本發(fā)明涉及微通道型反應(yīng)器的連續(xù)進(jìn)行原料供給、生成物回收、濃縮和精煉工序所使用的、或光化學(xué)反應(yīng)器所使用的流體流通器，以及使用光催化劑處理流體的光化學(xué)反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

作為現(xiàn)有技術(shù)已知將通過(guò)加熱由玻璃材料形成的多個(gè)顆粒而制作出的多孔質(zhì)玻璃設(shè)置在玻璃管中，在多孔質(zhì)玻璃的表面和玻璃管的內(nèi)表面形成有光催化劑層的光反應(yīng)器(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。根據(jù)該光反應(yīng)器，從玻璃管的側(cè)壁入射的光透過(guò)多孔質(zhì)玻璃內(nèi)，由此能夠使光傳播到光反應(yīng)器的內(nèi)部，能夠使擔(dān)載于內(nèi)部表面的光催化劑活性化，從而對(duì)溶液進(jìn)行處理。由此，也能夠?qū)θ芙馕餄舛雀叩娜芤汉蛻腋∪芤旱裙馔高^(guò)性低的溶液進(jìn)行處理。另外，通過(guò)將其中設(shè)有多孔質(zhì)玻璃的多個(gè)玻璃管并聯(lián)(并列)配置，能夠容易地進(jìn)行光反應(yīng)器的規(guī)模提升(scale-up)。并且，通過(guò)將其中設(shè)有多孔質(zhì)玻璃的多個(gè)玻璃管串聯(lián)(成串)配置，能夠容易地提高光反應(yīng)器的處理能力。另外，通過(guò)使用石英玻璃作為玻璃材料，能夠擴(kuò)大光反應(yīng)器中利用的光的波長(zhǎng)帶域。

另外，作為現(xiàn)有技術(shù)已知具備具有流路用槽的流路基板和堵塞流路用槽的蓋基板的流路結(jié)構(gòu)體(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。在該流路結(jié)構(gòu)體的流路的壁面配置有光催化劑的微粒。由此，能夠抑制流路堵塞。并且，作為現(xiàn)有技術(shù)已知包含具備用于形成反應(yīng)流路的槽的基板和用于堵塞槽的開(kāi)口部的頂板的微反應(yīng)器(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。在反應(yīng)流路內(nèi)形成有催化劑層。由此，能夠?qū)τ谠诜磻?yīng)流路內(nèi)流通的溶液等進(jìn)行催化反應(yīng)。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開(kāi)第2012/017637號(hào)手冊(cè)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2009-136819號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2008-194593號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

但是，專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載的光反應(yīng)器，加熱由玻璃材料形成的多個(gè)顆粒而制作多孔質(zhì)玻璃時(shí)，制造成本增高。另外，在光反應(yīng)器的維護(hù)中，清除多孔質(zhì)玻璃的堵塞部分時(shí)，只能通過(guò)化學(xué)清洗來(lái)清除多孔質(zhì)玻璃的堵塞部分，不僅花費(fèi)精力，有時(shí)還無(wú)法完全清除該部分。另外，在清除多孔質(zhì)玻璃的堵塞部分時(shí)，需要更換多孔質(zhì)玻璃。但是如上所述，多孔質(zhì)玻璃的制造成本高，因此多孔質(zhì)玻璃的更換費(fèi)用增高。

另一方面，專(zhuān)利文獻(xiàn)2記載的流路結(jié)構(gòu)體和專(zhuān)利文獻(xiàn)3記載的微反應(yīng)器中，如果準(zhǔn)備形成有槽的基板和用于堵塞槽的開(kāi)口部的基板，則能夠容易地形成流路結(jié)構(gòu)體和微反應(yīng)器，因此制造成本低。另外，通過(guò)將流路結(jié)構(gòu)體和微反應(yīng)器分為形成有槽的基板和用于堵塞槽的開(kāi)口部的基板，能夠容易地清除堵塞流路的異物，因此便于流路結(jié)構(gòu)體和微反應(yīng)器的維護(hù)。但是，專(zhuān)利文獻(xiàn)2記載的流路結(jié)構(gòu)體和專(zhuān)利文獻(xiàn)3記載的微反應(yīng)器中，流體的流通量小，因此流體的處理量小。

本發(fā)明是在這樣的狀況下完成的，目的是提供流體的流通量大、制造成本低、便于維護(hù)的流體流通器和光化學(xué)反應(yīng)器。

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在外管的內(nèi)側(cè)配置內(nèi)管，由外管的內(nèi)表面和內(nèi)管的外表面形成流體的流路，能夠制作流體的流通量大、制造成本低、便于維護(hù)的流體流通器和光化學(xué)反應(yīng)器，從而完成了本發(fā)明。即，本發(fā)明提供以下[1]～[21]的發(fā)明。

[1]、一種流體流通器，包含：

外管、和

內(nèi)管或棒狀體，

所述外管具有外表面和內(nèi)表面，

所述內(nèi)管具有外表面和內(nèi)表面，配置于該外管的內(nèi)側(cè)，由該外管的內(nèi)表面和該內(nèi)管的外表面形成流體的流路，

所述棒狀體具有外表面，配置于該外管的內(nèi)側(cè)，由該外管的內(nèi)表面和該棒狀體的外表面形成流體的流路，

所述外管的壁厚方向上的所述外管的內(nèi)表面與所述內(nèi)管或所述棒狀體的外表面之間的距離為100nm～5mm。

[2]、根據(jù)上述[1]所述的流體流通器，所述外管的壁厚方向上的所述外管的內(nèi)表面與所述內(nèi)管或所述棒狀體的外表面之間的距離為1μm～1mm。

[3]、根據(jù)上述[1]或[2]所述的流體流通器，所述外管或所述內(nèi)管或所述棒狀體沿圓周方向旋轉(zhuǎn)，或者，

所述外管、和所述內(nèi)管或所述棒狀體這兩者沿圓周方向并且彼此向相反的方向旋轉(zhuǎn)。

[4]、根據(jù)上述[3]所述的流體流通器，所述外管或所述內(nèi)管或所述棒狀體的旋轉(zhuǎn)方向周期性反轉(zhuǎn)。

[5]、根據(jù)上述[1]～[4]的任一項(xiàng)所述的流體流通器，還包含：

以中心與所述外管的中心軸一致的方式配置于所述外管外側(cè)的環(huán)狀?yuàn)A具；

與所述內(nèi)管固定在一起、配置于所述內(nèi)管內(nèi)部的磁鐵；

以與配置于所述內(nèi)管內(nèi)部的所述磁鐵相對(duì)并且形成N-S對(duì)的方式配置于所述環(huán)狀?yuàn)A具內(nèi)側(cè)的磁鐵；以及

使所述環(huán)狀?yuàn)A具沿圓周方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置，

當(dāng)所述環(huán)狀?yuàn)A具沿圓周方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述內(nèi)管沿圓周方向旋轉(zhuǎn)。

[6]、根據(jù)上述[1]～[5]的任一項(xiàng)所述的流體流通器，所述外管或所述內(nèi)管或所述棒狀體的至少一部分由多孔質(zhì)材料構(gòu)成。

[7]、根據(jù)上述[6]所述的流體流通器，所述多孔質(zhì)材料是多孔質(zhì)陶瓷材料、多孔質(zhì)玻璃材料、多孔質(zhì)金屬材料或多孔質(zhì)樹(shù)脂材料。

[8]、根據(jù)上述[7]所述的流體流通器，所述多孔質(zhì)材料由多孔性樹(shù)脂材料構(gòu)成，所述多孔性樹(shù)脂材料是選自聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯、納菲昂、氟乙烯丙烯共聚物、全氟烷氧基烷烴、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟二氧雜環(huán)戊烯共聚物、聚醚酮、聚酰亞胺、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚醚砜、芳香族聚酯、聚酰胺、尼龍、聚乙烯吡咯烷酮、聚烯丙基胺、聚苯乙烯及其衍生物、聚乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯和聚碳酸酯之中的至少一種或包含它們中的一部分的共聚物。

