本發(fā)明的實施方式涉及光催化劑性能的模擬方法。
背景技術:
已知有光催化劑在大氣中等的照射特定波長的光時,在表面生成OH-或O+等的自由基,具有分解存在于周邊的氣味成分的性能。目前,在照射紫外線時發(fā)揮性能的光催化劑為主流。近年來,在照射可見光時發(fā)揮性能的可見光應答型的光催化劑的實用化正在進行。嘗試有應用該性能將可見光應答型的光催化劑涂布于房間的墻壁或隔簾等,在照射室內(nèi)光時將存在于室內(nèi)的氣味成分分解除去。進而,通過對人們的健康或生活環(huán)境的關心升高,將具有分解產(chǎn)生于室內(nèi)的揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compounds;VOC)或生活臭的原因物質(zhì)的效果的光催化劑適用于房間的內(nèi)裝的技術備受關注。
關于可見光應答型光催化劑的性能評價,例如在JIS R1751-2、JIS R1751-3、JIS R1751-4、JIS R1751-5等中被規(guī)定。利用JIS(日本工業(yè)規(guī)格)的性能評價使用進行了標準化的小型容器,利用與居住空間等實際的室內(nèi)環(huán)境離得很遠的高濃度的氣體而進行。另一方面,在室內(nèi)空間那樣的大的空間涂布光催化劑時,照度、室內(nèi)的溫度或風速等的變動主要原因存在。因此,基于利用JIS的評價結(jié)果將光催化劑涂布于室內(nèi)的情況下,容易產(chǎn)生無法得到氣味成分的所期望的分解性能、或者為了得到充分的分解性能將光催化劑過量地涂布而成為成本高的問題。為了驗證實際的室內(nèi)環(huán)境下的光催化劑性能,需要設置與要涂布的環(huán)境相同的空間,驗證最適的涂布條件,需要很大的成本和時間。
現(xiàn)有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:特開2007-333688號公報
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明要解決的課題在于,提供可以不花費成本和時間而推定實際的室內(nèi)環(huán)境等中的光催化劑的性能的光催化劑性能的模擬方法。
實施方式的光催化劑性能的模擬方法為推定將光催化劑涂布于房間內(nèi)之后的房間內(nèi)的氣味成分濃度的方法。實施方式的模擬方法具備:選擇選自由光催化劑的涂布前的房間內(nèi)的氣味成分濃度Cb(單位;g/m3)、房間的容積V(單位:m3)、房間的每單位時間的換氣次數(shù)n(單位:次/h)、房間內(nèi)的水蒸氣量W(單位g/m3)、房間內(nèi)的溫度T(單位:℃)、光催化劑的涂布面的照度I(單位:lx)、及光催化劑的涂布面附近的風速S(單位:m/s)構(gòu)成的組中的至少1個作為涂布光催化劑的房間的環(huán)境條件的工序;基于選擇的房間的環(huán)境條件,設定選自由光催化劑的涂布面密度Ad(單位:g/m2)及光催化劑的涂布面積Aa(單位:m2)構(gòu)成的組中的至少1個作為光催化劑向房間內(nèi)的涂布條件的工序;以及基于光催化劑的基本性能、房間的環(huán)境條件及光催化劑的涂布條件算出光催化劑的涂布后的房間內(nèi)的氣味成分濃度Ca(單位:g/m3)的工序。
附圖說明
圖1是表示實施方式的光催化劑性能的模擬方法的圖。
具體實施方式
