特開 2024-33672 水処理用浄化紙及び水処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024033672

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】水処理用浄化紙及び水処理装置

(51)【国際特許分類】

   D21H 21/14 20060101AFI20240306BHJP

   D21H 17/67 20060101ALI20240306BHJP

   C02F 1/72 20230101ALI20240306BHJP

   C02F 1/30 20230101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

D21H21/14 Z

D21H17/67

C02F1/72 101

C02F1/30

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022137407

(22)【出願日】2022-08-31

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古川 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】高城 敏己

(72)【発明者】

【氏名】杉田 澄雄

(72)【発明者】

【氏名】磯 賢一

【テーマコード（参考）】

4D037

4D050

4L055

【Ｆターム（参考）】

4D037AA01

4D037AB02

4D037BA16

4D050AA01

4D050AB11

4D050BB01

4D050BC06

4D050BC09

4D050BD02

4L055AA02

4L055AA03

4L055AA05

4L055AA06

4L055AA08

4L055AC09

4L055AF09

4L055AF10

4L055AF14

4L055AF17

4L055AF33

4L055AF50

4L055AG08

4L055AG09

4L055AG15

4L055AG18

4L055AG19

4L055AH01

4L055AH09

4L055AH17

4L055AH18

4L055AH37

4L055AH50

4L055FA11

4L055GA50

(57)【要約】

【課題】太陽光や紫外線の長期間照射による形状劣化を抑制することができる水処理用浄化紙及び水処理装置を提供する。
【解決手段】水処理用浄化紙は、有機物の紙と、紙と混合した、無機物の光触媒と、紙に含有するシランカップリング剤と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機物の紙と、
前記紙と混合した、無機物の光触媒と、
前記紙に含有するシランカップリング剤と、を有する、
水処理用浄化紙。

【請求項2】

前記紙は、セルロース繊維、セルロースナノファイバー、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、レーヨン、ビニロン、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、古紙パルプ、リンターパルプ、ケナフパルプ、バガスパルプ、バンブーパルプ、わら、麻、コウゾ、ミツマタ、木綿、ヨシ、バナナのいずれかである、
請求項１に記載の水処理用浄化紙。

【請求項3】

前記光触媒は、酸化チタン、酸化タングステン、チタン酸ストロンチウム、硫化亜鉛、硫化カドミウム、バナジン酸ビスマス含有酸化チタン、二酸化ケイ素のいずれかである、
請求項１に記載の水処理用浄化紙。

【請求項4】

容器本体と、
前記容器本体に固定された、光透過性を有する板と、
前記板から光が入射する位置であり、かつ前記容器本体と前記板との間に固定された浄化体と、を有し、
前記浄化体は、請求項１から３いずれか１項に記載の水処理用浄化紙で形成されている、水処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光触媒を利用した水処理用浄化紙及び水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、酸化チタン（ＴｉＯ２）等の光触媒を利用した水処理装置が提案されている（特許文献１および２等）。酸化チタンを利用した水処理装置では、酸化チタンが紫外線を受けることでその表面に活性酸素（ヒドロキシラジカルやスーパーオキサイドアニオン）が発生し、この活性酸素が、処理水に含まれている有機物を二酸化炭素や水に酸化分解することで、処理水が浄化される。ヒドロキシラジカルは、紫外線により酸化チタンの表面の電子が励起して生じた正孔に、処理水中や空気中に存在する水酸化物イオンなどから電子が奪われて生じる。スーパーオキサイドアニオンは、励起した電子が処理水中や空気中に存在する酸素と結合して生じる。

【0003】

特許文献３には、光触媒を利用した水処理装置で使用する浄化紙に関して、有機物であるセルロース繊維自体が酸化チタンで分解されるという問題点を解決するために、無機物（シリカ等）が担持されたパルプ繊維（セルロース繊維）を、酸化チタンを担持させる支持体として用いたものが記載されている。この無機物は、水溶状態でパルプスラリーと混在された後に水不溶化されることで、パルプ繊維と強固に結びつき、その表面に酸化チタンを凝集析出させるとともに、パルプ繊維の酸化チタンによる劣化を抑制する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－２４４４４０号公報