[9]、根據(jù)上述[7]所述的流體流通器，所述多孔質(zhì)材料是金屬制多孔質(zhì)材料、金屬微粉末燒結(jié)多孔質(zhì)體、金屬線(xiàn)圈過(guò)濾器、在這些多孔質(zhì)金屬材料的表面涂布了有機(jī)表面處理劑的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體、在這些多孔質(zhì)金屬材料的表面形成了高分子薄膜的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體、或在這些多孔質(zhì)金屬材料的表面形成了無(wú)機(jī)化合物的表面被覆層的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體。

[10]、根據(jù)上述[1]～[4]的任一項(xiàng)所述的流體流通器，與所述外管的軸向垂直的方向上的所述外管的內(nèi)表面的截面形狀為圓或橢圓，

與所述內(nèi)管的軸向垂直的方向上的所述內(nèi)管的外表面的截面形狀、或所述棒狀體的與軸向垂直的方向上的截面形狀為圓或橢圓。

[11]、根據(jù)上述[1]～[4]的任一項(xiàng)所述的流體流通器，與所述外管的軸向垂直的方向上的所述外管的內(nèi)表面的截面形狀為多邊形，

與所述內(nèi)管的軸向垂直的方向上的所述內(nèi)管的外表面的截面形狀、或所述棒狀體的與軸向垂直的方向上的截面形狀為多邊形。

[12]、根據(jù)上述[1]～[11]的任一項(xiàng)所述的流體流通器，還包含墊片，所述墊片配置于所述外管的內(nèi)表面和所述內(nèi)管的外表面中的至少一面上，或配置于所述外管的內(nèi)表面和所述棒狀體的外表面中的至少一面上，用于縮小所述外管的壁厚方向上的所述流路的寬度。

[13]、一種光化學(xué)反應(yīng)器，包含上述[1]～[12]的任一項(xiàng)所述的流體流通器和光催化劑，所述光催化劑配置于所述外管的內(nèi)表面和所述內(nèi)管的外表面中的至少一面，或配置于所述外管的內(nèi)表面和所述棒狀體的外表面中的至少一面。

[14]、根據(jù)上述[13]所述的光化學(xué)反應(yīng)器，還包含光源，所述光源配置于所述內(nèi)管的內(nèi)側(cè)，放射透過(guò)所述內(nèi)管并激發(fā)所述光催化劑的光。

[15]、根據(jù)上述[13]所述的光化學(xué)反應(yīng)器，還包含光源，所述光源配置于所述外管的外側(cè)，放射透過(guò)所述外管并激發(fā)所述光催化劑的光。

[16]、根據(jù)上述[13]～[15]的任一項(xiàng)所述的光化學(xué)反應(yīng)器，所述光催化劑是氧化鈦。

[17]、根據(jù)上述[13]～[16]的任一項(xiàng)所述的光化學(xué)反應(yīng)器，所述光催化劑是含有50％以上的板鈦礦型氧化鈦的氧化鈦。

[18]、根據(jù)上述[13]～[16]的任一項(xiàng)所述的光化學(xué)反應(yīng)器，所述光催化劑是采用氣相法制造的氧化鈦。

[19]、一種光化學(xué)反應(yīng)器，包含上述[1]～[12]的任一項(xiàng)所述的流體流通器，

在所述外管的外側(cè)具有光源，該外管能夠透過(guò)光，或者

在所述內(nèi)管的內(nèi)側(cè)具有光源，該內(nèi)管能夠透過(guò)光，或者

在所述外管的外側(cè)和所述內(nèi)管的內(nèi)側(cè)具有光源，該外管和該內(nèi)管能夠透過(guò)光。

[20]、所根據(jù)上述[19]所述的光化學(xué)反應(yīng)器，所述外管的材料或所述內(nèi)管或所述棒狀體的材料是石英玻璃。

[21]、根據(jù)上述[1]～[18]的任一項(xiàng)所述的光化學(xué)反應(yīng)器，

在所述外管的外側(cè)具有光源，該外管能夠透過(guò)光，或者

在所述內(nèi)管的內(nèi)側(cè)具有光源，該內(nèi)管能夠透過(guò)光，或者

在所述外管的外側(cè)和所述內(nèi)管的內(nèi)側(cè)具有光源，該外管和該內(nèi)管能夠透過(guò)光。

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供流體的流通量大、制造成本低、容易維護(hù)的流體流通器和光化學(xué)反應(yīng)器。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器的立體圖。

圖2是本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器的變形例的立體圖。

圖3是本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器的變形例的立體圖。

圖4是本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器的變形例的立體圖。

圖5是本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器的變形例的立體圖。

圖6是本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器的變形例的剖視圖。

圖7是本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器的變形例的剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式中的光化學(xué)反應(yīng)器和本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器進(jìn)行說(shuō)明。

[光化學(xué)反應(yīng)器]

本發(fā)明的一實(shí)施方式中的光化學(xué)反應(yīng)器包含本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器和光催化劑。

(流體流通器)

如圖1所示，本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器1，包含外管2和內(nèi)管3，外管2具有外表面21和內(nèi)表面22，內(nèi)管3具有外表面31和內(nèi)表面32，配置于管2的內(nèi)側(cè)，由外管2的內(nèi)表面22和內(nèi)管3的外表面31形成溶液的流路4。由此，能夠使流體遍及由外管2的內(nèi)表面22和內(nèi)管3的外表面31形成的空間大范圍流通，因此能夠增加流體的流通量。再者，流體在流路4之中沿著外管2和內(nèi)管3的軸向流動(dòng)。另外，如果制作具有預(yù)定的內(nèi)徑的外管2和具有預(yù)定的外徑的內(nèi)管3，則能夠形成外管2的壁厚方向上的寬度小的流路4，因此能夠降低流體流通器1的制造成本。并且，在光化學(xué)反應(yīng)器的維護(hù)中，在要將堵塞流體流通器1的流路4的部分清除的情況下，只要將配置在外管2內(nèi)側(cè)的內(nèi)管3從外管2取下，并將外管2和內(nèi)管3清洗，就能夠容易地清除流路4的堵塞部分。另外，如上所述，流體流通器1的制造成本便宜，因此在光化學(xué)反應(yīng)器的維護(hù)中，即使是將外管2和/或內(nèi)管3更換的情況，也能夠減少更換費(fèi)用。

以往的微通道反應(yīng)器中，溶液除了與流路的上表面、底面接觸以外還與側(cè)壁接觸，如果流路長(zhǎng)度變長(zhǎng)則壓力損失會(huì)變大。但是，本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器1，在流路4中事實(shí)上不存在側(cè)壁，因此原理上不存在來(lái)自側(cè)壁的壓力損失。所以壓力損失至少會(huì)成為相同流路長(zhǎng)度的通常的微通道反應(yīng)器的1/2。另一方面，與上表面(外管2的內(nèi)表面22)或底面(內(nèi)管3的外表面31)的接觸良好，能夠提高以下記載的光的透過(guò)性，或者在使用后述的變形例中說(shuō)明的多孔質(zhì)管時(shí)能夠提高氣體透過(guò)性。