以下,對用于實施本發(fā)明的光催化劑性能的模擬方法的方式進行說明。實施方式的光催化劑性能的模擬方法為使用例如光催化劑的涂布前的房間內(nèi)的氣味成分濃度、房間的容積、房間的每單位時間的換氣次數(shù)、房間內(nèi)的水蒸氣量、房間內(nèi)的溫度、光催化劑的涂布面的照度、光催化劑的涂布面附近的風速等涂布光催化劑的房間的環(huán)境條件、 光催化劑的涂布面密度、光催化劑的涂布面積等向房間內(nèi)的光催化劑的涂布條件、及光催化劑引起的氣味成分的分解速度等光催化劑的基本性能,將涂布有光催化劑的房間的狀態(tài)模型化,由此推定光催化劑的涂布后的房間內(nèi)的氣味成分濃度的方法。
目前,以光催化劑的基本性能為基礎,進行了涂布與室內(nèi)的涂布面積成比例的量的光催化劑等的施工,但產(chǎn)生無法得到目標性能的問題。另外,由于涂布量的算定精度差,因此,算定光催化劑對實際的室內(nèi)環(huán)境的有效的涂布量困難。因此,為了證實光催化劑引起的氣味成分的分解效果(除臭效果),目前,正在進行在建筑物的一部分房間內(nèi)實施光催化劑的試驗性涂布(施工),在此基礎上判斷對建筑物整體的施工的有無和施工條件等。但是,就涂布光催化劑的實際的環(huán)境而言,基本性能的試驗環(huán)境大致為用于發(fā)揮光催化劑性能的條件、例如光的照度不同的情況。進而,由于在一般的室內(nèi)存在窗或門,因此,存在空氣的流動。對于空氣的流動,設想房間的寬敞度也帶來影響。即使在將相同光催化劑在一定的條件下涂布的情況下,由于所涂布的環(huán)境每個房間不同,因此,不能一律地發(fā)揮光催化劑的效果。
本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn):為了在居住空間等實際的室內(nèi)涂布光催化劑、得到目標的效果,需要根據(jù)涂布的室內(nèi)環(huán)境而使不同的各自的條件在標準的光催化劑的性能中反映并模擬光催化劑性能。在實施方式的光催化劑性能的模擬方法中,基于涂布光催化劑的房間的環(huán)境條件、對房間的光催化劑的涂布條件、及光催化劑的基本性能,算出光催化劑的涂布后的房間內(nèi)的氣味成分濃度,因此,可以精度良好地設想實際地涂布光催化劑的室內(nèi)環(huán)境中的光催化劑性能(氣味成分的分解性能)。
因此,可以將實際的室內(nèi)環(huán)境中的光催化劑性能不依靠大型的實驗設備和經(jīng)驗法則而驗證。由此,可以適當?shù)卦O定用于將涂布光催化劑的房間內(nèi)設為目標的氣味濃度的光催化劑的涂布條件,可以不花費成本和時間而有效地實施光催化劑的涂裝。另外,在向房間內(nèi)的光催化劑的涂布操作中,也可以在最適的涂布條件下涂布光催化劑,因此,可以消減光催化劑的涂布量而謀求成本降低。進而,通過將實施方式 的模擬方法作為光催化劑的內(nèi)裝施工等促銷工具使用,可以預先對顧客顯示光催化劑引起的氣味降低效果,可以包括確定有無實施光催化劑涂裝在內(nèi)而迅速且順利地確定實施內(nèi)容。
對于實施方式的光催化劑性能的模擬方法,參照圖1進行詳述。首先,選擇選自光催化劑的涂布前的房間內(nèi)的氣味成分濃度Cb(單位:g/m3)、房間的容積V(單位:m3)、房間的每單位時間的換氣次數(shù)n(單位:次/h)、房間內(nèi)的水蒸氣量W(單位:g/m3)、房間內(nèi)的溫度T(單位:℃)、光催化劑的涂布面的照度I(單位:1x)、及光催化劑的涂布面附近的風速S(單位:m/s)中的至少1個作為涂布光催化劑的房間的環(huán)境條件(圖1-101)。這些房間的環(huán)境條件如以下所詳述的那樣,均給房間內(nèi)的氣味成分的分解速度帶來影響,因此,優(yōu)選選擇全部上述的各條件。設想這些環(huán)境條件實際地涂布光催化劑的房間,分別選擇具體的值。
