果から明らかなように、本発明の洗浄方法を繰返し行っても、光触媒フィルターの性能（光触媒活性）に殆ど影響がないことが確かめられた。この結果は、本発明の洗浄方法が光触媒フィルターの機械的強度に実質上影響を与えない方法であることを裏付けるものである。
【００３４】
【表３】

【００３５】
以上の実施例において、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】タバコのヤニで汚染された光触媒フィルターの光触媒活性と、該汚染フィルターを本発明の高温乾燥処理を伴う洗浄方法で洗浄した後の光触媒フィルターの光触媒活性とを対比したグラフである。横軸はアセトアルデヒド含有ガスの光触媒処理開始後の経過時間（分）を示し、縦軸は供試光触媒フィルターのアセトアルデヒド分解効率（除去率：％）を示す。
【図２】タバコのヤニで汚染された光触媒フィルターの光触媒活性と、該汚染フィルターを本発明の還元剤処理を伴う洗浄方法で洗浄した後の光触媒フィルターの光触媒活性とを対比したグラフである。横軸はアセトアルデヒド含有ガスの光触媒処理開始後の経過時間（分）を示し、縦軸は供試光触媒フィルターのアセトアルデヒド分解効率（除去率：％）を示す。[0001]
The present invention relates to a method for cleaning a photocatalytic filter and a filter cleaning material used in the method.
[0002]
2. Description of the Related Art Ceramic filters provided with a photocatalytic substance such as titanium oxide (hereinafter referred to as "titanium oxide") have been used as a means for eliminating odors in living and working spaces, or for purifying air contaminated by harmful substances such as automobile exhaust gas. , A “photocatalytic filter” in the present specification). For example, Patent Document 1 discloses a photocatalytic filter having excellent purification efficiency.
By the way, in order to use the photocatalyst filter used in the above-mentioned application in the optimal condition, in order to remove foreign substances (dust, cigarette tar, etc.) attached to the photocatalyst filter, the photocatalyst filter is used in accordance with its use period ( It is desirable to wash (preferably periodically).
As a general method for cleaning a ceramic filter, Patent Literature 2 describes a method using a cleaning liquid obtained by adding 1 to 5 wt% of a hydrogen peroxide solution to a 1 to 10 wt% aqueous NaOH solution.
[0003]
[Patent Document 1] JP-A-2001-38218
[Patent Document 2] JP-A-8-309165
[0004]
However, the cleaning method described in Patent Document 2 discloses a photocatalytic filter in which a metal oxide semiconductor such as titanium oxide is supported on a ceramic filter body (that is, a porous ceramic support). Not suitable as a washing method. That is, the cleaning method described in Patent Document 2 may impair the photocatalytic activity of a metal oxide semiconductor such as titanium oxide. Further, in the cleaning method described in the literature, the concentration of the alkaline component (NaOH), which is the main component of cleaning, is high, and the bonding strength between the ceramic filter body and the photocatalytic substance (typically in the form of particles) is reduced, so that the photocatalytic substance is reduced. It is not preferable because the separation from the ceramic filter body may be promoted.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a cleaning method that can realize efficient filter cleaning while maintaining the mechanical strength of a photocatalytic filter and a desired level of photocatalytic activity. It is another object to provide a cleaning material suitably used in the cleaning method disclosed herein.
[0006]
The cleaning method provided by the present invention comprises a porous ceramic support as a main body of a ceramic filter, and a metal oxide (a metal oxide functioning as a photocatalyst supported on the support). (Typically titanium oxide). In this method, a photocatalyst filter is immersed in an alkaline cleaning liquid containing hydrogen peroxide and foamed on the surface of the filter, and thereafter, the alkaline cleaning liquid (that is, an alkali component and hydrogen peroxide) attached to the filter is removed. And recovering the photocatalytic activity of the photocatalytic filter from which the alkaline cleaning liquid has been removed.
[0007]
In the method disclosed herein, a photocatalytic filter is immersed in an alkaline cleaning solution containing hydrogen peroxide, and the surface of the filter (the surface of the filter (including the surface of a metal oxide serving as a supported photocatalytic substance) and the vicinity thereof is removed). The same applies hereinafter.), The reaction of hydrogen peroxide (2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + O ₂ ) To positively foam. In such a state, the alkali component acts on foreign substances such as dust and tar adhering to the filter surface, and at the same time, foreign substances (including alkali decomposition products of organic substances) are removed from the filter surface by the foaming action. Can be easily removed.
Therefore, the photocatalyst filter can be efficiently cleaned without requiring special equipment. Hydrogen peroxide-derived hydroxyl radicals (OH.) And superoxide ions (O ₂ ・ ⁻ ) Can promote the decomposition of organic substances attached to the filter surface.
Further, in the cleaning method of the present invention, the alkaline component to be used can be suppressed to a relatively lower concentration than before, so that the mechanical strength of the photocatalytic filter (particularly, the bonding strength between the photocatalytic substance and the porous ceramic support) is reduced. Excessive reduction due to an alkali component can be prevented.
[0008]
Further, in the cleaning method of the present invention, in addition to the removal of the alkaline cleaning liquid (for example, washing of the photocatalyst filter with water), a photocatalytic function recovery measure of the photocatalyst filter is performed. That is, when the photocatalytic filter is immersed in an alkaline cleaning solution containing hydrogen peroxide, a part of the metal oxide supported on the filter body (support) can be chemically changed. For example, it is known that when titanium oxide is immersed in a hydrogen peroxide solution, a yellow colored substance is generated. Generally, such a coloring product does not have photocatalytic activity like the original metal oxide semiconductor.