【特許文献2】特開２０１２－２１７９２２号公報

【特許文献3】特許第３２５４３４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献３に記載の浄化紙は、無機物の酸化チタンを有機物の繊維に定着させた構造体であり、無機物と有機物との結びつきが弱い。このため、太陽光や紫外線による長期間の照射をし続けると、酸化チタンによる分解で浄化紙の形状が劣化し、浄化体の交換時期が早くなってしまう可能性がある。

【0006】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽光や紫外線の長期間照射による形状劣化を抑制し、浄化体の交換時期を長くすることができる水処理用浄化紙及び水処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る水処理用浄化紙は、有機物の紙と、前記紙と混合した、無機物の光触媒と、前記紙に含有するシランカップリング剤と、を有する。

【0008】

水処理用浄化紙は、シランカップリング剤を含有することにより、無機物と結合する基が無機物である酸化チタン等と、有機物と結合する基が有機物であるセルロース繊維等にそれぞれ結合し、無機物と有機物との結びつきがより一層強くなる。

【0009】

本開示の一態様に係る水処理装置は、容器本体と、前記容器本体に固定された、光透過性を有する板と、前記板から光が入射する位置であり、かつ前記容器本体と前記板との間に固定された浄化体と、を有し、前記浄化体は、前記水処理用浄化紙で形成されている。

【0010】

水処理装置の構成要素である浄化体は、シランカップリング剤を含有する水処理用浄化紙で形成されているため、無機物と有機物との結びつきがより一層強くなることで、水処理用浄化紙の耐久性が向上し、太陽光や紫外線による形状劣化が生じにくくなり、浄化体の交換時期を長くすることができる。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、太陽光や紫外線の長期間照射による形状劣化を抑制し、浄化体の交換時期を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施形態の水処理装置を示す斜視図である。

【図2】図２は、実施形態の水処理装置の構成部品を示す斜視図である。

【図3】図３は、図１のＡ－Ａ断面図である。

【図4】図４は、水処理用浄化紙を示す拡大図である。

【図5】図５は、浄化体を製造する手順を示すフローチャートである。

【図6】図６は、形状劣化加速試験の結果を示すグラフである。

【図7】図７は、形状劣化加速試験後の形状劣化した水処理用浄化紙の写真である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本開示を実施するための形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本開示が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0014】

＜水処理装置の構成＞
水処理装置の構成について、図１から図３を参照して説明する。図１は、実施形態の水処理装置を示す斜視図である。図２は、実施形態の水処理装置の構成部品を示す斜視図である。図３は、図１のＡ－Ａ断面図である。図１から図３に示すように、水処理装置１０は、容器本体１と、浄化体２と、板３と、を有している。

【0015】

図１に示すように、水処理装置１０は、光源５０から照射された紫外線を浄化体に照射させて装置内の水を浄化する装置である。光源５０の光は、太陽光であってもよい。

【0016】

図２に示すように、容器本体１は、上側が開いて開口を有する直方体状の浅い箱体である。容器本体１は、底板（下板）１１と二対四枚の側板１２、側板１３、側板１４、側板１５を有している。

【0017】

対をなす側板１２、１３は、底板１１をなす長方形の短辺から立ち上がる、短冊状の側板である。対をなす側板１４、１５は、底板１１をなす長方形の長辺から立ち上がる、短冊状の側板である。

【0018】

図２に示すように、側板１２の端部に、貫通穴（液体導入口）１２ａが設けられている。図３に示すように、側板１３の端部に、貫通穴（液体導出口）１３ａが設けられている。貫通穴（液体導出口）１３ａは、貫通穴１２ａの対角に位置している。

【0019】

図２に示すように、液体導入管１８が、貫通穴１２ａに挿入され、液体導入管１８の穴が貫通穴１２ａに固定されている。図３に示すように、液体導出管１９が、貫通穴１３ａに挿入され、液体導出管１９の穴１９ａが貫通穴１３ａに固定されている。

【0020】

浄化体２は、ジャバラ状に折られている。図４は、水処理用浄化紙を示す拡大図である。図４に示すように、水処理用浄化紙１００は、紙２０であるセルロース繊維と、光触媒３０である酸化チタンと、を有する。水処理用浄化紙１００の紙２０には、シランカップリング剤４０が含侵されている。図４に示す水処理用浄化紙１００が折り曲げられて、図１から図３に示す浄化体２が形成される。