光催化劑的涂布前的房間內(nèi)的氣味成分濃度Cb為利用光催化劑引發(fā)分解反應時的房間內(nèi)的氣味成分的濃度。作為房間內(nèi)的氣味成分,可列舉:乙醛、甲醛、甲苯、二甲苯、苯等的揮發(fā)性有機化合物(VOC)、或氨、醋酸、異戊酸(3-甲基丁酸)、壬烯醛、硫化氫等的生活臭原因物質(zhì)。這些物質(zhì)的濃度低,即使在未被人類感知的情況下,也作為氣味成分對待。在氣味成分的濃度高的情況下,與光催化劑接觸而氣味成分被分解的頻率升高,因此,氣味成分的分解速度加快。在氣味成分的濃度低的情況下,與光催化劑接觸而氣味成分被分解的頻率變低,因此,氣味成分的分解速度變慢。
房間的容積V是指涂布光催化劑的房間的容積。即使來自氣味產(chǎn)生源的氣味成分的釋放速度相同,在房間的容積V大的情況下,氣味成分濃度變低,在房間的容積V小的情況下,氣味成分濃度升高。因此,氣味成分濃度Cb變化,所以,給光催化劑引起的氣味成分的分解速度帶來影響。
每單位時間的房間的換氣次數(shù)n是指直至房間內(nèi)部的空氣全部被替換所需要的時間的倒數(shù)。即使來自氣味產(chǎn)生源的氣味成分的釋放速 度相同,在換氣次數(shù)n多的情況下,氣味成分濃度變低,在換氣次數(shù)n少的情況下,氣味成分濃度升高。因此,氣味成分濃度Cb變化,所以,給光催化劑引起的氣味成分的分解速度帶來影響。
房間內(nèi)的水蒸氣量W給光催化劑引起的氣味成分的分解性能帶來影響。在房間內(nèi)的水蒸氣量W少的情況下,光催化劑的吸附性能增加,氣味成分被分解的頻率升高,因此,氣味成分的分解速度加快。在房間內(nèi)的水蒸氣量W多的情況下,光催化劑的吸附性能降低,氣味成分被分解的頻率變低,因此,氣味成分的分解速度變慢。
房間內(nèi)的溫度T給光催化劑引起的氣味成分的分解性能帶來影響。在房間內(nèi)的溫度T低的情況下,光催化劑的吸附性能增加,氣味成分被分解的頻率升高,因此,氣味成分的分解速度加快。在房間內(nèi)的溫度T高的情況下,光催化劑的吸附性能降低,氣味成分被分解的頻率變低,因此,氣味成分的分解速度變慢。
光催化劑的涂布面的照度I給光催化劑引起的氣味成分的分解性能帶來影響。在光催化劑的涂布面的照度I高的情況下,在光催化劑的表面所生成的OH-或O+等自由基的量變多,氣味成分被分解的頻率升高,因此,氣味成分的分解速度加快。在光催化劑的涂布面的照度I低的情況下,OH-或O+等自由基的量變少,氣味成分被分解的頻率變低,因此,氣味成分的分解速度變慢。
光催化劑的涂布面附近的風速S給光催化劑引起的氣味成分的分解性能帶來影響。在光催化劑的涂布面附近的風速S快的情況下,與光催化劑接觸而氣味成分被分解的頻率升高,因此,氣味成分的分解速度加快。在光催化劑的涂布面附近的風速S慢的情況下,與光催化劑接觸而氣味成分被分解的頻率變低,因此,氣味成分的分解速度變慢。
實施方式的光催化劑性能的模擬方法在涂布光催化劑的房間內(nèi)的氣味成分濃度Cb為0.01~200000μg/m3的范圍的情況下是有效的,進而在為0.1~50000μg/m3的范圍的情況下是更有效的。無論房間內(nèi)的氣味成分濃度過高還是過低,光催化劑性能的推定精度都有降低的 可能。同樣地,涂布光催化劑的房間的容積V優(yōu)選為0.5~5000m3的范圍,更優(yōu)選為1~1000m3的范圍。
接著,基于選擇的房間的環(huán)境條件及其具體的值(選擇值),設定選自光催化劑的涂布面密度Ad(單位:g/m2)及光催化劑的涂布面積Aa(單位:m2)中的至少1個作為光催化劑的涂布條件(圖1-102)。這些光催化劑的涂布條件如以下所詳述的那樣,均給房間內(nèi)的氣味成分的分解速度帶來影響,因此,優(yōu)選選擇全部上述的各條件。這些涂布條件基于選擇的房間的環(huán)境條件,分別選擇具體的值。