One of the preferable measures for restoring the photocatalytic function is to dry the photocatalytic filter at a high temperature of 100 ° C. or more. Here, “high temperature” in the drying treatment means that the temperature is high enough to remove (ie, dry) water adhering to the filter, and the ceramics constituting the filter sinter beyond the degree of drying. It does not mean high temperatures such that the porous structure of the filter changes.
Another preferred photocatalytic function recovery measure is to treat the photocatalytic filter with a reducing agent. Preferred reducing agents are, for example, one or more selected from the group consisting of thiourea dioxide, hypophosphorous acid, hydrazine carbonate, and oxalic acid.
By performing these photocatalytic function recovery measures, the substance initially supported on the filter as a metal oxide functioning as a photocatalyst (for example, TiO 2) ₂ ) Can be recovered as a substance having photocatalytic activity (that is, regeneration of the photocatalytic function), and as a result, the photocatalytic activity desired for the photocatalytic filter can be maintained. Therefore, according to the cleaning method of the present invention, the photocatalytic function (activity) reduced or lost by the immersion treatment in the alkaline cleaning liquid can be easily recovered by a simple method such as a high-temperature treatment or a reducing agent treatment.
[0009]
The alkaline component of the cleaning solution used in the cleaning method of the present invention is preferably an alkali metal hydroxide. For example, a preferred embodiment of the cleaning method of the present invention is characterized in that the alkaline cleaning liquid is an aqueous solution of potassium hydroxide and / or sodium hydroxide having an alkali metal ion concentration of 0.01 to 0.1 mol / L. .
When such a cleaning solution containing a relatively low concentration of an alkaline component is used, highly efficient filter cleaning can be maintained, and the effect of maintaining the mechanical strength of the filter can be further improved.
[0010]
In a preferred aspect of the cleaning method of the present invention, the alkaline cleaning liquid contains 0.5 to 5 mol / L of hydrogen peroxide. By containing hydrogen peroxide at such a concentration, efficient filter cleaning can be performed, and high photocatalytic activity of the cleaned photocatalytic filter can be maintained by the drying step.
[0011]
Preferably, in the removing step, the photocatalytic filter is treated with an acid. Typically, further water washing is performed after treatment with an acid. By performing the acid treatment, the alkaline cleaning liquid attached to the filter can be more reliably removed (including neutralization). Further, the filter surface can be washed with an acid component.
[0012]
Further, the present invention provides a kit for preparing a washing solution that can be suitably used in the above-described washing method. That is, the cleaning solution preparation kit of the present invention is a cleaning solution preparation kit for cleaning a photocatalytic filter having a porous ceramic support and a metal oxide supported as a photocatalyst, which is different from each other. An aqueous solution of potassium hydroxide and / or sodium hydroxide and a hydrogen peroxide solution are contained in a container.
In the cleaning method of the present invention, the above-described alkaline cleaning liquid is preferably prepared immediately before use. Therefore, by using the above-mentioned kit, the above-mentioned alkaline cleaning solution can be rapidly prepared at a desired time.
[0013]
Preferably, the solution contained in each container (that is, aqueous solution of potassium hydroxide and / or sodium hydroxide and aqueous hydrogen peroxide) is mixed to prepare a cleaning solution having the desired alkali concentration and hydrogen peroxide concentration. Fractionated into individual containers at concentrations and volumes set to allow for In this case, a particularly preferred kit is to mix an aqueous solution of potassium hydroxide and / or sodium hydroxide contained in one container with an aqueous solution of hydrogen peroxide contained in another container to form an alkali metal. The cleaning liquid having an ion concentration of 0.01 to 0.1 mol / L and a hydrogen peroxide concentration of 0.5 to 5 mol / L is prepared.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below. It should be noted that matters other than matters specifically referred to in the present specification and necessary for carrying out the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the conventional technology. The present invention can be carried out based on the matters disclosed in the present specification and the drawings and common technical knowledge in the relevant field.
[0015]
The cleaning method of the present invention is a method of cleaning a photocatalytic filter having a ceramic filter body (support) with an alkali component (preferably an alkali metal hydroxide) and hydrogen peroxide. The material of the ceramic and the type of the photocatalytic substance (metal oxide semiconductor) are not particularly limited as long as they are not easily corroded by these cleaning components.
For example, the material of the filter body may be any of oxide ceramics such as alumina and silica, or non-oxide ceramics such as silicon nitride and silicon carbide. Titanium oxide is the most common photocatalytic substance (typically in the form of particles) supported on a ceramic filter, but tin oxide, zinc oxide, strontium titanate, tungsten oxide, zirconium oxide, and niobium oxide. The cleaning method of the present invention can also be applied to the cleaning of a photocatalytic filter supporting iron oxide, copper oxide, iron titanate, nickel oxide, bismuth oxide, silicon oxide and the like.