【0021】

板３は、容器本体１の開口側を覆って設けられている。容器本体１と板３とで容器が構成され、板３はこの容器の上板である。板３は光透過性を有する、ガラスの板である。板３は、光透過性を有していれば、樹脂板でもよい。

【0022】

ジャバラの伸縮方向Ｈ１（図２に表示）の両端部を除き、ジャバラの斜面は、谷折り線から山折り線に向かう第一斜面２１と、山折り線から谷折り線に向かう第二斜面２２とを有する。ジャバラの伸縮方向一端部の斜面は、第一斜面２１と平行な一端部斜面２１ａであり、伸縮方向他端部の斜面は第二斜面２２と平行な他端部斜面２２ａである。

【0023】

浄化体２の山折り線の部分を下側から支持する複数個の円錐状突起１６が、容器本体１の底板１１に図２に示す配置で固定されている。図３に示す浄化体２の谷折り線の部分を上側から支持する複数個の円錐状突起３１が、板３に固定されている。複数個の円錐状突起３１は、組立状態で、側板１４に沿って配置されている４行の各２１個の円錐状突起１６の間に一つずつ配置されるように、板３に固定されている。円錐状突起１６、３１は、円錐の尖端部が少し切り落とされた形状を有し、大径部（底面部）が底板１１および板３に固定されている。

【0024】

図２に示すように、側板１４、１５の内面に、三角形の支持板１７が２１枚ずつ固定されている。支持板１７は二等辺三角形であり、底辺の面が底板１１側に配置され、等辺の斜面１７ａ、１７ｂが浄化体２の支持面となる。支持板１７の一方の斜面１７ａとその隣の支持板１７の他方の斜面１７ｂとにより、Ｖ字状凹部１７ｃが形成されている。板３には、下面（容器本体１と対向させる面）の側板１４、１５側となる両端部に、二等辺三角形の支持板３２が２０枚ずつ固定されている。板３の支持板３２は、容器本体１の各Ｖ字状凹部１７ｃに、僅かな隙間を介して嵌まる寸法および配置で固定されている。

【0025】

水処理装置１０を組み立てる際には、まず、浄化体２を容器本体１内に入れて、底板１１の円錐状突起１６で浄化体２の山折り線の部分を下側から支持する。また、浄化体２の折り線に沿った方向の両端部を支持板１７の斜面１７ａ、１７ｂに載せる。次に、容器本体１の上に板３を載せて、円錐状突起３１で浄化体２の谷折り線の部分を上側から支持する。また、浄化体２の折り線に沿った方向の両端部に支持板３２を載せて、この両端部を支持板１７の斜面１７ａ、１７ｂと支持板３２の斜面とで挟む。

【0026】

次に、板３と容器本体１の底板１１とを、複数箇所に設置された挟持部品で挟む。これにより、図３に示すように、浄化体２の斜面で、容器の内部に形成された空間が複数の平行な流路（上側流路４１および下側流路４２）に区画される。また、浄化体２のジャバラの山折り線が板３に接触し、谷折り線が底板１１の内面に接触した状態になる。

【0027】

また、浄化体２には、図１および図２に示すように、ジャバラの折り線に沿った方向Ｈ２（図２に表示）の一端部に、第二斜面２２および他端部斜面２２ａを貫通する第一穴２３、２３ａが設けられ、他端部に第一斜面２１および一端部斜面２１ａを貫通する第二穴２４、２４ａが設けられている。第一穴２３および第二穴２４により、隣り合う上側流路４１および下側流路４２が接続される。これにより、容器内に、複数の上側流路４１および下側流路４２からなるジグザグの連続した流路が設けられる。この流路の上流側に側板１２が配置され、下流側に側板１３が配置されている。

【0028】

図３に示すように、板（上板）３と一端部斜面２１ａと側板（第一側板）１２とにより、上流端流路４３が設けられている。また、板（上板）３と他端部斜面２２ａと側板（第二側板）１３とにより、下流端流路４４が形成されている。上流端流路４３とこれに隣接する下側流路４２が、一端部斜面２１ａの第二穴２４ａで接続されている。下流端流路４４とこれに隣接する下側流路４２が、他端部斜面２２ａの第一穴２３ａで接続されている。