光催化劑的涂布面密度Ad是指對房間內(nèi)的墻壁和隔簾等的每單位面積的涂布量。即使涂布量相同,在涂布面密度Ad低的情況下,與光催化劑接觸而氣味成分被分解的頻率升高,因此,氣味成分的分解速度加快,在涂布面密度Ad高的情況下,與光催化劑接觸而氣味成分被分解的頻率變低,因此,氣味成分的分解速度變慢。
光催化劑的涂布面積Aa是指對房間內(nèi)的墻壁和隔簾等涂布光催化劑的面積的合計(總面積)。在涂布面積Aa大的情況下,與光催化劑接觸而氣味成分被分解的頻率升高,因此,氣味成分的分解速度加快。在涂布面積Aa小的情況下,與光催化劑接觸而氣味成分被分解的頻率變低,因此,氣味成分的分解速度變慢。
在實施方式的模擬方法中,只要光催化劑為具有光催化劑活性的物質(zhì),就沒有特別限定,優(yōu)選為具有可見光應答性的光催化劑物質(zhì)。作為這樣的光催化劑物質(zhì),可列舉含有氧化鎢、氧化鈦、氧化鋅、氧化錫等金屬氧化物的物質(zhì),更優(yōu)選為含有氧化鎢微粒的物質(zhì)。對于光催化劑而言,例如使用使光催化劑粒子分散于以水為代表的水系分散液、或有機系分散液而形成的光催化劑分散液、或者使用在光催化劑分散液中添加有無機粘合劑或有機粘合劑那樣的粘合劑成分的光催化劑涂料,涂布于房間內(nèi)的墻壁和隔簾等。但是,光催化劑的涂布并不限定于此,可以采用各種涂布法。
接著,基于光催化劑的基本性能、工序101中選擇的房間的環(huán)境條件、及工序102中設定的光催化劑的涂布條件,算出光催化劑的涂 布后的房間內(nèi)的氣味成分濃度Ca(單位:g/m3)(圖1-103)。具體而言,基于光催化劑的基本性能、房間的環(huán)境條件、及光催化劑的涂布條件算出光催化劑引起的氣味成分的分解速度D(單位:g/h)(圖1-103A),由算出的氣味成分的分解速度D和房間的環(huán)境條件算出光催化劑的涂布后的氣味成分濃度Ca(圖1-103B)。
在實施方式的模擬方法的工序103B中,光催化劑的涂布后的氣味成分濃度Ca可以由下述的式(1)算出。
Ca=Cb-D/(V×n)...(1)
式(1)中,Cb、D、V、及n均如上所述,Cb為光催化劑的涂布前的房間內(nèi)的氣味成分濃度,D為光催化劑引起的氣味成分的分解速度,V為房間的容積,n為房間的每單位時間的換氣次數(shù)。
光催化劑的涂布后的氣味成分濃度Ca根據(jù)來自氣味成分產(chǎn)生源的放散作用、從室內(nèi)向室外的換氣作用、及光催化劑引起的氣味成分的分解作用的平衡狀態(tài)而確定。在此,光催化劑的涂布前后的氣味成分的放散速度由下述式表示。
涂布前的放散速度Pb=涂布前的換氣速度Eb
涂布后的放散速度Pa=涂布后的換氣速度Ea+光催化劑引起的分解速度D
光催化劑的涂布前后的放散速度設為一定(Pb=Pa)時,下述式成立。
Eb=Ea+D
在換氣速度和氣味成分濃度的關系中,下述的式成立。
涂布前的換氣速度Eb=涂布前的氣味成分濃度Cb×房間的容積V×每單位時間的房間的換氣次數(shù)n
涂布后的換氣速度Ea=涂布后的氣味成分濃度Ca×房間的容積v×每單位時間的房間的換氣次數(shù)n
Cb×V×n=Ca×V×n+D
由上述關系,由式(1)求出光催化劑的涂布后的氣味成分濃度Ca。
Ca=(Cb×V×n-D)/(V×n)
=Cb-D/(V×n)...(1)
在實施方式的模擬方法的工序103A中,光催化劑引起的氣味成分的分解速度D為與涂布面密度Ad有關的修正系數(shù)p、與涂布面積Aa有關的修正系數(shù)q、與氣味成分濃度Cb有關的修正系數(shù)r、與水蒸氣量W有關的修正系數(shù)s、與溫度T有關的修正系數(shù)t、與照度I有關的修正系數(shù)u、及與風速S有關的修正系數(shù)w的函數(shù),由下述的式(2)表示。