從流體流通器1的外管2的外側(cè)照射光，激發(fā)光化學(xué)反應(yīng)器的光催化劑的情況下，外管2優(yōu)選為能夠透過(guò)使光催化劑激發(fā)的光的材料。作為外管2的材料，例如可舉出石英玻璃、硅玻璃、堿石灰玻璃、硼硅酸鹽玻璃和鋁硅酸鹽玻璃等玻璃，以及選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、環(huán)烯烴聚合物、脂環(huán)式丙烯酸樹(shù)脂、氟樹(shù)脂、聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯、乙烯基酯樹(shù)脂、苯乙烯聚合物、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯、納菲昂(R)、氟乙烯丙烯共聚物、全氟烷氧基烷烴、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟二氧雜環(huán)戊烯共聚物、聚醚酮、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚醚砜、芳香族聚酯、聚酰胺、尼龍、聚乙烯吡咯烷酮、聚烯丙基胺、聚苯乙烯及其衍生物、聚乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯和聚碳酸酯之中的至少一種或包含它們的一部分的共聚物等的樹(shù)脂等。由于能夠透過(guò)的光的波長(zhǎng)帶域大，并且從耐熱性的觀點(diǎn)出發(fā)，外管2的更優(yōu)選的材料是石英玻璃。該情況下，內(nèi)管3可以不透過(guò)激發(fā)光催化劑的光。作為內(nèi)管3的材料，例如可舉出玻璃、金屬、樹(shù)脂、陶瓷、木材以及它們的復(fù)合材料等。另外，內(nèi)管3的材料可以與外管2的材料相同。內(nèi)管3的材料更優(yōu)選為樹(shù)脂。通過(guò)將內(nèi)管3的材料設(shè)為樹(shù)脂，將內(nèi)管3加熱到樹(shù)脂的軟化點(diǎn)附近的溫度，關(guān)閉內(nèi)管3的兩端進(jìn)行加壓，由此能夠調(diào)節(jié)外管的壁厚方向上外管2的內(nèi)表面22與內(nèi)管3的外表面31之間的距離。

從流體流通器1的內(nèi)管3的內(nèi)側(cè)照射光，激發(fā)光化學(xué)反應(yīng)器的光催化劑的情況下，內(nèi)管3優(yōu)選為能夠透過(guò)使光催化劑激發(fā)的光的材料。作為內(nèi)管3的材料，例如可舉出石英玻璃、硅玻璃、堿石灰玻璃、硼硅酸鹽玻璃和鋁硅酸鹽玻璃等玻璃，以及選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、環(huán)烯烴聚合物、脂環(huán)式丙烯酸樹(shù)脂、氟樹(shù)脂、聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯、乙烯基酯樹(shù)脂、苯乙烯聚合物、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯、納菲昂(R)、氟乙烯丙烯共聚物、全氟烷氧基烷烴、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟二氧雜環(huán)戊烯共聚物、聚醚酮、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚醚砜、芳香族聚酯、聚酰胺、尼龍、聚乙烯吡咯烷酮、聚烯丙基胺、聚苯乙烯及其衍生物、聚乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯和聚碳酸酯之中的至少一種或包含它們的一部分的共聚物等的樹(shù)脂等。由于能夠透過(guò)的光的波長(zhǎng)帶域大，內(nèi)管3的更優(yōu)選的材料是石英玻璃。該情況下，外管2可以不透過(guò)使光催化劑激發(fā)的光。作為外管2的材料，例如可舉出玻璃、金屬、樹(shù)脂、陶瓷和木材等。另外，外管2的材料可以與內(nèi)管3的材料相同。外管2的材料更優(yōu)選為樹(shù)脂。通過(guò)將外管2的材料設(shè)為樹(shù)脂，將外管2加熱到樹(shù)脂的軟化點(diǎn)附近的溫度，吸引外管2或使外管2熱收縮，由此能夠調(diào)節(jié)外管的壁厚方向上外管2的內(nèi)表面22與內(nèi)管3的外表面31之間的距離。

外管的壁厚方向上外管2的內(nèi)表面22與內(nèi)管3的外表面31之間的距離，根據(jù)流體流通器的用途或光化學(xué)反應(yīng)器的用途、所選擇的光的波長(zhǎng)、反應(yīng)液的光透過(guò)性等而有所不同，為100nm～5mm，優(yōu)選為1μm～1mm，更優(yōu)選為10μm～0.5mm。如果外管的壁厚方向上外管2的內(nèi)表面22與內(nèi)管3的外表面31之間的距離小于100nm，則有時(shí)溶液難以在流路4之中流動(dòng)。如果外管的壁厚方向上外管2的內(nèi)表面22與內(nèi)管3的外表面31之間的距離大于5mm，則用于激發(fā)光催化劑的光有時(shí)不能透過(guò)在流路4中流動(dòng)的溶液。如果用于激發(fā)光催化劑的光不能透過(guò)在流路4中流動(dòng)的溶液，則有時(shí)難以通過(guò)上述光來(lái)激發(fā)后述的配置于外管2的內(nèi)表面22和內(nèi)管3的外表面31的至少一面的光催化劑。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器，能夠容易地形成這樣的外管2的壁厚方向上寬度小的流路4。

如果像上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1的圖13所記載的光反應(yīng)器那樣，在外管的內(nèi)表面與內(nèi)管的外表面之間填充顆粒和/或多孔質(zhì)體，則光化學(xué)反應(yīng)器的制造成本增高，維護(hù)變得困難。因此，外管2的內(nèi)表面22與內(nèi)管3的外表面31之間形成的流路不填充顆粒和/或多孔質(zhì)體。

再者，可以在外管2的內(nèi)表面22或內(nèi)管3的外表面31形成10～100μm的微小的凹凸或厚度為10～100μm的多孔質(zhì)玻璃層。這些凹凸或多孔質(zhì)玻璃層在從外管2的內(nèi)部取出內(nèi)管3時(shí)，與相對(duì)的表面分離，因此能夠容易進(jìn)行堵塞流路4的堵塞物的除去或用于除去流路表面的污染物的清洗。所以，本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器1與上述的專(zhuān)利文獻(xiàn)1所記載的光反應(yīng)器相比具有新穎性和創(chuàng)造性。

與外管2的軸向垂直的方向上外管2的內(nèi)表面22的截面形狀優(yōu)選為圓，與內(nèi)管3的軸向垂直的方向上內(nèi)管3的外表面31的截面形狀優(yōu)選為圓。由此，能夠使沿著外管2和內(nèi)管3的軸向流動(dòng)的溶液在由外管2的內(nèi)表面22和內(nèi)管3的外表面31形成的流路4中均勻流動(dòng)。再者，也可以設(shè)為：與外管2的軸向垂直的方向上外管2的內(nèi)表面的截面形狀為橢圓，與內(nèi)管3的軸向垂直的方向上內(nèi)管的外表面的截面形狀為橢圓。

(光催化劑)

光催化劑配置于外管2的內(nèi)表面22和內(nèi)管3的外表面31的至少一面。由此，能夠通過(guò)光催化劑來(lái)處理在由外管2的內(nèi)表面22和內(nèi)管3的外表面31形成的流路4中流動(dòng)的溶液。例如溶液為水的情況下能夠?qū)⑺畠艋?/p>

作為配置于外管2的內(nèi)表面22和內(nèi)管3的外表面31的至少一面的光催化劑，例如可舉出氧化鈦系光催化劑和氧化鎢系光催化劑。作為氧化鈦系光催化劑例如可舉出TiO₂、TiO(N)₂Pt/TiO₂、銅系化合物修飾氧化鈦、鐵系化合物修飾氧化鈦、金屬修飾氧化鈦等，此外可舉出銅系化合物修飾氧化鎢、金屬修飾氧化鎢和氮氧化鉭等。作為T(mén)iO₂，例如可舉出無(wú)定形TiO₂、金紅石型TiO₂、板鈦礦型TiO₂和銳鈦礦型TiO₂等。氧化鎢系光催化劑例如為Pt/WO₃。

光催化劑可以通過(guò)擔(dān)載于外管2的內(nèi)表面22和內(nèi)管3的外表面31的至少一面，而配置在外管2的內(nèi)表面22和內(nèi)管3的外表面31的至少一面。另外，也可以通過(guò)在外管2的內(nèi)表面22和內(nèi)管3的外表面31的至少一面上形成光催化劑層，從而配置在外管2的內(nèi)表面22和內(nèi)管3的外表面31的至少一面。具體而言，光催化劑例如可以如以下這樣配置在外管2的內(nèi)表面22。在外管2之中填充氧化鈦的膠體分散流體，放置片刻，使氧化鈦的膠體粒子附著在外管2的內(nèi)表面22。并且，將氧化鈦的膠體分散溶液從外管2排出。接著將內(nèi)表面22附著有氧化鈦的膠體粒子的外管2干燥后進(jìn)行加熱，在外管2的內(nèi)表面22形成氧化鈦層。這樣能夠使光催化劑配置在外管2的內(nèi)表面22。