In the cleaning method of the present invention, the concentration of the alkali component (for example, the concentration of potassium hydroxide or sodium hydroxide) of the cleaning solution used can be set relatively low by utilizing the foaming action. For this reason, fine metal particles (platinum, silver, etc.) that contribute to improving the photocatalytic activity of a photocatalytic substance such as titanium oxide are supported on the filter surface and / or the surface of the photocatalytic substance (typically, titanium oxide particles). It is particularly suitable for cleaning a photocatalytic filter characterized by the following. The cleaning method of the present invention can suppress the separation of metal fine particles when cleaning this type of photocatalytic filter, and can maintain the function of the photocatalytic filter high even after cleaning. In addition, this type of photocatalytic filter is a particularly suitable object to be cleaned, since the decomposition and foaming of hydrogen peroxide can be promoted by the supported fine metal particles (platinum, silver, etc.).
[0016]
The alkaline component, which is the main component of the alkaline cleaning liquid used in the cleaning method disclosed herein, is a type which can be conventionally used as a cleaning component of an alkaline cleaning agent, and can be used for cleaning a ceramic filter. There is no particular restriction. Preferred are hydroxides of alkali metals, and potassium hydroxide is particularly preferred.
Further, in addition to the above-described alkali component and hydrogen peroxide, other components may be contained in the alkaline cleaning solution as long as they do not hinder the cleaning of the photocatalytic filter. Examples of such additional components include a hydrogen peroxide decomposition inhibitor (negative catalyst), a surfactant, an inorganic pigment, and a fragrance.
[0017]
The concentration of the alkali component in the alkaline cleaning solution used is such that, during foaming with hydrogen peroxide, the foreign matter (organic matter) is partially decomposed and separated from the filter surface so that the foreign matter can be easily removed from the filter surface together with the foam. It is only necessary to make it easy to perform, and it is not necessary to make it too thick as in a conventional alkaline cleaning agent relying only on an alkaline component. Although it is not particularly limited because it may vary depending on the type of alkali used, when the alkali metal hydroxide is the main component, the concentration of the alkali metal ion contained is 0.01 to 0.1 mol / L (dm ³ ) Is suitably within the range. It is particularly preferable that this concentration is about 0.03 to 0.08 mol / L.
On the other hand, the concentration of hydrogen peroxide is preferably such that foaming continues for a relatively long time (for example, 30 minutes or more, preferably 1 hour or more) when the photocatalytic filter is immersed. A suitable range for this requirement is 0.5 to 5 mol / L. It is particularly preferable that the concentration of hydrogen peroxide in the cleaning solution is about 1 to 2 mol / L. If the concentration of hydrogen peroxide is too low, the foaming effect is too small, which is not preferable. On the other hand, if the concentration of hydrogen peroxide is too high, undesired chemical changes of the metal oxide semiconductor such as titanium oxide supported on the filter body (typically, generation of peroxide that does not exhibit photocatalysis) occur. It is not preferable because the frequency becomes too high.
[0018]
The alkaline cleaning liquid is preferably prepared immediately before immersing the photocatalytic filter (that is, the alkaline component and hydrogen peroxide are mixed). By employing the kit disclosed herein, an alkaline washing solution can be easily prepared immediately before washing the photocatalytic filter. For example, by mixing 0.05 to 0.1 mol / L aqueous potassium hydroxide and / or sodium hydroxide and 6 to 12 mol / L aqueous hydrogen peroxide at a volume ratio of 10: 1 to 8: 1, An alkaline cleaning solution of a desired concentration can be immediately prepared. Therefore, the aqueous solution of potassium hydroxide and / or sodium hydroxide and the aqueous solution of hydrogen peroxide in the above concentration range may be dispensed into individual containers so as to have such a volume ratio.
[0019]
When the photocatalyst filter is immersed in an alkaline cleaning solution, pretreatment of the filter is not particularly necessary, but treatment for removing relatively large foreign matters such as dust and dead insects (for example, washing the filter with water or rinsing water on the filter surface). Or gas spraying). In the immersion treatment, since the foam is continuously foamed on the surface of the filter, it is preferable that the filter is immersed in an alkaline cleaning solution in a container in a stationary state. The immersion time is not particularly limited because it may vary depending on the concentration of the alkaline cleaning liquid to be used and the degree of contamination of the photocatalytic filter.However, when removing an oily stain such as tobacco tar using an alkaline cleaning liquid in the above concentration range, 1 to Immersion treatment for about 24 hours (typically 8 to 12 hours) is preferred. There is no particular limitation on the temperature when performing such immersion treatment, and the immersion treatment may be performed at room temperature.
[0020]