D=f(p,q,r,s,t,u,w)...(2)
光催化劑引起的氣味成分的分解速度D由氣味成分的標準分解速度D0(單位:g/h)和上述的各參數(shù)的修正系數(shù)求出,具體而言,可以由下述的式(3)算出。
D=D0×p×q×r×s×t×u×w...(3)
氣味成分的標準分解速度D0是指:設定涂布面密度Ad、涂布面積Aa、氣味成分濃度Cb、水蒸氣量W、溫度T、照度I、風速S的各參數(shù)的標準條件,通過基于這些標準條件的實驗而得到的氣味成分的標準分解速度。在設想環(huán)境下的光催化劑引起的氣味成分的分解速度D可以將涂布面密度Ad、涂布面積Aa、氣味成分濃度Cb、水蒸氣量W、溫度T、照度I、及風速S給光催化劑性能帶來的影響作為系數(shù)、通過矯正氣味成分的標準分解速度D0而求出。
上述的各參數(shù)的修正系數(shù)如下求出。首先,在為了得到氣味成分的標準分解速度D0而使用的各參數(shù)的標準條件下,僅使求出修正系數(shù)的參數(shù)變化而測定氣味成分的分解速度,得到氣味成分的分解速度和求出修正系數(shù)的參數(shù)的關系式。由該關系式算出求出修正系數(shù)的參數(shù)的設定值或選擇值中的氣味成分的分解速度Dn,根據(jù)氣味成分的分解速度Dn和標準分解速度D0的比率確定修正系數(shù)。具體的修正系數(shù)的求出方法如下所述。
與涂布面密度Ad有關的修正系數(shù)p表示使涂布面密度變化時的光催化劑引起的氣味成分的分解速度D1相對于標準分解速度D0的比率,由下述的式(4)算出。氣味成分的分解速度D1具體而言由使涂布面密 度變化的實驗求出氣味成分的分解速度和涂布面密度的關系式,由該關系式作為涂布面密度Ad的設定值中的值算出。
p=D1/D0...(4)
與涂布面積Aa有關的修正系數(shù)q表示使涂布面積變化時的光催化劑引起的氣味成分的分解速度D2相對于標準分解速度D0的比率,由下述的式(5)算出。氣味成分的分解速度D2具體而言由使涂布面積變化的實驗求出氣味成分的分解速度和涂布面積的關系式,由該關系式作為涂布面積Aa的設定值中的值算出。
q=D2/D0...(5)
與氣味成分濃度Cb有關的修正系數(shù)r表示使氣味成分濃度變化時的光催化劑引起的氣味成分的分解速度D3相對于標準分解速度D0的比率,由下述的式(6)算出。氣味成分的分解速度D3具體而言由使氣味成分濃度變化的實驗求出氣味成分的分解速度和氣味成分濃度的關系式,由該關系式作為氣味成分濃度Cb的設定值中的值算出。
r=D3/D0...(6)
與水蒸氣量W有關的修正系數(shù)s表示使水蒸氣量變化時的光催化劑引起的氣味成分的分解速度D4相對于標準分解速度D0的比率,由下述的式(7)算出。氣味成分的分解速度D4具體而言由使水蒸氣量變化的實驗求出氣味成分的分解速度和水蒸氣量的關系式,由該關系式作為蒸氣量W的設定值中的值算出。
s=D4/D0...(7)
與溫度T有關的修正系數(shù)t表示使溫度變化時的光催化劑引起的氣味成分的分解速度D5相對于標準分解速度D0的比率,由下述的式(8)算出。氣味成分的分解速度D5具體而言由使溫度變化的實驗求出氣味成分的分解速度和溫度的關系式,由該關系式作為溫度T的設定值中的值算出。
t=D5/D0...(8)
與照度I有關的修正系數(shù)u表示使照度變化時的光催化劑引起的氣味成分的分解速度D6相對于標準分解速度D0的比率,由下述的式 (9)算出。氣味成分的分解速度D6具體而言由使照度變化的實驗求出氣味成分的分解速度和照度的關系式,由該關系式作為照度I的設定值中的值算出。
u=D6/D0...(9)