再者，光催化劑優(yōu)選由膠體粒子形成。由此，光生成的電子和空穴在光催化劑的表面移動(dòng)時(shí)移動(dòng)距離較短即可。另外，作為膠體粒子狀的氧化鈦，優(yōu)選以板鈦礦型氧化鈦為主成分的氧化鈦。已知板鈦礦型氧化鈦會(huì)成為水分散性良好的粒子，在進(jìn)行加工使氧化鈦配置于本發(fā)明的一實(shí)施方式中的光化學(xué)反應(yīng)器的表面時(shí)優(yōu)選。關(guān)于制作出的膠體粒子的氧化鈦是否為板鈦礦型氧化鈦，可以在使膠體粒子干燥之后粉碎，進(jìn)行X射線(xiàn)衍射測(cè)定，通過(guò)確認(rèn)是否存在屬于板鈦礦型的峰而進(jìn)行判斷。關(guān)于制作出的膠體粒子的氧化鈦中板鈦礦型氧化鈦是否為主成分，例如通過(guò)采用Rietveld分析等已知的方法算出板鈦礦型氧化鈦:銳鈦礦型氧化鈦:金紅石型氧化鈦的構(gòu)成比，就會(huì)知道。根據(jù)氧化鈦的構(gòu)成比算出的板鈦礦型氧化鈦的比例如果為50％以上，則能夠認(rèn)為該氧化鈦是以板鈦礦型氧化鈦為主成分的氧化鈦。另外，優(yōu)選采用氣相法制造氧化鈦。由此，能夠得到非常細(xì)并且晶體性高的氧化鈦粒子。例如，可以通過(guò)將鈦的氯化物、氯氧化物的蒸氣加熱到500℃以上(優(yōu)選為800℃以上)使其在氧氣或水蒸氣中氧化而合成氧化鈦。采用這樣的氣相法得到的氧化鈦，瞬間在高溫氣氛中合成，因此微細(xì)并且晶體性高、晶格缺陷少。所以，采用氣相法得到的氧化鈦是作為本發(fā)明的一實(shí)施方式的光化學(xué)反應(yīng)器所使用的光催化劑所優(yōu)選的材料。

作為激發(fā)光催化劑的光源，例如可使用低壓汞燈、黑光和LED(發(fā)光二極管)等。另外，既可以使用太陽(yáng)光作為光源，也可以將太陽(yáng)光與低壓汞燈、黑光和LED(發(fā)光二極管)等光源組合作為光源使用。為了控制從光源放射的光的波長(zhǎng)，可以使用截止過(guò)濾器、帶通過(guò)濾器、流體過(guò)濾器和單色儀等。

在將光催化劑配置于外管2的內(nèi)表面22和內(nèi)管3的外表面31的至少一面而得的流路4中，如果流通溶液，則由于光催化劑的光催化反應(yīng)，溶液中的細(xì)菌和有機(jī)物等被分解。本發(fā)明的一實(shí)施方式中的光化學(xué)反應(yīng)器優(yōu)選用于水質(zhì)凈化。例如，在流路4中流動(dòng)的水中的各種環(huán)境激素、二惡英、三鹵甲烷和細(xì)菌類(lèi)等有害物質(zhì)，通過(guò)光催化劑的光催化反應(yīng)而被分解或失活。

[變形例]

可以將本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器和本發(fā)明的一實(shí)施方式中的光化學(xué)反應(yīng)器如以下這樣變形。

(流體流通器的變形例1)

外管或內(nèi)管的至少一部分可以由多孔質(zhì)材料構(gòu)成。由此，能夠從外管或內(nèi)管的由多孔質(zhì)材料構(gòu)成的部分供給由光催化劑引起的光催化反應(yīng)所需的氣體，或?qū)⒂晒獯呋瘎┮鸬墓獯呋磻?yīng)生成的氣體從流路回收。上述多孔質(zhì)材料只要是能夠?qū)⒁后w和氣體分離的多孔質(zhì)材料即可，不特別限定。作為上述多孔質(zhì)材料，例如可舉出多孔質(zhì)陶瓷材料、多孔質(zhì)玻璃材料、多孔質(zhì)金屬材料和多孔質(zhì)樹(shù)脂材料等。優(yōu)選的多孔質(zhì)材料是多孔質(zhì)樹(shù)脂材料。優(yōu)選的多孔質(zhì)樹(shù)脂材料有例如選自聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯、納菲昂(R)、氟乙烯丙烯共聚物、全氟烷氧基烷烴、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯-全氟二氧雜環(huán)戊烯共聚物、聚醚酮、聚酰亞胺、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚醚砜、芳香族聚酯、聚酰胺、尼龍、聚乙烯吡咯烷酮、聚烯丙基胺、聚苯乙烯及其衍生物、聚乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯和聚碳酸酯之中的至少一種或包含它們的一部分的共聚物等。更優(yōu)選的多孔質(zhì)樹(shù)脂材料是聚四氟乙烯。作為透過(guò)多孔質(zhì)材料向溶液供給的氣體，例如可舉出氧氣、二氧化碳、氮?dú)夂蜌鍤獾取６嗫踪|(zhì)材料的平均細(xì)孔徑、細(xì)孔徑分布和孔隙率，只要是能夠?qū)怏w和液體分離開(kāi)的平均細(xì)孔徑、細(xì)孔徑分布和孔隙率即可，不特別限定。另外，多孔質(zhì)材料可以是金屬制多孔質(zhì)材料、金屬微粉末燒結(jié)多孔質(zhì)體、金屬線(xiàn)圈過(guò)濾器、在這些多孔質(zhì)金屬材料的表面涂布了有機(jī)表面處理劑的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體、在這些多孔質(zhì)金屬材料的表面形成了高分子薄膜的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體、或在這些多孔質(zhì)金屬材料的表面形成了無(wú)機(jī)化合物的表面被覆層的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)體。

外管的至少一部分為多孔質(zhì)材料的情況下，能夠?qū)⒘黧w流通器的環(huán)境中所含的氮?dú)?、氧氣和二氧化碳?xì)怏w等透過(guò)外管的多孔質(zhì)材料，向流路中流動(dòng)的溶液供給。另外，如果在外管的外側(cè)進(jìn)一步設(shè)置包圍外管的管，則通過(guò)使氣體在由該管與外管之間的間隙形成的流路中流通，能夠向在外管與內(nèi)管之間的流路中流動(dòng)的溶液供給上述氣體。并且，通過(guò)使由包圍外管的管與外管之間的間隙形成的流路成為負(fù)壓，能夠使由在外管與內(nèi)管之間的流路中流動(dòng)的溶液生成的氣體，從由包圍外管的管與外管之間的間隙形成的流路中通過(guò)并回收。該氣體可以包含溶劑蒸發(fā)的蒸氣，由此能夠使溶液濃縮。通過(guò)這樣的包圍外管的管、外管和內(nèi)管的結(jié)構(gòu)，特別是在化學(xué)平衡條件下使在外管與內(nèi)管之間的流路中流動(dòng)的溶液或氣體反應(yīng)的情況下，能夠在反應(yīng)的全部經(jīng)過(guò)時(shí)間中適當(dāng)?shù)乜刂迫芤旱臐舛龋軌蛱岣呷芤旱奶幚硇?。并且，通過(guò)將外管的外側(cè)的壓力減壓，能夠從在流路中流動(dòng)的溶液中部分地蒸餾出溶劑，由此能夠?qū)⒃诹髀分辛鲃?dòng)的溶液濃縮。另外，在外管與內(nèi)管之間的流路中流動(dòng)的溶液、在包圍外管的管與外管之間的流路中流動(dòng)的氣體和從內(nèi)管的內(nèi)部放射的光，與溶液、氣體和光的供給路徑完全分離。因此，通過(guò)分別獨(dú)立地控制溶液的流量、氣體的流量和光的照射量，能夠更細(xì)致地控制光催化劑的光催化反應(yīng)。