【0029】

これにより、水処理装置１０の容器内に、側板１２の貫通穴（液体導入口）１２ａから側板１３の貫通穴（液体導出口）１３ａに向かう、ジグザグの連続した長い流路が設けられる。

【0030】

また、円錐状突起１６および支持板１７は、下側流路４２内の第一穴２３および第二穴２４から外れた位置に存在し、円錐状突起３１および支持板３２は、上側流路４１内の第一穴２３および第二穴２４から外れた位置に存在する。図１では、上側流路４１の流れをＦ４１、下側流路４２の流れをＦ４２、上流端流路４３の流れをＦ４３、下流端流路４４の流れをＦ４４で示す。

【0031】

＜浄化体の製法＞
次に、浄化体の製造手順を簡単に説明する。図５は、浄化体を製造する手順を示すフローチャートである。

【0032】

図５に示すように、浄化体２は、平板状の水処理用浄化紙１００を作製する工程（ステップＳ１０１）と、得られた浄化紙を抄紙する工程（ステップＳ１０２）と、得られた浄化紙の切断穴開け工程（ステップＳ１０３）と、切断穴開け工程後の浄化紙を折り畳む工程（ステップＳ１０４）で得ることができる。

【0033】

水処理用浄化紙１００は、紙の表面だけでなく内部も含めた全体で、セルロース繊維の表面に酸化チタン微粒子を混合し、アミノ系樹脂が入った酸性ラテックス分散水を入れて攪拌し、スラリーを得る（ステップＳ１０１）。

【0034】

酸化チタンとしては、例えば、Evonik Degussa社製のＰ２５（平均粒径３０ｎｍ）を使用し、セルロース繊維：酸化チタン＝２：１以上、セルロース繊維：酸化チタン＝２０：１以下の比率（質量比）で混合する。

【0035】

酸性ラテックス分散水の製法としては、具体的には、まず、水にｐＨ調整剤としてアンモニアを添加してアルカリ性にする。このアルカリ水にラテックス（接着剤）を添加して分散させる。得られたラテックス分散水にｐＨ調整剤として硫酸アルミニウムを添加して酸性にする。ラテックスの配合量はスラリーの固形分全体の３質量％となる量、アミノ系樹脂の配合比は、セルロース繊維１００質量部に対して３質量部とする。

【0036】

次に、ステップＳ１０１で得られた水処理用浄化紙１００に抄紙薬品を入れて攪拌する（ステップＳ１０２）。

【0037】

抄紙薬品としては、ｐＨ調整剤、セルロース繊維同士を結合する接着剤（ラテックス等の水に溶解しにくいもの）、定着剤、湿潤紙力増強剤、歩留まり向上剤（アクリルアミド等）を混合する。

【0038】

攪拌後、スラリーを抄紙機で抄紙する（ステップＳ１０２）。つまり、スラリー（紙料＋水）を網に載せて、水を落とすことにより紙料をシート状にする工程と、シート状の紙料をローラでプレスする工程と、乾燥機で乾燥する工程を行う。

【0039】

ステップＳ１０２において、例えば、製紙用薬品を加えて抄紙された浄化紙の厚さは０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下とする。

【0040】

本実施の形態では、紙２０としてセルロース繊維を用いたが、セルロース繊維以外に、セルロースナノファイバー（ＣＮＦ：Cellulose Nano Fiber）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、レーヨン、ビニロン、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、古紙パルプ、リンターパルプ、ケナフパルプ、バガスパルプ、バンブーパルプ、わら、麻、コウゾ、ミツマタ、木綿、ヨシ、バナナのいずれかを使用してもよい。

【0041】

本実施の形態では、光触媒３０として酸化チタンを用いたが、酸化チタン以外に、酸化タングステン、チタン酸ストロンチウム、硫化亜鉛、硫化カドミウム、バナジン酸ビスマス含有酸化チタン、二酸化ケイ素のいずれかを使用してもよい。

【0042】

なお、光触媒３０として酸化チタンを用いることで、酸化タングステンを用いた場合よりも高い水処理能力が得られる。また、酸化チタンにはアナターゼ結晶とルチル結晶があるが、アナターゼ結晶の酸化チタンを用いる方がより高い水処理能力が得られる。さらに、水との接触面積を増やすために、酸化チタン微粒子の粒径は小径であることが好ましい。