與風速S有關的修正系數(shù)w表示使風速變化時的光催化劑引起的氣味成分的分解速度D7相對于標準分解速度D0的比率,由下述的式(10)算出。氣味成分的分解速度D7具體而言由使風速變化的實驗求出氣味成分的分解速度和風速的關系式,由該關系式作為風速S的設定值中的值算出。
w=D7/D0...(10)
如上所述,基于光催化劑的基本性能、房間的環(huán)境條件、及光催化劑的涂布條件,由式(2)算出光催化劑引起的氣味成分的分解速度D,基于算出的氣味成分的分解速度D及房間的環(huán)境條件,由式(1)算出光催化劑的涂布后的氣味成分濃度Ca。將算出的氣味成分濃度Ca與氣味成分濃度的基準值相比,判定光催化劑的涂布條件的好壞(圖1-104)。如果算出的氣味成分濃度Ca低于氣味成分濃度的基準值,則可以判斷為光催化劑的涂布條件與房間的環(huán)境條件對應。因此,通過在這樣的條件下在實際的房間涂布光催化劑,將氣味成分良好地且以適合的成本進行分解成為可能。
實施例
接著,對實施例及其評價結(jié)果進行敘述。
(實施例1)
在作為氣味成分濃度Cb的乙醛濃度為160μg/m3、房間的容積V為24.3m3(長3.6m×寬2.7m×高2.5m)、房間的每單位時間的換氣次數(shù)n為0.5次/h、房間內(nèi)的水蒸氣量W為9000mg/m3、房間內(nèi)的溫度T為20℃、墻面(光催化劑的涂布面)的照度I為1000lx、墻面附近的風速S為0.20m/s的環(huán)境下,將光催化劑在涂布面密度Ad為0.3g/m2、涂布面積Aa為31.5m2的條件下涂布于房間的內(nèi)壁時,模擬是否可以將乙醛濃度設為日本衛(wèi)生勞動部的指標值55μg/m3以下。
首先,作為用于導出標準分解速度D0的基礎實驗,在玻璃基板(長50mm×寬100mm×厚度0.01mm)上以每單位面積的固體成分量成為15g/m2的方式涂布作為光催化劑的氧化鎢微粒75mg而制作樣品,設置于內(nèi)容積為3L的密封容器內(nèi)。接著,一邊照射光,一邊用風扇使容器內(nèi)的空氣循環(huán)。此時的樣品上的照度為6000lx,風速為0.10m/s。另外,容器內(nèi)的溫度為18℃,水蒸氣量為1000mg/m3。向該容器內(nèi)以濃度成為18160μg/m3的方式投入乙醛,測定標準分解速度D0。其結(jié)果,標準分解速度D0為3512μg/h。
接著,在通過上述的基礎實驗設定的參數(shù)中,在0~30g/m2的范圍內(nèi)變更光催化劑的涂布面密度,測定各自的乙醛的分解速度。通過該實驗,得到下述所示的乙醛的分解速度D和光催化劑的涂布面密度X的關系式。由下述的關系式算出涂布面密度Ad為0.3g/m2時的分解速度D1。分解速度D1為72.1μg/h。由這些分解速度D1和標準分解速度D0,利用上述的式(4)導出修正系數(shù)p為0.021。
D=-2.76X2+241.1X
在通過上述的基礎實驗設定的參數(shù)中,僅使光催化劑的涂布面積變化而測定分解速度,與上述同樣的操作,得到分解速度和涂布面積的關系式。由該關系式算出涂布面積Aa為31.5m2時的分解速度D2,進而由上述的式(5)導出修正系數(shù)q為6312.8。
在通過上述的基礎實驗設定的參數(shù)中,僅使乙醛的初始濃度變化而測定分解速度,與上述同樣的操作,得到分解速度和初始濃度的關系式。由該關系式算出初始濃度Cb為160μg/m3時的分解速度D3,進而由上述的式(6)導出修正系數(shù)r為0.020。
在通過上述的基礎實驗設定的參數(shù)中,僅使水蒸氣量變化而測定分解速度,與上述同樣的操作,得到分解速度和水蒸氣量的關系式。由該關系式算出水蒸氣量W為9000mg/m3時的分解速度D4,進而由上述的式(7)導出修正系數(shù)s為0.794。
