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光触媒による浄水化技術は低コストで環境負荷ゼロ!今後の展開は?2021.0410.

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光触媒による浄水化技術は、従来の浄水システムに比べて、低コストではるかに効果的です。一般家庭で普及している浄水器の基本的なしくみは、水道水をフィルターでろ過して不純物を取り除くというものです。ポット式でも、蛇口に取り付けるタイプでもこのしくみは変わりません。定期的なフィルター交換が必要なため、ランニングコストがかかります。

一方、光触媒による浄水は、光と酸化チタンの触媒作用を利用しているのでフィルター交換を必要としません。また、光触媒は強力な酸化分解力で有害な有機物を分解除去するため、フィルターを使用したろ過よりもはるかに効果的です。細菌だけでなくニオイも分解します。

この記事では、光触媒による浄水化技術について解説します。

身近で活用される光触媒浄水とは 

光触媒を応用した浄水は、私たちの身近なところでも活用され始めています。ここではそのいくつかを紹介します。

光触媒の原理を応用した携帯用浄水器

地震や台風など災害の多い我が国では、災害時の水の確保を日頃から考えておくことが必要です。光触媒を利用した携帯用浄水器は、必要なのは太陽光だけなので、ライフラインが失われても汚れた水を浄化できるため以前より注目が集まっていました。

その代表格が最新のナノテクコーティング光触媒技術を採用した携帯用浄水器です。見た目は透明なポリ製の袋(バッグ)の容器ですが、有機化合物や微生物の細胞膜、DNA、RNAを破壊する優れものです。

浮遊物を除去するため、備え付けの不織布を注入口に取り付け川や井戸の水を汲み入れます。その後、付属液を一滴たらし、透明になれば浄水完了です。浄水に必要な時間は、暖かく晴れた日で約3時間、寒く曇った日で約6時間とされています。

熱帯魚の飼育水を光触媒で無毒化する

熱帯魚などを飼育する水槽内の水は、水中フィルターと呼ばれるろ過マットによる物理ろ過、カーボンマットによる吸着ろ過、砂利のバクテリアによる生物ろ過が一般的です。

これに代わるのが、特許取得の光触媒作用液を特殊加工したパイプの利用です。この独自開発のパイプに水を通すことで、コケやアオコの発生を予防します。このパイプは、わずか300ルクスで光触媒作用を開始します。このパイプに、高性能カーボンマットやバイオミックス入りの砂利を併用することで、格段に水質のレベルをアップさせることができるとされています。

300ルクスとは、30ワット蛍光灯2灯ほどの明るさで、ちょっと暗めの事務所程度の明るさです。

災害時に心強い味方となる光触媒浄水

災害時、光触媒反応を利用した浄水タンクは、少ない消費電力で浄化効率が高く、安全・安心な水を供給してくれる心強い味方です。

光触媒浄水タンクは、UV-Cという殺菌力の強い紫外線と酸化チタンによる光触媒システムを内蔵しています。川や池、プールの水や風呂の残り湯も簡単に浄水、飲料水として提供することができます。浄水処理時間は原水の状態により変わります。沢の水など比較的きれいな川の水は3~4時間、すこし汚れた川の水であれば12~24時間。プランクトンが発生して緑色になった水であれば24時間で浄水するとしています。

オプションとして、ソーラー発電装置も用意されており、電気の供給がストップしても利用可能です。

光触媒による浄水の最新技術とは

光触媒技術の研究と実用化において世界をリードしている日本ですが、浄水技術についても例外ではありません。ここでは、最新の光触媒浄水技術について見ていきます。紛体の酸化チタンによる光触媒作用にとって、実は、水との接触は効果を発揮する妨げとなるものです。また、水中に溶けて存在している物質(おもに無機物)も阻害原因となります。

このような難しさの対策として用いられたのが、ミクロオーダーの多孔質素材であるセラミックモノリスやゼオライトなどです。セラミックモノリスやゼオライトに酸化チタン薄膜を結着させることで、水中に特化した光触媒粒子の利用が実現しました。

光触媒浄水化技術が新興国を救う 

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わが国は豊かな山河に恵まれ、良質な水資源をもっていますが、新興国の多くには衛生的な水を安定して得ることができない地域が存在します。特に地方農村部では経済的な困難もありインフラ整備が追いつかず、飲料水の細菌汚染が深刻な状況にある地域もまれではありません。

そこに日本の光触媒技術を採用した浄水装置を設置すべく、応用研究がなされてきました。この応用研究は、飲料水の浄水だけにとどまらず、水槽や養殖など水産業への応用や水素生産を利用した海生バイオマスからの資源抽出などにも拡大しています。

近い将来、新興国の新たな産業のベースとして、日本の光触媒技術が実用化されたという報告がなされることでしょう。

まとめ

普段、当たり前に水道の蛇口からでる水について考えることは少ないでしょう。そして災害などでインフラが途絶えたときに、実は当たり前でなかったことを思い知らされます。また、テレビなどで発展途上国の様子が放送されて、子どもたちが飲み水の確保に懸命になる姿が映し出されることもあります。

日本の光触媒技術の発展が、被災者や途上国の人たちの苦労をすこしでも軽減できるとしたら、こんな素晴らしことはありません。

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