如上所述，在從流體流通器的內(nèi)管的內(nèi)側(cè)照射光、激發(fā)光化學(xué)反應(yīng)器的光催化劑的情況下，外管可以不能透過(guò)激發(fā)光催化劑的光。該情況下，外管的至少一部分可以是多孔質(zhì)材料。

如上所述，在從流體流通器的外管的外側(cè)照射光、激發(fā)光化學(xué)反應(yīng)器的光催化劑的情況下，內(nèi)管可以不能透過(guò)激發(fā)光催化劑的光。該情況下，內(nèi)管的至少一部分可以是多孔質(zhì)材料。特別是通過(guò)將多孔質(zhì)材料的內(nèi)管用作流體流通器的內(nèi)管，能夠通過(guò)內(nèi)管向溶液供給氣體、或?qū)⒂扇芤荷傻臍怏w回收。該情況下，內(nèi)管自身形成用于供給或回收氣體的流路，因此可以不必像外管的至少一部分是多孔質(zhì)材料的情況那樣為了形成用于供給或回收氣體的流路而設(shè)置包圍外管的管等其它額外的管。

(流體流通器的變形例2)

以上，已說(shuō)明的流體流通器1中與外管2的軸向垂直的方向上外管2的內(nèi)表面21的截面形狀為圓或橢圓，與內(nèi)管3的軸向垂直的方向上內(nèi)管3的外表面31的截面形狀為圓或橢圓。但是也可以設(shè)為，流體流通器1中與外管的軸向垂直的方向上外管的內(nèi)表面的截面形狀為多邊形，與內(nèi)管的軸向垂直的方向上內(nèi)管的外表面的截面形狀為多邊形。例如，可以如圖2所示的流體流通器1A那樣，與外管2A的軸向垂直的方向上外管2A的內(nèi)表面22A的截面形狀為四邊形，與內(nèi)管3A的軸向垂直的方向上內(nèi)管3A的外表面31A的截面形狀為四邊形。再者，在圖2中，符號(hào)21A表示外管2A的外表面，符號(hào)32A表示內(nèi)管3A的內(nèi)表面。并且，符號(hào)4A表示由外管2A的內(nèi)表面22A和內(nèi)管3A的外表面31A形成的流路。

再者，流體流通器1中與外管2的軸向垂直的方向上外管2的內(nèi)表面21的截面形狀，和與內(nèi)管3的軸向垂直的方向上內(nèi)管3的外表面31的截面形狀可以不同。例如，可以如圖3所示的流體流通器1B那樣，與外管2B的軸向垂直的方向上外管2B的內(nèi)表面22B的截面形狀為圓，與內(nèi)管3B的軸向垂直的方向上內(nèi)管3B的外表面31B的截面形狀為橢圓。再者，在圖3中，符號(hào)21B表示外管2B的外表面，符號(hào)32B表示內(nèi)管3B的內(nèi)表面。并且，符號(hào)4B表示由外管2B的內(nèi)表面22B和內(nèi)管3B的外表面31B形成的流路。

另外，可以如圖4所示的流體流通器1C那樣，與外管2C的軸向垂直的方向上外管2C的內(nèi)表面22C的截面形狀為圓，與內(nèi)管3C的軸向垂直的方向上內(nèi)管3C的外表面31C的截面形狀為六邊形。再者，在圖4中，符號(hào)21C表示外管2C的外表面，符號(hào)32C表示內(nèi)管3C的內(nèi)表面。并且，符號(hào)4C表示由外管2C的內(nèi)表面22C和內(nèi)管3C的外表面31C形成的流路。

并且，可以如圖5所示的流體流通器1D那樣，與外管2D的軸向垂直的方向上外管2D的內(nèi)表面22D的截面形狀為八邊形，與內(nèi)管3D的軸向垂直的方向上內(nèi)管3D的外表面31D的截面形狀為四邊形。再者，在圖5中，符號(hào)21D表示外管2D的外表面，符號(hào)32D表示內(nèi)管3D的內(nèi)表面。并且，符號(hào)4D表示由外管2D的內(nèi)表面22D和內(nèi)管3D的外表面31D形成的流路。

(流體流通器的變形例3)

本發(fā)明的一實(shí)施方式中的流體流通器，可以還包含墊片，所述墊片配置在外管的內(nèi)表面和內(nèi)管的外表面中的至少一面上，用于縮小外管的壁厚方向上流路的寬度。由此，能夠更細(xì)致地控制外管的壁厚方向上流路的寬度。例如，可以如圖6所示的流體流通器1E那樣，在內(nèi)管3E的外表面31E上配置墊片5，以使得由外管2E的內(nèi)表面22E和內(nèi)管3E的外表面31E形成的流路4E在外管2E的壁厚方向41E上的寬度變窄。例如可以使用樹(shù)脂薄膜、紡布和無(wú)紡布等作為墊片。

(流體流通器的變形例4)

以上，將本發(fā)明的一實(shí)施方式的流體流通器和上述流體流通器的變形例1～4用于光化學(xué)反應(yīng)器，但本發(fā)明的一實(shí)施方式的流體流通器和上述流體流通器的變形例1～3的用途不限定于光化學(xué)反應(yīng)器。例如，可以將本發(fā)明的一實(shí)施方式的流體流通器和上述流體流通器的變形例1～3作為微通道型反應(yīng)器的連續(xù)的原料供給、生成物回收、濃縮和精煉工序中所用到的流體流通器使用。

外管或內(nèi)管的至少一部分由多孔質(zhì)材料構(gòu)成的情況下，作為多孔質(zhì)材料，通過(guò)使用氟系高分子材料的親水性和/或離子交換性多孔質(zhì)膜，能夠進(jìn)行離子性物質(zhì)、親水性原料和生成物的濃度控制、供給、回收和分離。例如，能夠在反應(yīng)器的最終階段，使用本發(fā)明的一實(shí)施方式的流體流通器的變形例1來(lái)實(shí)施溶劑成分的減壓濃縮工序，將濃縮生成物溶液回收。

(流體流通器的變形例5)

在以上的一實(shí)施方式的流體流通路的內(nèi)側(cè)配置的是內(nèi)管，但也可以配置棒狀體替代內(nèi)管。該情況下，能夠由外管的內(nèi)表面和棒狀體的外表面形成流路。作為棒狀體例如可舉出圓柱和棱柱等。作為棒狀體的材料，例如可以使用與上述的從流體流通器1的外管2的外側(cè)照射光而激發(fā)光化學(xué)反應(yīng)器的光催化劑的情況下的內(nèi)管3的材料同樣的材料。另外，棒狀體的至少一部分可以由多孔質(zhì)材料構(gòu)成。由此，能夠從棒狀體的由多孔質(zhì)材料構(gòu)成的部分供給光催化劑的光催化反應(yīng)所需的氣體、或?qū)⒂晒獯呋瘎┑墓獯呋磻?yīng)而生成的氣體從流路回收。

(流體流通器的變形例6)

以上，關(guān)于流體流通路的流路中流動(dòng)的物質(zhì)的相，以溶液即液體為例進(jìn)行了說(shuō)明，但只要流體流通路的流路中流動(dòng)的物質(zhì)的相是流體，就不限定于液體。例如，可以在流體流通路的流路中流通氣體。

(流體流通器的變形例7)