在通過上述的基礎實驗設定的參數(shù)中,僅使溫度變化而測定分解速度,與上述同樣的操作,得到分解速度和溫度的關系式。由該關系 式算出溫度T為20℃時的分解速度D5,進而由上述的式(8)導出修正系數(shù)t為0.999。
在通過上述的基礎實驗設定的參數(shù)中,僅使照度變化而測定分解速度,與上述同樣的操作,得到分解速度和照度的關系式。由該關系式算出照度I為1000lx時的分解速度D6,進而由上述的式(9)導出修正系數(shù)u為0.169。
在通過上述的基礎實驗設定的參數(shù)中,改變風扇的旋轉(zhuǎn)速度,僅使樣品上的風速變化而測定分解速度,與上述同樣的操作,得到分解速度和風速的關系式。由該關系式算出風速S為0.20m/s時的分解速度D7,進而由上述的式(10)導出修正系數(shù)w為1.025。
由這樣得到的各參數(shù)的修正系數(shù)和標準分解速度D0,利用上述的式(2)算出乙醛的分解速度D。其結(jié)果,選擇環(huán)境及設定條件下的乙醛的分解速度D為1279μg/h。由乙醛的分解速度D(1279μg/h)、房間的容積V(24.3m3)和房間的每單位時間的換氣次數(shù)n(0.5次/h),利用上述的式(1)算出光催化劑的涂布后的房間內(nèi)的氣味成分濃度Ca。其結(jié)果,光催化劑的涂布后的氣味成分濃度Ca為54.7μg/m3。由此可以模擬:如果在本次的涂布條件下施工光催化劑,則可以實現(xiàn)衛(wèi)生勞動部的指標值。
接著,在上述的室內(nèi)環(huán)境中,測定在上述的涂布條件下實際涂布光催化劑之后的乙醛濃度。其結(jié)果,實際的室內(nèi)環(huán)境中的乙醛濃度為53.9μg/m3。該測定結(jié)果與模擬的結(jié)果充分一致,驗證了實施例的模擬方法的妥當性。
(實施例2)
在作為氣味成分濃度Cb的總揮發(fā)性有機化合物(Total Volatile Organic Compounds:TVOC)的濃度為440μg/m3、房間的容積V為44.3m3、房間的每單位時間的換氣次數(shù)n為0.3次/h、房間內(nèi)的水蒸氣量W為10690mg/m3、房間內(nèi)的溫度T為21℃、墻面(光催化劑的涂布面)的照度I為500lx、墻面附近的風速S為0.15m/s的環(huán)境下,模 擬將光催化劑在涂布面密度Ad為0.2g/m2、涂布面積Aa為63m2的條件下涂布于房間內(nèi)壁的情況。
首先,作為用于導出標準分解速度D0的基礎實驗,在玻璃基板(長50mm×寬100mm×厚度1mm)上以每單位面積的固體成分量成為15g/m2的方式涂布作為光催化劑的氧化鎢微粒75mg而制作樣品,設置于內(nèi)容積為3L的密封容器內(nèi)。接著,一邊照射光,一邊用風扇使容器內(nèi)的空氣循環(huán)。此時的樣品上的照度為6000lx,風速為0.10m/s。另外,容器內(nèi)的溫度為18℃,水蒸氣量為1000mg/m3。向該容器內(nèi)以濃度成為42000μg/m3的方式投入TVOC,測定標準分解速度D0。其結(jié)果,標準分解速度D0為3210μg/h。
接著,在上述的基礎實驗設定的參數(shù)中,在0~30g/m2的范圍內(nèi)改變光催化劑的涂布面密度,測定各自的TVOC的分解速度。通過該實驗,得到下述所示的TVOC的分解速度D和光催化劑的涂布面密度X的關系式。由下述的關系式算出涂布面密度Ad為0.2g/m2時的分解速度D1。分解速度D1為47.6μg/h。由該分解速度D1和標準分解速度D0,利用上述的式(4)導出修正系數(shù)p為0.015。
D=-2.71X2+238.4X