【0043】

ステップＳ１０２において、シート状の紙料をローラでプレスして、乾燥機で乾燥した後、シランカップリング剤４０（信越化学工業株式会社製 ＫＭＢ－５０３）を含侵させ、浄化紙と混合して、乾燥機で乾燥する。なお、乾燥前にシランカップリング剤４０を含侵させてから乾燥機で乾燥してもよい。

【0044】

シランカップリング剤４０の構造式は以下の化１によって示される。シランカップリング剤４０は、シリコンを主成分とする溶剤であり、一方に無機物と結合する基と、他方に有機物と結合する基とを有する構造体である。

【0045】

【化1】

【0046】

シランカップリング剤４０としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２－(３、４－エポキシシクロヘキシル エチルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ｐ－スチリルトリメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３－アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－トリエトキシシリル－Ｎ－（１、３－ジメチル－ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ－フェニル－3－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（ビニルベンジル）－２－アミノエチル－３－アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、トリス－（トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレート、３－ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３－イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３－トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物のいずれかを使用してもよい。

【0047】

次に、得られた水処理用浄化紙１００を所定寸法に切断して第一穴２３、２３ａおよび第二穴２４、２４ａを形成する（ステップＳ１０３）。

【0048】

（ステップＳ１０４）
次に水処理用浄化紙１００を、容器の深さより少し大きな幅でジャバラ状に折り畳んだ後、しっかりとした折れ線をつけるために加圧する。加圧された水処理用浄化紙１００は、折れ目がついた浄化体２となる。

【0049】

＜使用方法、動作＞
水処理装置１０を使用する際には、液体導入管１８から処理対象の水（処理水）を導入して、板３側から浄化体２に光源５０からの紫外線を照射する。処理水の導入にはポンプを使用する。これに伴い、処理水は、液体導入管１８から液体導入口１２ａを介して上流端流路４３に入り、一端部斜面２１ａに沿って流れた（図１の流れＦ４３）後、第二穴２４ａから隣の下側流路４２に入る。下側流路４２に入った処理水は、第一斜面２１および第二斜面２２に沿って流れた（図１の流れＦ４２）後、第一穴２３から隣の上側流路４１に入る。上側流路４１に入った処理水は、第一斜面２１および第二斜面２２に沿って流れた（図１の流れＦ４１）後、第二穴２４から隣の下側流路４２に入る。

【0050】

このように、液体導入管１８から導入された処理水は、第一斜面２１および第二斜面２２に触れながら、ジグザグに長い距離を流れて、最後は第一穴２３ａから下流端流路４４に入る。そして、他端部斜面２２ａに沿って流れた（図１の流れＦ４４）後、貫通穴１３ａから液体導出管１９に入り、水処理装置１０の外に導出される。この流れの間、処理水が浄化体２にしみ込み、処理水に含まれている有機物が、酸化チタンの光触媒作用で生じた活性酸素により分解される。つまり、処理水が酸化チタンの光触媒作用で浄化される。そして、浄化された水が、水処理装置１０の外に導出される。

【0051】

液体導出管１９は、液体導入管１８の対角に位置しているため、液体導出管１９が長手方向に液体導入管１８に対向して位置している場合よりも、液体導入管１８から液体導出管１９に入るまでの距離が長くなり、液体導入管１８から導入された処理水は、流れやすくなる。

【0052】

水処理装置１０によれば、ジャバラ状の浄化体２を用いたことで、平板状の浄化体を用いた場合と比較して、紫外線が当たる面積が大きくなり、処理水と浄化体２との接触面積も大きくなる。つまり、体積当たりの受光面積および水接触面積を大きくできる。

【0053】

また、板３から入射した紫外線は、浄化体２の第一斜面２１および第二斜面２２で反射が繰り返されるため、紫外線の入射角度が変化しても第一斜面２１および第二斜面２２の両方に紫外線が当たる。よって、紫外線の光源の光として太陽光を用いた場合でも、太陽光の入射角度の変化に伴う触媒作用の低下が抑制される。

【0054】

さらに、浄化体２の第一斜面２１、第二斜面２２、一端部斜面２１ａ、および他端部斜面２２ａに、第一穴２３、２３ａおよび第二穴２４、２４ａを設けたことで、深さの浅い容器に、連続した長い流路が形成される。