After the end of the immersion treatment for a predetermined time, the filter is taken out of the cleaning liquid, and a treatment for removing residual alkali components and hydrogen peroxide attached to the filter is performed. Typically, water washing is performed. For example, the photocatalytic filter may be put in water (for example, water stored in a water tank or running water) for an appropriate time (for example, 1 to 10 minutes) to wash away the alkaline cleaning solution attached to the surface. Alternatively, the filter removed from the washing solution may be immersed in an aqueous solution of an acid (for example, nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, acetic acid, oxalic acid, or another carboxylic acid) at an appropriate concentration (that is, acid-washed). For example, the photocatalyst filter is immersed in nitric acid having a low concentration of about 0.01 to 0.02 mol / L for several minutes to several hours (for example, 10 minutes to 3 hours), and then preferably washed with water to form pores in the pores of the filter. (I.e., alkaline components and hydrogen peroxide) in the cleaning solution existing in the cleaning solution can be sufficiently removed. As the acid to be used, nitric acid, which has a high acid washing effect on the filter in addition to neutralizing the alkali component, is preferable. After immersion in an acid, it is preferable to perform the above-described water washing in order to wash away unnecessary acid components.
[0021]
As the photocatalytic function recovery measure performed in the cleaning method of the present invention, for example, a means of firing the photocatalyst filter after alkali cleaning again (that is, heating the filter to a temperature at which firing is possible) may be mentioned. It is preferable that the content of the photocatalyst that has been lost or reduced can be effectively recovered by a simple treatment. Such means include the high-temperature drying treatment and the reducing agent treatment described above.
As such a high-temperature drying treatment, typically, a photocatalyst filter is placed in a dryer in which the internal temperature is set to 100 ° C. or higher (for example, 100 to 250 ° C.) under an air atmosphere, and the photocatalyst filter is kept for an appropriate period of time (for example, 0. (5-10 hours, typically 1-3 hours). The metal oxide supported on the filter to be cleaned is titanium oxide (TiO 2). ₂ ), A colored substance (typically a substance colored yellow) is generated on the filter surface by the treatment with hydrogen peroxide. Therefore, the drying (heat) treatment time may be determined based on the degree of disappearance of the coloring substance (that is, the degree of fading of the filter surface). It is not denied that there is an exception, but in principle, the more the bleaching of the filter surface proceeds, the more the photocatalytic function (activity) can be recovered. For example, the drying process may be ended when the filter that has been yellowed by immersion in the cleaning liquid returns to the original white or gray color. Preferably, the drying treatment is performed at a temperature of 130 ° C. or higher (for example, 130 to 200 ° C.), particularly preferably about 140 to 180 ° C. Thus, the photocatalytic function (activity) can be recovered by a drying treatment for about 0.5 to 3 hours without damaging the mechanical strength of the photocatalytic filter.
[0022]
On the other hand, as the reducing agent treatment, any reducing agent can be used without particular limitation as long as the reducing agent can return peroxide generated by the action of hydrogen peroxide to the original metal oxide. For example, various hydrazines, diimides, and aldehydes can be mentioned. Thiourea dioxide, hypophosphorous acid, hydrazine carbonate, oxalic acid and the like are specific examples of the reducing agent that can be suitably used in the cleaning method of the present invention.
The reduction treatment may be performed by a general method of preparing an aqueous solution of an appropriate reducing agent and immersing the photocatalyst filter in the solution, and does not require any special operation. Typically, by immersing in a solution containing a reducing agent at a concentration of about 0.01 to 1.0 mol / L (for example, 0.05 to 0.2 mol / L thiourea dioxide) for about 1 to 5 hours Thus, the photocatalytic function (activity) of the photocatalytic filter can be restored. Typically, after the treatment with the reducing agent, the photocatalytic filter may be washed with water to remove the excess reducing agent attached to the filter.
In practicing the present invention, any of the above-described high-temperature drying treatment and reducing agent treatment may be performed, or these two treatments may be used in combination.
When a reducing agent treatment is employed as a photocatalytic function recovery measure, the above-described alkali cleaning liquid removal treatment (step) and the reducing agent treatment may be performed simultaneously. For example, a process may be performed in which the alkaline cleaning liquid is gradually discharged from the container containing the alkaline cleaning liquid and the photocatalyst filter, and at the same time, the aqueous solution containing the reducing agent is supplied to the container.
[0023]
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below, but are not intended to limit the present invention to those shown in the examples.
[0024]
In a 2 liter polyethylene pot mill, 446.5 g of ceramic fine powder (alumina fine powder), 16.0 g of talc, 36.5 g of Kibushi clay, 155 g of water and 12.5 g of a dispersant were charged. Further, alumina cobblestone having a diameter of 10 mm was charged to about 1/3 of the pot mill and stirred and mixed for 5 hours. Next, 127.1 g of an organic binder (trade name “Ceramo TB-01” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was added to the pot mill, and the mixture was further stirred for 20 hours. Thus, a slurry for forming a porous ceramic support as a ceramic filter body was prepared. A plate-shaped organic porous body (here, urethane foam) having a three-dimensional network structure was immersed in the slurry, and the surface of the porous body was impregnated with the slurry. Next, urethane foam was taken out from the slurry, and excess slurry was removed by extruding with