在上述的基礎實驗設定的參數(shù)中,僅使光催化劑的涂布面積變化而測定分解速度,與上述同樣的操作,得到分解速度和涂布面積的關系式。由該關系式算出涂布面積Aa為63m2時的分解速度D2,進而由上述的式(5)導出修正系數(shù)q為12625.6。
在上述的基礎實驗設定的參數(shù)中,僅使TVOC的初始濃度變化而測定分解速度,與上述同樣的操作,得到分解速度和初始濃度的關系式。由該關系式算出初始濃度Cb為440μg/m3時的分解速度D3,進而由上述的式(6)導出修正系數(shù)r為0.023。
在上述的基礎實驗設定的參數(shù)中,僅使水蒸氣量變化而測定分解速度,與上述同樣的操作,得到分解速度和水蒸氣量的關系式。由該關系式算出水蒸氣量W為10690mg/m3時的分解速度D4,進而由上述的式(7)導出修正系數(shù)s為0.730。
在上述的基礎實驗設定的參數(shù)中,僅使溫度變化而測定分解速度,與上述同樣的操作,得到分解速度和溫度的關系式。由該關系式算出溫度T為21℃時的分解速度D5,進而由上述的式(8)導出修正系數(shù)t為0.999。
在上述的基礎實驗設定的參數(shù)中,僅使照度變化而測定分解速度,與上述同樣的操作,得到分解速度和照度的關系式。由該關系式算出照度I為500lx時的分解速度D6,進而由上述的式(9)導出修正系數(shù)u為0.085。
在上述的基礎實驗設定的參數(shù)中,改變風扇的旋轉(zhuǎn)速度,僅使樣品上的風速變化而測定分解速度,與上述同樣的操作,得到分解速度和風速的關系式。由該關系式算出風速S為0.15m/s時的分解速度D7,進而由上述的式(10)導出修正系數(shù)w為1.014。
由這樣得到的各參數(shù)的修正系數(shù)和標準分解速度D0,利用上述的式(2)算出TVOC的分解速度D。其結(jié)果,選擇環(huán)境及設定條件下的TVOC的分解速度D為879μg/h。由TVOC的分解速度D(879μg/h)、房間的容積V(44.3m3)和房間的每單位時間的換氣次數(shù)n(0.3次/h),利用上述的式(1)算出光催化劑的涂布后的房間內(nèi)的氣味成分濃度Ca。其結(jié)果,光催化劑的涂布后的氣味成分濃度Ca為374μg/m3。通過該模擬得到的氣味成分濃度Ca為光催化劑的涂布前的氣味成分濃度Cb(440μg/m3)的約82%。
接著,在上述的室內(nèi)環(huán)境中,測定在上述的涂布條件實際涂布光催化劑之后的TVOC濃度。其結(jié)果,實際的室內(nèi)環(huán)境下的TVOC濃度為360μg/m3,為光催化劑的涂布前的氣味成分濃度的約82%。該測定結(jié)果與模擬的結(jié)果充分一致,驗證了實施例的模擬方法的妥當性。
(比較例1)
在與實施例1相同的房間的環(huán)境條件(乙醛濃度=160μg/m3、房間的容積=24.3m3、房間的每單位時間的換氣次數(shù)=0.5次/h、墻面的照度=1000lx、墻面附近的風速=0.2m/s、房間內(nèi)的溫度=20℃、房 間內(nèi)的水蒸氣量=9000mg/m3)下,以將乙醛濃度設為55μg/m3以下為目的,不預先進行模擬,在4個墻面(面積=31.5m2)上以涂布面密度0.1g/m2涂布光催化劑。測定涂布光催化劑之后的乙醛濃度,結(jié)果為128μg/m3,沒有達到目標值。
予以說明,對本發(fā)明的幾個實施方式進行了說明,但這些實施方式作為例子進行提示,并無意圖限定發(fā)明的范圍。這些新的實施方式可以以其它各種各樣的方式實施,可以在不脫離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)進行各種省略、置換、變更。這些實施方式或其變形包含在發(fā)明的范圍和主旨中,同時包含在權(quán)利要求所記載的發(fā)明和其等同的范圍內(nèi)。