Photocatalytic Degradation Activity of Phenol Aqueous Solution by TiO2 Photocatalyst on Various Supports

ビーズ状のシリカ，アルミナおよびゼオライトを担体とした酸化チタン光触媒を充填したラボスケールの反応器を用いて，水中フェノールの光分解効率に関する研究を行った．光源にはブラックライトを使用し，各光触媒での反応速度定数および全有機炭素量（TOC）より算出した無機炭素への転化率から，活性の比較を行った．その結果，アルミナを担体として用いた光触媒の反応速度定数は0.0448 min−1と最も大きく，シリカおよびゼオライトを用いた場合では0.0246 min−1および0.0235 min−1と同程度あった．しかし，ゼオライトを担体として用いた光触媒の無機炭素への転化率は22.4%と低かった．また，フェノールや中間体の濃度および無機炭素へ変化した全有機炭素量の経時変化を比較したところ，本研究で用いた触媒によるフェノール分解反応は，逐次もしくは並発反応であると推察した．また，分解反応時における反応液のpH値は，シリカおよびアルミナを担体に用いた光触媒では，pH=6および6.5であったのに対し，ゼオライトを担体に用いた光触媒ではpH≒7であった．さらに，各光触媒におけるフェノールの光分解過程で生じる中間生成物をガスクロマトグラフ／質量分析計を用いて分析すると，ゼオライトを担体に用いた光触媒では負に極性をもつ化合物が多く検出された．酸化チタン光触媒の水中有機物の分解において，反応液のpHにより，触媒表面のζ電位がプラスあるいはマイナスにチャージするため，極性を持つフェノールおよび中間体の触媒表面への吸着が妨害された結果，各光触媒によるフェノール分解の挙動に違いが生じたと推察した．