a roller. Next, the clogging was eliminated by blowing off the slurry clogged in the voids of the urethane foam using a spray. Furthermore, the slurry adhered to the urethane foam was sprinkled with ceramic particles (alumina particles) for a surface layer having an average particle diameter of 8 μm using a sieve to uniformly adhere the slurry. Next, the excess alumina particles were removed, and the urethane foam to which the slurry was adhered was dried in an oven at 70 ° C. for 24 hours, and then fired at 1600 ° C. for 1 hour. By this calcination, the urethane foam was burned off and the alumina fine powder and alumina particles were sintered. Thus, a porous ceramic support (size: 240 mm × 126 mm, thickness: 13.5 mm) in which the uneven surface layer made of the alumina particles was formed on the surface of the skeletal muscle constituting the three-dimensional network structure was obtained. . The bulk density of the obtained support is 0.26 g / cm. ³ And its surface area is about 0.5m ² / G (based on the BET method).
Next, the above support was immersed in a slurry in which anatase type titanium oxide powder (product of Ishihara Sangyo Co., Ltd .: ST-01) was monodispersed, and then the support was baked at 500 ° C. As a result, a photocatalytic filter in which the titanium oxide particles were almost uniformly supported on the surface layer was obtained. Average loading of photocatalyst on ceramic support is about 0.07 g / cm ³ Met.
[0025]
Next, tobacco smoke was forcibly sprayed without irradiating the photocatalytic filter until the entire filter turned dark brown by the cigarette tar. By this treatment, a filter in which the entire area of the filter was contaminated with tar (hereinafter, referred to as “contaminated filter”) was produced.
The cleaning of such a contaminated filter was performed as follows. That is, 0.05 mol / L (K ⁺ Concentration) 1800 ml of potassium hydroxide aqueous solution and 270 ml of 10 mol / L hydrogen peroxide solution are put in a predetermined container and mixed, and 0.043 mol / L potassium hydroxide and 1.3 mol / L hydrogen peroxide solution are mixed. A washing solution was prepared. The above-mentioned contaminated filter was put in this washing liquid (about 20 ° C.) and kept immersed for 8 hours.
[0026]
As a first example, after the immersion for 8 hours, the filter whose surface was colored yellow was taken out of the cleaning solution and transferred to a container containing about 10 L of tap water (about 20 ° C.). The container was washed with water for 3 minutes while slightly shaking the filter in the container.
Thereafter, the filter, which had been lightly drained, was transferred into a dryer heated to 140 ° C. and left for 1 hour. Thereafter, the photocatalyst filter whose surface was faded and became almost white by the drying treatment was taken out of the dryer and left in the air to return to room temperature.
[0027]
Further, as a second example, after the immersion for 8 hours, the filter whose surface was colored yellow was taken out of the cleaning solution and transferred to a container containing about 10 L of tap water (about 20 ° C.). The container was washed with water for 3 minutes while slightly shaking the filter in the container.
Thereafter, the photocatalyst filter was placed in a container containing 700 ml of a 0.15 mol / L thiourea dioxide aqueous solution, and allowed to stand at room temperature for 2 hours. Then, it was washed briefly with running water to obtain a photocatalyst filter whose surface was discolored and became almost white.
[0028]
The following test apparatus was constructed using the contaminated filter prepared as described above and the filters after washing (high-temperature drying treatment filter and reducing agent treatment filter). That is, a stainless steel test duct (not shown) shielded from the outside air was equipped with the above-mentioned contaminated filter or washed filter. In this embodiment, two identically shaped contaminated filters or cleaned filters are separated from each other in the duct along the gas flow (progression) direction such that the wide surface of the filter is perpendicular to the gas flow direction. Placed in tandem. A light source (here, black light) capable of irradiating both filters with ultraviolet light was arranged between the filters. The gas supplied from the upstream side of the duct does not flow to the downstream side of the duct unless it passes through two filters. The following tests were performed using the test apparatus having the above configuration.
[0029]
<Test Example 1>
The upstream and downstream of the test duct were connected to allow gas flow while being shielded from the outside air. Then, from the upstream side to the downstream side of the photocatalytic filter, acetaldehyde (CH ₃ 1m test gas containing CHO) ³ Was circulated and supplied at a wind speed of 1.8 m / s for 60 minutes. The temperature condition at this time was room temperature (17.7 to 24.6 ° C.), and the humidity of the gas (that is, the relative humidity in the duct) was 23.4 to 68.1%. The black light was always on during the circulation supply. A part of the gas was sampled from the downstream side of the photocatalytic filter of the duct at a predetermined time until 60 minutes after the start of the circulation supply, and the concentration (ppm) of acetaldehyde contained in the sampled gas was determined by general gas chromatography. . The acetaldehyde removal rate (%) at each sampling point was calculated from the measured (residual) aldehyde concentration and the initial aldehyde concentration.
As is clear from the results shown in Table 1 and FIG. 1 and Table 2 and FIG. 2, by applying the cleaning method of the present invention, dirt (tobacco tar in this embodiment) of the photocatalytic filter can be removed by a simple treatment. And recovery of high photocatalytic activity can be realized.
[0030]
[Table 1]