為了促進(jìn)流體流通路的流路中流動(dòng)的流體的攪拌，可以使內(nèi)管沿圓周方向旋轉(zhuǎn)。特別是在內(nèi)管的外表面涂布有催化劑的情況下，由此能夠促進(jìn)光催化劑與流體之間的接觸。例如，可以如以下這樣使內(nèi)管旋轉(zhuǎn)。在內(nèi)管的內(nèi)部配置磁鐵，并與內(nèi)管固定。另外，以中心與外管的中心軸一致的方式在外管的外側(cè)配置環(huán)狀?yuàn)A具。在環(huán)狀?yuàn)A具的內(nèi)側(cè)配置具有相反磁極的磁鐵。具體而言，以與配置在內(nèi)管內(nèi)部的磁鐵相對(duì)并且形成N-S對(duì)的方式配置環(huán)狀?yuàn)A具的磁鐵。如果使用電動(dòng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)裝置使環(huán)狀?yuàn)A具沿圓周方向旋轉(zhuǎn)，則通過(guò)設(shè)置于環(huán)狀?yuàn)A具的磁鐵的磁力，設(shè)置于內(nèi)管內(nèi)部的磁鐵也會(huì)旋轉(zhuǎn)。設(shè)置于內(nèi)管內(nèi)部的磁鐵與內(nèi)管固定在一起，因此內(nèi)管也會(huì)一起旋轉(zhuǎn)。由此能夠以非接觸的方式使內(nèi)管旋轉(zhuǎn)。再者，磁鐵優(yōu)選為磁力較強(qiáng)的磁鐵，例如稀土磁鐵。

如果在流體流通路的流路中流動(dòng)的流體的粘度增高，則使內(nèi)管旋轉(zhuǎn)所需的應(yīng)力增大。另外，根據(jù)設(shè)置于環(huán)狀?yuàn)A具的磁鐵與設(shè)置于內(nèi)管內(nèi)部的磁鐵之間的磁力，由環(huán)狀?yuàn)A具的旋轉(zhuǎn)而能夠賦予內(nèi)管的旋轉(zhuǎn)力會(huì)發(fā)生變化。因此，可以根據(jù)在流體流通路的流路中流動(dòng)的流體的粘度，改變?cè)O(shè)置于環(huán)狀?yuàn)A具的磁鐵和/或設(shè)置于內(nèi)管內(nèi)部的磁鐵的數(shù)量。另外，為了抑制與流體流通器連接的配管扭曲，可以使內(nèi)管的旋轉(zhuǎn)方向周期性反轉(zhuǎn)。

另外，可以代替內(nèi)管而使外管沿圓周方向旋轉(zhuǎn)。特別是在外管的內(nèi)表面涂布有光催化劑的情況下，由此能夠促進(jìn)光催化劑與流體之間的接觸。為了抑制與流體流通器連接的配管卷繞或彎折，可以使外管的旋轉(zhuǎn)方向周期性反轉(zhuǎn)。并且，可以使外管和內(nèi)管這兩者沿圓周方向旋轉(zhuǎn)。該情況下，外管的旋轉(zhuǎn)方向優(yōu)選與內(nèi)管的旋轉(zhuǎn)方向相反。由此能夠進(jìn)一步促進(jìn)流體流通路的流路中流動(dòng)的流體的攪拌。

(光化學(xué)反應(yīng)器的變形例1)

本發(fā)明的一實(shí)施方式的光化學(xué)反應(yīng)器可以還包含光源，所述光源配置于內(nèi)管的內(nèi)側(cè)，放射透過(guò)內(nèi)管并激發(fā)光催化劑的光。例如，可以如圖7所示的光化學(xué)反應(yīng)器10F那樣，在內(nèi)管3F的內(nèi)側(cè)配置光源6。光源6只要是放射透過(guò)內(nèi)管3F并激發(fā)光催化劑的光的光源就不特別限定，例如，光源6可以是低壓汞燈、黑光或LED(發(fā)光二極管)。再者，符號(hào)2F表示外管，符號(hào)4F表示流路。

(光化學(xué)反應(yīng)器的變形例2)

以上的一實(shí)施方式的光化學(xué)反應(yīng)器中，光催化劑配置在外管的內(nèi)表面和內(nèi)管的外表面的至少一面上。但是，在光化學(xué)反應(yīng)器用于處理感光材料等原料自身可通過(guò)光的照射而反應(yīng)的原料的情況下，光化學(xué)反應(yīng)器可以不配置光催化劑。該情況下的光化學(xué)反應(yīng)器例如是具有本發(fā)明的一實(shí)施方式的流體流通器，并且在外管的外側(cè)具有光源，外管能夠透過(guò)光的光化學(xué)反應(yīng)器，或具有本發(fā)明的一實(shí)施方式的流體流通器，并且在內(nèi)管的內(nèi)側(cè)具有光源，內(nèi)管能夠透過(guò)光的光化學(xué)反應(yīng)器。此時(shí)，從流體流通器的外管的外側(cè)照射光從而激發(fā)流體中的原料，或從流體流通器的內(nèi)管的內(nèi)側(cè)照射光從而激發(fā)流體中的原料。并且，光化學(xué)反應(yīng)器的變形例2可以是具有本發(fā)明的一實(shí)施方式的流體流通器，并且在外管的外側(cè)具有光源、在內(nèi)管的內(nèi)側(cè)也具有光源，外管和內(nèi)管都能夠透過(guò)光的光化學(xué)反應(yīng)器。

(光化學(xué)反應(yīng)器的變形例3)

以上，對(duì)流體流通路的流路中流動(dòng)液體的光化學(xué)反應(yīng)器進(jìn)行了說(shuō)明，但只要光化學(xué)反應(yīng)器的流體流通路中流動(dòng)的是流體，就不限定于液體。例如，光化學(xué)反應(yīng)器的流體流通路的流路中可以流通氣體。流體為氣體的情況下，光化學(xué)反應(yīng)器能夠?qū)怏w中所含的氮氧化物、VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)和臭氣成分等分解。

以上的說(shuō)明只是一例，本發(fā)明并不限定于上述的實(shí)施方式。另外，可以將上述的實(shí)施方式與上述變形例組合，或?qū)⑸鲜鲎冃卫舜私M合。

實(shí)施例

以下，參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明。再者，下述的實(shí)施例并不限定本發(fā)明。

[實(shí)施例1的光化學(xué)反應(yīng)器的制作]

(外管的內(nèi)表面的光催化劑層的形成)

將6.66g昭和電工陶瓷(株)制的NTB1膠體分散液(板鈦礦型氧化鈦納米粒子的分散液)、2.42g聚乙二醇(和光純藥工業(yè)(株)制，平均分子量300)、1.01g乙酰丙酮(和光純藥工業(yè)(株)制，型號(hào)：)和2.0g乙醇(和光純藥工業(yè)(株)公司制，型號(hào)：320-00017)用氧化鋯制的行星式球磨機(jī)((株)伊藤制作所制，型號(hào)：LP-1)以400rpm進(jìn)行30分鐘的粉碎工序，調(diào)制了涂布溶液。接著，向外徑5.9mm、內(nèi)徑4.5mm、長(zhǎng)度650mm的石英玻璃管((株)藤原制作所制，型號(hào)：#4)中填充該涂布溶液，排出過(guò)剩的溶液后，利用送風(fēng)機(jī)流通空氣進(jìn)行干燥，在450℃燒成2小時(shí)，由此在外管的內(nèi)表面形成了板鈦礦型氧化鈦納米粒子的涂層。再者，另外以同樣的順序在平板狀的パイレックス(Pyrex；注冊(cè)商標(biāo))基板的表面形成的氧化鈦納米粒子薄膜由鉛筆劃痕試驗(yàn)機(jī)求出的涂膜強(qiáng)度為6H，確認(rèn)作為光催化劑層具有充分的強(qiáng)度。

(光化學(xué)反應(yīng)器的組裝)