【0055】

また、水処理装置１０は、処理水を、浄化体２の紙面に対して垂直に通過させるのではなく、浄化体２の紙面に沿って平行に移動させるため、浄化体２に目詰まりが生じにくい。また、処理水を導入するためのポンプに動力損失が生じないため、水処理装置１０は、エネルギーロスが低く、寿命が長い装置である。

【0056】

また、水処理装置１０では、容器を容器本体１と板（上板）３とに分けているため、挟持部品による挟持を解除して板３を外せば、浄化体２を容易に取り替えることができる。

【0057】

また、浄化体２は紙製であるため折り曲げや穴開けが容易である。浄化体２は低コストで製造できるため、安価なものとなる。

【0058】

また、水処理装置１０では、容器本体１の底板１１と板３とにそれぞれ、水流を妨害しないような形状および配置で設けた円錐状突起１６、３１により、浄化体２の山折り線の部分および谷折り線の部分が支持されている。よって、底板１１が水平から傾いた状態になった場合でも、水の重さで浄化体２が撓んだり、容器本体１の下方になった部分（下流側）に浄化体２がずれたりすることが防止できる。つまり、傾斜状態でも、水を適切に流すことで浄化作用を最大限に発揮させることができる。

【0059】

さらに、水処理装置１０では、容器本体１の底板１１と板３とにそれぞれ設けた支持板１７、３２により、浄化体２の端部が挟んで支持されているため、処理水が、上述のジグザグの流路から外れて側板１４、１５に沿って流れることが防止できる。これにより、浄化作用を最大限に発揮させることができる。

【0060】

なお、上側流路４１（上流端流路４３および下流端流路４４を含む）では、板３を透過した紫外線が、直接、第一斜面２１、第二斜面２２、一端部斜面２１ａ、および他端部斜面２２ａの流路側の面に照射されるため、酸化チタンの光触媒作用が直ちに生じる。これに対して、下側流路４２では、浄化体２を透過して第一斜面２１、第二斜面２２、一端部斜面２１ａ、および他端部斜面２２ａの流路側の面に至った紫外線により、酸化チタンの光触媒作用が生じる。

【0061】

よって、上側流路４１を流れている時と下側流路４２を流れている時を比較すると、下側流路４２を流れている時の方が、処理水の浄化速度（処理水に含まれている有機物が酸化チタンの作用で分解される速度）が低い。底板１１の内面を紫外線の反射率が高い面（光沢面など）とすることで、下側流路４２における処理水の浄化速度を高めることができる。

【0062】

なお、円錐状突起１６、３１と支持板１７、３２を併用することが好ましいが、円錐状突起１６、３１は設けていなくてもよい。

【0063】

浄化体２内の酸化チタンは、浄化体２の表面から内部に入り裏面に至る紫外線と接触して、触媒作用を発揮する。浄化体２が白いほど、表面からの紫外線反射率が高く、裏面に至る紫外線量が少なくなるため、下側流路４２での浄化効率は低下する。

【0064】

酸化チタンとしては、アナターゼ結晶の含有率が高く、平均粒径が１０ｎｍ程度の酸化チタン微粒子を使用することが好ましい。これにより、浄化体２による浄化効果が高くなる。

【0065】

処理水に酸素を入れてから液体導入管１８に導入すると、活性化酸素として、処理水中に含まれている水酸化物イオンに由来するヒドロキシラジカルと、空気中に含まれている酸素に由来するスーパーオキサイドアニオンだけでなく、処理水に混合された酸素に由来するスーパーオキサイドアニオンも生じるため、高い浄化能力が得られる。

【0066】

処理水への酸素混合方法としては、処理水に細かい気泡（ナノバブルなど）を入れる方法、処理水を細かい水滴にして液体導入管１８に導入する方法が挙げられる。

【0067】

水処理装置１０では、容器の上板として光透過性材料からなる板３を用いているが、紫外線など（波長４００ｎｍ未満光）の透過率が高い合成樹脂材料からなる板材を用いてもよい。光透過率の高い樹脂としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂やアクリル樹脂が挙げられる。また、下側から紫外線を照射する場合は、底板（下板）１１を光透過性材料からなるものとする。