[0031]
[Table 2]

[0032]
<Test Example 2>
The photocatalyst filter manufactured by the above manufacturing process was repeatedly washed by the above-described process, and the effect of the number of washings on the performance (photocatalytic activity) of the photocatalyst filter was evaluated.
That is, the photocatalyst filter manufactured by the process described in the present embodiment is washed once by the above-described process (however, the above-mentioned high-temperature drying treatment is adopted as the photocatalyst function recovery measure) (hereinafter, “filter once washed”). ). A filter washed five times (hereinafter referred to as a “filter washed five times”) and a filter washed ten times (hereinafter referred to as a “filter washed ten times”) were produced.
[0033]
Next, the following tests were performed using these three types of washed filters and unwashed filters (that is, new photocatalyst filters).
An initial concentration of 0.09 to 0.15 ppm of hydrogen sulfide (H ₂ The test gas containing S) is stored in an external gas supply source, and the gas is supplied from the upstream side of the photocatalyst filter of the test duct at a flow rate of 0.5 m / s (50 m / s). ³ / S) for 90 minutes. The temperature condition at this time was room temperature (20.7 to 24.6 ° C.), and the humidity of the gas (relative humidity in the duct) was 23.4 to 39.1%. During gas supply, the black light in the duct was always on. At 30 minutes, 60 minutes, and 90 minutes after the start of the supply, the gas was sampled from the downstream side of the photocatalytic filter of the duct, and the concentration (ppm) of hydrogen sulfide contained in the sampled gas was determined by gas chromatography. The hydrogen sulfide removal rate (%) at each sampling point was calculated from the hydrogen sulfide concentration in the supply gas and the hydrogen sulfide concentration in the sampling gas.
As is clear from the results shown in Table 3, it was confirmed that the performance (photocatalytic activity) of the photocatalyst filter was hardly affected even if the cleaning method of the present invention was repeated. This result supports that the cleaning method of the present invention does not substantially affect the mechanical strength of the photocatalytic filter.
[0034]
[Table 3]