將在內(nèi)表面形成了板鈦礦型氧化鈦納米粒子的涂層的上述石英玻璃管作為外管，在其內(nèi)部配置將外徑3.9mm、內(nèi)徑2.5mm、長(zhǎng)度650mm的石英玻璃管((株)藤原制作所制，型號(hào)：#2)的兩端熱封而成的玻璃結(jié)構(gòu)體，在它們的兩端分別安裝由氟樹(shù)脂制作的接頭。在各接頭連接1/16英寸的鐵氟龍(注冊(cè)商標(biāo))制配管，將一個(gè)鐵氟龍(注冊(cè)商標(biāo))制配管與送液泵連接，將另一個(gè)鐵氟龍(注冊(cè)商標(biāo))制配管與生成物溶液的回收容器連接。該流體流通器的外管的內(nèi)表面與內(nèi)管的外表面之間的距離平均約為500μm，由外管的內(nèi)表面和內(nèi)管的外表面形成的流路的總體積實(shí)測(cè)為3.6mL，接收來(lái)自光源的光的外管的受光窗口的面積為82cm²，受光窗口面積/流路體積比為2290m^-1。該外管的受光窗口的面積是比微通道反應(yīng)器寬的接收面積。

以往的微通道反應(yīng)器的接收部，從被玻璃板熱封了的流路的一面受光，入射到流路間的玻璃部分的光原樣透過(guò)。然而，實(shí)施例1的光化學(xué)反應(yīng)器，從外管的表面入射的光全被照射到在通道中流動(dòng)的容器，所以至少每單位結(jié)構(gòu)的受光面積變?yōu)?倍。同樣地，將鐵氟龍(注冊(cè)商標(biāo))制的管纏繞汞燈而構(gòu)成的光化學(xué)反應(yīng)器的情況下，鐵氟龍(注冊(cè)商標(biāo))管的厚度使受光面積減少，因此光化學(xué)反應(yīng)器的受光面積約為2倍。

[比較例1的光化學(xué)反應(yīng)器的制作]

除了沒(méi)有在外管的內(nèi)表面形成氧化鈦納米粒子的涂層以外，采用與實(shí)施例1的光化學(xué)反應(yīng)器的制作方法同樣的方法制作了比較例1的光化學(xué)反應(yīng)器。

[比較例2的光化學(xué)反應(yīng)器的制作]

除了沒(méi)有設(shè)置內(nèi)管以外，采用與實(shí)施例1的光化學(xué)反應(yīng)器的制作方法同樣的方法制作了比較例2的光化學(xué)反應(yīng)器。

[反應(yīng)活性評(píng)價(jià)1]

通過(guò)使用如上述那樣制作出的光化學(xué)反應(yīng)器將水凈化而評(píng)價(jià)了光化學(xué)反應(yīng)器。向作為凈化對(duì)象的水中，添加了典型的水溶性污染物質(zhì)4-氯苯酚(與厚生勞動(dòng)省的供水水質(zhì)基準(zhǔn)項(xiàng)目和基準(zhǔn)值(51項(xiàng))的苯酚類(lèi)(換算為苯酚的量為0.005mg/L以下)相對(duì)應(yīng))。作為激發(fā)光催化劑的光源，使用了6根20W的黑燈((株)東芝制，型號(hào)：FL20S BLB)。以包圍上述玻璃管并與上述玻璃管平行的方式配置了6根上述黑燈。點(diǎn)亮6根黑燈后，使4-氯苯酚的濃度為100μM的水在光化學(xué)反應(yīng)器的流路中流通。將流路中流動(dòng)的水的流量變更為10mL/分鐘、5mL/分鐘和1mL/分鐘，使用光化學(xué)反應(yīng)器對(duì)水進(jìn)行了處理。

取由光化學(xué)反應(yīng)器處理了的水，使用高速液相色譜裝置(日本分光(株)制，型號(hào)：875-UV)測(cè)定4-氯苯酚的濃度，調(diào)查了4-氯苯酚的轉(zhuǎn)化率。再者，如果4-氯苯酚完全分解則會(huì)變?yōu)槎趸仯茰y(cè)在4-氯苯酚分解成二氧化碳期間，苯酚、鄰苯二酚和對(duì)苯二酚等會(huì)作為中間體生成。從光化學(xué)反應(yīng)器處理了的水中檢測(cè)到了若干量的苯酚、鄰苯二酚和對(duì)苯二酚。由此推測(cè)4-氯苯酚由于光催化反應(yīng)而經(jīng)歷脫氯過(guò)程，階段性地分解為二氧化碳。

[評(píng)價(jià)結(jié)果1]

實(shí)施例1的光化學(xué)反應(yīng)器的4-氯苯酚的轉(zhuǎn)化率，在水的流量為10mL/分鐘時(shí)為6％，在水的流量為5mL/分鐘時(shí)為9％，在水的流量為1mL/分鐘時(shí)為32％。另一方面，不照射光的條件下比較例1的光化學(xué)反應(yīng)器的4-氯苯酚的轉(zhuǎn)化率，在水的流量為10mL/分鐘時(shí)為1％，在水的流量為5mL/分鐘時(shí)為1％，在水的流量為1mL/分鐘時(shí)為1％。由此，確認(rèn)比較例1的光化學(xué)反應(yīng)器幾乎不發(fā)生吸附。另外，沒(méi)有設(shè)置內(nèi)管的比較例2的光化學(xué)反應(yīng)器的4-氯苯酚的轉(zhuǎn)化率在滯留時(shí)間最長(zhǎng)的條件即水的流量為1mL/分鐘時(shí)為18％。比較例2的光化學(xué)反應(yīng)器的體積為10.3mL，與具有內(nèi)管的光反應(yīng)器相比，水滯留在流路內(nèi)的時(shí)間變?yōu)?.8倍。水滯留在光反應(yīng)器的時(shí)間相當(dāng)于光照射到水的時(shí)間，因此比較例2的光化學(xué)反應(yīng)器接收的光量成為2.8倍。以受光的每單位光量的反應(yīng)效率進(jìn)行比較，可知通過(guò)在外管的內(nèi)側(cè)設(shè)置內(nèi)管而形成流路，反應(yīng)效率大約變?yōu)?倍。由此可知，通過(guò)使用本發(fā)明的光化學(xué)反應(yīng)器，能夠從水中除去許多水溶性污染物質(zhì)。另外，實(shí)施例1的光化學(xué)反應(yīng)器的4-氯苯酚的轉(zhuǎn)化率，在使4-氯苯酚的濃度為1mM的水以1mL/分鐘的流量流通于光化學(xué)反應(yīng)器的流路中的情況下為7％。這與作為4-氯苯酚的分解量使4-氯苯酚的濃度為100μM的水以1mL/分鐘的流量流通于光化學(xué)反應(yīng)器的流路中的情況相比，大約相當(dāng)于2倍的量。

[實(shí)施例2的光化學(xué)反應(yīng)器的制作]

在外徑6.0mm、內(nèi)徑4.4mm、長(zhǎng)度650mm的石英玻璃管((株)藤原制作所制，型號(hào)：#4)的內(nèi)部，配置將外徑3.8mm、長(zhǎng)度650mm的透明石英玻璃管((株)三商制，型號(hào)：IQ-2)的兩端熱封而成的結(jié)構(gòu)體，在它們的兩端分別安裝由氟樹(shù)脂制作的接頭。該反應(yīng)器直接對(duì)溶液中的光反應(yīng)性分子進(jìn)行光激發(fā)而使其活性化，因此不設(shè)置光催化劑層。在各接頭連接1/16英寸的鐵氟龍(注冊(cè)商標(biāo))制配管，將一個(gè)鐵氟龍(注冊(cè)商標(biāo))制配管與注射泵(アイシス(株)制，F(xiàn)usion 100型)和氣密注射器(SGE，50mL)連接，將另一個(gè)鐵氟龍(注冊(cè)商標(biāo))制配管與生成物溶液的回收容器連接。該流體流通器的外管的內(nèi)表面與玻璃棒的外表面之間的距離平均約為300μm，由外管的內(nèi)表面和玻璃棒的外表面形成的流路的總體積實(shí)測(cè)為2.2mL，接收來(lái)自光源的光的外管的受光窗口的面積，作為由燈照射的區(qū)域的實(shí)測(cè)值為109cm²，受光窗口面積/流路體積比為4950m^-1。該外管的受光窗口的面積是比微通道反應(yīng)器大的受光面積。

