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自然光を利用した光触媒シリカゲルによる脱色技術

［要約］
シリカゲルに酸化チタンをコーティングした光触媒シリカゲルを利用した脱色装置において、日平均紫外線強度1,700μW/cm2以上の条件下で、処理水色度180以下の自然光における効率的な脱色処理が可能である。
［キーワード］
シリカゲル、酸化チタン、自然光、色度

［担当］
佐賀県畜産試験場・中小家畜部・養豚環境研究室 

［連絡先］電話0954-45-2030	
［区分］九州沖縄農業・畜産草地（中小家畜・畜産環境）	
［分類］技術・参考

［背景・ねらい］
家畜尿汚水処理技術については、活性汚泥法等の生物処理技術が主流となっているが、この方法では難分解性の色素成分の除去に限界があり、その処理水が茶褐色を呈するため、河川等への放流時には脱色の必要性が指摘されている。佐賀県畜産試験場では、光触媒の中でも酸化能力が高いと言われている酸化チタンを利用して、紫外線ランプ(UVランプ)との組み合わせによる汚水の脱色試験を行ったが、分解能力が低く、担体から容易に剥がれたため、実用化までには至らなかった。そこで、酸化チタンの中でも常温密着性の高いペルオキソ改質アナターゼゾルと色素吸着性と紫外線透過性が高いシリカゲルを担体とした「光触媒シリカゲル」を供試した光触媒脱色装置(図1)を利用して、自然光条件下での脱色試験を行い、除去効果の確認を行った。

［成果の内容・特徴］
  1. 紫外線強度は8〜9月においては、ほぼ同等の強度を示したが、10月以降は紫外線強度が低下し、特に、最大値で顕著となる。時間帯における紫外線強度は、11〜14時の時間帯をピークに低下する（図2）。

  2. 紫外線強度別に8〜9月を夏季、10〜11月を秋季として比較を行った結果、夏季には、色度180以下の範囲において、4時間以内に色度50以下に低下する。CODについても同様に低下するが、色度ほどは顕著ではない(図3)。

  3. 秋季においても、夏季同様に試験の経過と共に減少が確認されるが、夏季ほど顕著ではなく、色度120程度の除去が限界である（図4）。

［成果の活用面・留意点］
  1. 自然光を最大限に利用する目的で、見開き状態にしており、虫や落ち葉などの固形分が流入するため、夜間や使用しない時は、ビニールフィルム等で被覆した方がよい。

  2. 紫外線強度が極度に低下する時期（雨天時も含む）においては、紫外線ランプとの併用が望ましい。

  3. 光触媒は乾燥処理を行うと、シリカゲルから剥がれやすくなるので、連続使用を行った方がよい。

  4. 1m2当たりの循環量は、約830ml/m2･minである。

［具体的データ］

図1　光触媒シリカゲル脱色装置


図2　試験期間中における月別紫外線強度（μW/cm2）


図3　経過時間における成分除去（夏季）


図4　経過時間における成分除去（秋季）

［その他］ 
研究課題名：自然光を利用した光触媒シリカゲルによる脱色技術の開発
予算区分　：県単
研究期間　：2001〜2003年度
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