【0068】

なお、第一斜面２１、第二斜面２２、一端部斜面２１ａ、および他端部斜面２２ａに、第一穴２３、２３ａおよび第二穴２４、２４ａを設けず、流路（上側流路４１、下側流路４２、上流端流路４３、下流端流路４４）毎に、側板１４、１５に液体導入口および液体導出口を設けて、各流路を独立に使用してもよい。

【0069】

浄化体２の水処理用浄化紙１００の紙２０は、シランカップリング剤４０を含有しているため、無機物と有機物との結びつきがより一層強くなる。このため、浄化体２は、太陽光や紫外線による形状劣化が生じにくく、浄化体２の交換時期を長くすることができる。

【0070】

（評価例）
本実施形態の効果を評価する指標として、水処理用浄化紙の形状劣化の程度を判断する、後述する形状保持度合により評価した。

【0071】

＜シランカップリング剤の滴下＞
図４に示した水処理用浄化紙１００の両面に、シランカップリング剤４０（ＫＭＢ－５０３ 信越化学工業株式会社製、３－メタクリロキシプロピルトリエトキシシランを使用）を滴下し、ホットプレート内に設置する。加熱乾燥の条件は、温度１１０℃、時間９０分間とし、１日以上、静置し乾燥させる。

【0072】

水処理用浄化紙１００は、シランカップリング剤４０の入った容器に直接入れて、シランカップリング剤４０に含侵させてもよい。

【0073】

滴下量は、水処理用浄化紙１０ｃｍ２当たり１ｍｌ程度で、濃度は、原液１００％である。

【0074】

なお、加熱乾燥するための装置として、ホットプレートを使用したが、それ以外に断熱容器など上から蓋をして加熱乾燥できる装置を使用してもよい。

【0075】

＜形状劣化の加速試験＞
まず、シランカップリング剤４０を含有しない水処理用浄化紙及びシランカップリング剤４０を含有する水処理用浄化紙をそれぞれ１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさに切り取る。切り取った試験片はそれぞれ、シランカップリング剤４０を含有しない水処理用浄化紙の試験片１Ａと、シランカップリング剤４０を含有する水処理用浄化紙の試験片１Ｂとする。試験片の表面に紫外線（ＵＶ）光を照射して、水処理用浄化紙の形状劣化を促進させるための加速試験を実施した。試験装置としては、小型Ｘe耐光試験機（東洋精機製作所製 Ａｔｌａｓ ＳＵＮＴＥＳＴ ＸＬＳ＋）を使用した。照射条件は、ＵＶ照度６０Ｗ／ｍ２、照射時間３００ｈである。また、ＵＶナノインプリント装置（ＳＣＩＶＡＸ Ｘ－１００Ｕ）を使用して、同様の試験を実施した。なお、太陽光を２．５か月間照射し続ける試験に相当する。

【0076】

＜形状保持度合の算出方法＞
形状保持度合は以下の数式（１）によって示される。

【0077】

【数1】

【0078】

まず、上述の形状劣化の加速試験用に用意した、試験片１Ａと試験片１Ｂについて、それぞれ重量Ａを測りで測定する。次に、人差し指の第一関節から先の面で試験片を削れなくなるまで擦り続ける。最後に、試験片の重量Ｂを測りで測定する。数式（１）により、形状保持度合を算出する。

【0079】

＜試験結果＞
図６は、形状劣化加速試験の結果を示すグラフである。図６に示すように、シランカップリング剤４０を含まない試験片１Ｂの場合は、０．８か月相当期間、紫外線光を照射し続けると、形状保持度合が５２．９％となるまで劣化した。一方、シランカップリング剤４０を含有した試験片１Ａの場合は、０．８か月相当期間、紫外線光を照射し続けると、形状が５．３％まで劣化した。

【0080】

図７は、加速試験後の形状劣化した水処理用浄化紙の写真である。図７に示すように、円形の試験片１０１を擦ると、形状劣化した水処理用浄化紙が剥離して、剥離片１０２が生じる。

【0081】

上述の試験結果より、試験片１Ａと、試験片１Ｂとを比較すると、試験片１Ａは、シランカップリング剤４０を含有することにより、０．８か月相当期間、紫外線光を照射し続けても、４２．４％まで形状劣化を抑制する効果が得られた。

【符号の説明】

【0082】

１００ 水処理用浄化紙
２０ 紙
３０ 光触媒
４０ シランカップリング剤
２ 浄化体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】