采用光催化剂材料的土壤污染水的处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及采用光催化剂材料的土壤污染水的处理方法。详细而言，涉及将土壤 及地下水中所含的有害的挥发性有机化合物及重金属污染的土壤污染水使用光催化剂材 料进行无害化处理的处理方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，用于工业用的清洗的挥发性有机化合物或工厂排水的有害金属侵入土 壤，引起严重的土壤污染。
[0003] 作为侵入土壤中的二氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烷、三氯乙 烯、四氯乙烯、二氯丙烷、苯、氯仿、甲苯、二甲苯等挥发性有机化合物的处理方法，采用各种 方法。例如，已知有将从被污染的土壤汲取的污染地下水扬水曝气，将气液分离的废气（气 相）通过采用活性炭的吸附处理、热分解处理等方法进行处理的方法。但是，采用活性炭的 吸附处理中，由于吸附能力马上就达到饱和，所以存在吸附效果仅持续短时间的问题。另 外，热分解处理中，存在需要大量能量的问题。
[0004] 专利文献1所公开的技术中，采用将被污染的地下水扬水曝气，得到气体状的挥 发性有机化合物，使用光催化剂材料进行紫外线照射，由此对挥发性有机化合物进行分解 处理的方法。专利文献1中，为使光催化剂材料的反应面积增加，使用使蜂窝状材料被覆氧 化钛的光催化剂材料。但是，专利文献1中，由于使作为光催化剂材料的微粒子状的氧化钛 粉末包含于粘合剂中使用，所以存在几乎所有的氧化钛粒子会埋没于粘合剂内部的缺点。 另外，专利文献1所公开的技术中，也存在光催化剂材料和基材的密合性弱的问题。
[0005] 另外，作为从工厂排水侵入土壤中的铅、镉、6价铬、砷、汞、铜等有害重金属的处理 方法，采用将重金属化学螯合的方法、通过离子交换法将重金属固定的方法、通过焚烧炉的 高温处理将重金属分离的方法等。但是，在上述处理方法中，不仅存在处理成本高的问题， 而且还存在难以进行低浓度重金属的回收的问题。
[0006] 专利文献2所公开的技术中，采用使用氧化钛光催化剂中分散担载有氢氧化铁粒 子的光催化剂微粒子、或将该光催化剂微粒子涂敷于板状体、多孔材料、纤维状材料上的光 催化剂材料来除去作为重金属的铅的方法。但是，如果就这样处理光催化剂微粒子，则存在 从溶液分离光催化剂微粒子耗费时间的问题。另外，涂敷光催化剂微粒子的方法中，由于使 用使粘合剂中含有微粒子状的氧化钛粉末的材料，所以存在几乎所有的氧化钛粒子会埋没 于粘合剂内部的缺点。另外，另外，专利文献2所公开的技术中，也存在光催化剂材料和基 材的密合性弱的问题。 现有技术文献 专利文献
[0007] 专利文献1 :(日本）特开2004-105817号公报 专利文献2 :(日本）特开2010-69449号公报
【发明内容】
发明所要解决的课题
[0008] 因此，本发明的目的在于，提供一种新的土壤污染水的处理方法，使用能够仅通过 光照射而高效除去引起土壤污染的挥发性有机化合物及重金属的光催化剂材料。 用于解决课题的技术方案
[0009] 本发明者们为解决上述课题而进行了深入研究，结果发现：将从被污染的土壤汲 取的（扬水的）被污染的地下水、向土壤注入水使水中取入了挥发性有机化合物的水溶液 (或混合液）（土壤污染水）进行气液分离（优选为扬水曝气），使用光催化剂材料对得到 的气相中所含的挥发性有机化合物进行光照射（优选为紫外线照射），由此，挥发性有机化 合物被分解而无害化。通过光催化剂材料分解挥发性有机化合物的反应由于是挥发性有机 化合物接触光催化剂材料表面的反应，所以如果分解进行，挥发性有机化合物的浓度变稀， 则光催化剂材料的挥发性有机化合物的分解效率降低。因此，在气相中残留挥发性有机化 合物的情况下，为完全除去挥发性有机化合物，还发现只要使用利用活性炭吸附除去、利用 热氧化除去的方法等2次处理即可。