[比較例3的光化學(xué)反應(yīng)器的制作]

除了沒(méi)有設(shè)置將透明石英玻璃管的兩端熱封了的結(jié)構(gòu)體以外，采用與實(shí)施例2的光化學(xué)反應(yīng)器的制作方法同樣的方法制作了比較例3的光化學(xué)反應(yīng)器。該反應(yīng)器的反應(yīng)器體積為8.8mL，接收來(lái)自光源的光的外管的受光窗口的面積，作為由燈照射的區(qū)域的實(shí)測(cè)值為109cm²，受光窗口面積/流路體積比為1240m^-1，與設(shè)置了玻璃棒的反應(yīng)器相比減少到約1/4。

[反應(yīng)活性評(píng)價(jià)2]

使用如上述那樣制作的光化學(xué)反應(yīng)器并使用1M異佛爾酮-甲醇溶液評(píng)價(jià)了光化學(xué)反應(yīng)器。1M異佛爾酮-甲醇溶液是通過(guò)向甲醇(和光純藥工業(yè)(株)制，型號(hào)：136-01837)添加異佛爾酮(和光純藥工業(yè)(株)制，型號(hào)：095-01796)而制作的。作為激發(fā)光催化劑的光源，使用了6根20W的滅菌燈((株)東芝制，型號(hào)：GL20F)。以包圍上述玻璃管并與上述玻璃管平行的方式配置了6根上述滅菌燈。并且，使用上述滅菌燈向?qū)嵤├?的光化學(xué)反應(yīng)器的外管的中央的580mm的區(qū)域照射了光。實(shí)施例2的光化學(xué)反應(yīng)器，在點(diǎn)亮6根滅菌燈后，使1M異佛爾酮-甲醇溶液以0.5cm³/分鐘的流量在實(shí)施例2的光化學(xué)反應(yīng)器的流路中流通。該條件下流速為13cm/分鐘，1M異佛爾酮-甲醇溶液在實(shí)施例2的光化學(xué)反應(yīng)器中的滯留時(shí)間為4.4分鐘。另外，在比較例3的光反應(yīng)器中，為了以與實(shí)施例2的反應(yīng)器同樣的流速進(jìn)行比較，將流量設(shè)為2.0cm³/分鐘，在與實(shí)施例2同樣的流速(13cm/分鐘)和反應(yīng)器滯留時(shí)間(4.4分)的條件下，使1M異佛爾酮-甲醇溶液在流路中流通。

對(duì)于由光化學(xué)反應(yīng)器處理了的1M異佛爾酮-甲醇溶液，使用液相色譜儀(柱：ジーエルサイエンス(株)制，型號(hào)：Inersil CN-3，展開(kāi)溶劑：己烷/乙醇＝95/5)進(jìn)行了分析。

[評(píng)價(jià)結(jié)果2]

實(shí)施例2的光化學(xué)反應(yīng)器，異佛爾酮的HT型二聚體的濃度為2.2mM，HH型二聚體的濃度為12.5mM，轉(zhuǎn)化率約為3％。另一方面，比較例3的光化學(xué)反應(yīng)器，異佛爾酮的HT型二聚體的濃度為0.9mM，HH型二聚體的濃度為4.0mM，轉(zhuǎn)化率約為1％。由此，實(shí)施例2的光化學(xué)反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率提高到比較例3的光化學(xué)反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率的約3倍。實(shí)施例2的光化學(xué)反應(yīng)器的HH/HT比為5.6，與此相對(duì)，比較例3的光化學(xué)反應(yīng)器的HH/HT為4.4，可知具有大致同樣的選擇性。

[實(shí)施例3的光化學(xué)反應(yīng)器的制作]

向?qū)嵤├?的光化學(xué)反應(yīng)器的外管(內(nèi)徑為14.5mm的玻璃管)的內(nèi)壁涂布銳鈦礦型氧化鈦的分散液(銳鈦礦型氧化鈦(日揮觸媒化成(株)制，型號(hào)：PST18NR)的20％乙醇溶液)，在外管的內(nèi)壁形成了銳鈦礦型氧化鈦的涂層。并且，對(duì)該涂層以450℃燒成2小時(shí)，由此在外管的內(nèi)壁形成了銳鈦礦型氧化鈦層。接著，將兩個(gè)稀土磁鐵與內(nèi)部接合后，向外管的內(nèi)部插入了將兩端融合密封了的內(nèi)管(外形為14.0mm的玻璃管)。外管的內(nèi)徑與內(nèi)管的外徑之差為500μm，因此由外管的內(nèi)表面和內(nèi)管的外表面形成的間隙為250μm。以外管的中心軸與中心大致一致的方式，在該外管的外側(cè)配置了環(huán)狀的鐵氟龍(注冊(cè)商標(biāo))夾具。在環(huán)狀的鐵氟龍(注冊(cè)商標(biāo))夾具的內(nèi)壁，以與接合在內(nèi)管內(nèi)部的希土磁鐵相對(duì)并且形成N-S對(duì)的方式分別配置了兩個(gè)希土磁鐵。由此，使得利用電動(dòng)機(jī)使鐵氟龍(注冊(cè)商標(biāo))夾具旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠以非接觸方式使內(nèi)管旋轉(zhuǎn)。

在該外管的下部和上部連接1/16英寸的鐵氟龍(注冊(cè)商標(biāo))配管，在外管的兩側(cè)各配置一根20W的黑燈((株)日立制作所制，型號(hào)：FL20S BL-B)，制作了實(shí)施例3的光化學(xué)反應(yīng)器。將燈的表面與外管的表面的間隔設(shè)為22mm。

[評(píng)價(jià)結(jié)果3]

使用注射泵，向外管與內(nèi)管之間的流體流通路以流速為1mL/分鐘注射4-氯苯酚水溶液(50μM)，測(cè)定從流體流通路排出的溶液中的4-氯苯酚的濃度，求出了轉(zhuǎn)化率。使內(nèi)管旋轉(zhuǎn)的情況下的轉(zhuǎn)化率為39％。另一方面，以8.6轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速使內(nèi)管旋轉(zhuǎn)的情況下的轉(zhuǎn)化率為60％。這是不使內(nèi)管旋轉(zhuǎn)的情況下的轉(zhuǎn)化率的約1.5倍的值。并且，以27轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速使內(nèi)管旋轉(zhuǎn)的情況下的轉(zhuǎn)化率為70％，以80轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速使內(nèi)管旋轉(zhuǎn)的情況下的轉(zhuǎn)化率為69％。由此可知，通過(guò)使內(nèi)管旋轉(zhuǎn)能夠增加轉(zhuǎn)化率，該效果在反應(yīng)器的轉(zhuǎn)速為27轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)大致飽和。推測(cè)這是由于通過(guò)內(nèi)管的旋轉(zhuǎn)促進(jìn)了在流體流通路中流動(dòng)的溶液的攪拌。

產(chǎn)業(yè)可利用性

本發(fā)明涉及的流體流通器能夠作為使薄的流體層流通的流體流通器而廣泛利用。例如，本發(fā)明涉及的流體流通器，特別是能夠利用于規(guī)模提升了的微通道型反應(yīng)器和光化學(xué)反應(yīng)器等。另外，本發(fā)明的光化學(xué)反應(yīng)器能夠利用于空氣凈化裝置、飲用水凈化裝置和高濃度污水處理裝置器等流體處理裝置。

附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1、1A～1E 流體流通器

2、2A～2F 外管

3、3A～3F 內(nèi)管

4 流路

5 墊片

6 光源

10F 光化學(xué)反應(yīng)器