[0035]
In the above embodiments, specific examples of the present invention have been described in detail. However, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and alterations of the specific examples illustrated above.
Further, the technical elements described in the present specification exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Further, the technology exemplified in the present specification achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph comparing the photocatalytic activity of a photocatalytic filter contaminated with cigarette tarnish and the photocatalytic activity of a photocatalytic filter after the contaminated filter has been washed by the washing method involving high-temperature drying treatment of the present invention. The horizontal axis indicates the elapsed time (minutes) after the start of the photocatalytic treatment of the acetaldehyde-containing gas, and the vertical axis indicates the acetaldehyde decomposition efficiency (removal rate:%) of the test photocatalyst filter.
FIG. 2 is a graph comparing the photocatalytic activity of a photocatalytic filter contaminated with tobacco tar and the photocatalytic activity of a photocatalytic filter after the contaminated filter has been washed by the washing method with a reducing agent treatment of the present invention. The horizontal axis indicates the elapsed time (minutes) after the start of the photocatalytic treatment of the acetaldehyde-containing gas, and the vertical axis indicates the acetaldehyde decomposition efficiency (removal rate:%) of the test photocatalyst filter.

Claims

A method for washing a photocatalytic filter having a porous ceramic support and a metal oxide functioning as a photocatalyst supported on the support, comprising the following steps:
A step of immersing the photocatalytic filter in an alkaline cleaning solution containing hydrogen peroxide and foaming the surface of the filter;
Removing the alkaline cleaning liquid attached to the filter; and restoring the photocatalytic function of the photocatalytic filter from which the alkaline cleaning liquid has been removed;
A method that includes:

The method according to claim 1, wherein the photocatalytic filter is dried at a high temperature of 100C or more in the recovery step.

The method according to claim 1, wherein the photocatalytic filter is treated with a reducing agent in the recovery step.

The method according to claim 3, wherein the reducing agent is one or more members selected from the group consisting of thiourea dioxide, hypophosphorous acid, hydrazine carbonate, and oxalic acid.

The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the alkaline cleaning liquid is an aqueous solution of potassium hydroxide and / or sodium hydroxide having an alkali metal ion concentration of 0.01 to 0.1 mol / L.

The method according to claim 1, wherein the alkaline cleaning liquid contains 0.5 to 5 mol / L of hydrogen peroxide.

The method according to claim 1, wherein in the removing step, treating the photocatalytic filter with an acid is performed.

A cleaning liquid preparation kit for cleaning a photocatalytic filter having a porous ceramic support and a metal oxide functioning as a photocatalyst supported on the support,
A kit comprising an aqueous solution of potassium hydroxide and / or sodium hydroxide and a hydrogen peroxide solution housed in different containers.

By mixing the aqueous solution of potassium hydroxide and / or sodium hydroxide contained in one container and the aqueous hydrogen peroxide solution contained in another container, the alkali metal ion concentration becomes 0.01 to 0. 9. The concentration and volume of the solution contained in each container are set such that a cleaning solution having a concentration of 0.1 mol / L and a hydrogen peroxide concentration of 0.5 to 5 mol / L is prepared. The kit as described.