[0010] 另外发现：将从被污染的土壤汲取的（扬水的）被污染的地下水、向土壤注入水 使水中溶解有重金属的水溶液（或混合液）（土壤污染水）进行气液分离（优选为扬水曝 气），使用光催化剂材料对得到的液相中所含的重金属进行光照射（优选为紫外线照射）， 由此，重金属被除去而无害化。重金属通过光催化剂材料除去也与所述挥发性有机化合物 通过光催化剂材料分解相同，在液相中残留重金属的情况下，为完全除去重金属，还发现只 要使用利用电解处理除去重金属的方法、利用使重金属化学螯合而不溶化的方法、通过氢 氧化物化处理而分离重金属的方法等2次处理即可。
[0011] 发明人发现：本发明所使用的光催化剂材料优选使用在使金属钛或钛合金表面形 成钛氮化物后，通过阳极氧化，使金属钛或钛合金表面存在大量的结晶性氧化钛、特别是光 催化剂活性高的锐钛矿型氧化钛形成量多的光催化剂材料。
[0012] 本发明基于这样的见解而完成。
[0013] 即，本发明涉及将所述土壤污染水中所含的挥发性有机化合物、重金属等有害物 质高效地除去，使土壤污染水无害化的技术。
[0014] 项1、一种采用光催化剂材料的土壤污染水的处理方法，将土壤污染水中所含的挥 发性有机化合物无害化，其特征在于，包含： (1) 将土壤污染水气液分离，得到气相的工序，以及 (2) 将工序1中得到的气相中所含的挥发性有机化合物采用光催化剂材料分解的工 序。
[0015] 项2、一种采用光催化剂材料的土壤污染水的处理方法，将土壤污染水中所含的重 金属除去，其特征在于，包含： (1) 将土壤污染水气液分离，得到液相的工序，以及 (2) 将工序1中得到的液相中所含的重金属采用光催化剂材料除去的工序。
[0016] 项3、根据项1或2所述的采用光催化剂材料的土壤污染水的处理方法，其特征在 于， 所述光催化剂材料为在金属钛或钛合金表面形成钛氮化物后通过阳极氧化处理而得 到的具有结晶性氧化钛皮膜的光催化剂材料。
[0017] 项4、根据项3所述的采用光催化剂材料的土壤污染水的处理方法，其特征在于， 所述结晶性氧化钛为锐钛矿型氧化钛。
[0018] 项5、根据项1、3或4所述的采用光催化剂材料的土壤污染水的处理方法，其特征 在于， 在所述工序2后，在气相中残余未分解的挥发性有机化合物的情况下，还包含： (3)将气相中的挥发性有机化合物通过选自利用活性炭吸附除去的方法及利用热氧化 除去的方法构成的组中的至少一种方法进行2次处理的工序。
[0019] 项6、根据项2、3或4所述的采用光催化剂材料的土壤污染水的处理方法，其特征 在于， 在所述工序2后，在液相中残余未除去的重金属的情况下，还包含： (3)将液相中的重金属通过选自利用电解处理除去重金属的方法、利用使重金属化学 螯合而不溶化的方法及利用氢氧化物化处理将重金属分离的方法构成的组中的至少一种 方法进行2次处理的工序。
[0020] 项7、一种土壤污染水的处理装置，所述装置为使用光催化剂材料将土壤污染水中 所含的挥发性有机化合物无害化的装置，其特征在于，包含： 将土壤污染水气液分离而得到气相的气相制备室、和 将气相中所含的挥发性有机化合物通过光催化剂材料分解的光催化剂装置。
[0021] 项8、根据项7所述的土壤污染水的处理装置，其中，包含将气相中的挥发性有机 化合物通过选自利用活性炭吸附除去的方法及利用热氧化除去的方法构成的组中的至少 一种方法进行处理的2次处理室。
[0022] 项9、一种土壤污染水的处理装置，其为使用光催化剂材料将土壤污染水中所含的 重金属除去的装置，其特征在于，包含： 将土壤污染水气液分离而得到液相的液相制备室、和 将液相中所含的重金属通过光催化剂材料除去的光催化剂装置。
[0023] 项10、根据项9所述的土壤污染水的处理装置，其中，包含将液相中的重金属通过 选自利用电解处理除去重金属的方法、利用使重金属化学螯合而不溶化的方法及利用氢氧 化物化处理将重金属分离的方法构成的组中的至少一种方法进行处理的2次处理室。
[0024] 以下详细说明本发明。
[0025] (1) 土壤污染水 土壤（或地下水）中所存在的挥发性有机化合物、重金属（或重金属离子）从地表面 或其附近作为挥发性有机化合物