バイオおよび食品製造プロセスにおける洗浄操作の高効率化によるエミッションの削減

• Project/Area Number: 10141228
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 中西 一弘 岡山大学, 工学部, 教授 (90026584)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今村 維克 岡山大学, 工学部, 助手 (70294436)
• Project Period (FY): 1998
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1998)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1998: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 洗浄 / ラジカル酸化 / OHラジカル / 紫外線 / 過酸化水素

Research Abstract

本研究の目的は,バイオプロセスにおいて膨大なエミッションを生み出す洗浄操作の合理化ある.平成10年度はOHラジカルの高い酸化力に着目し,(1)固体表面汚れの効率的除去と(2)洗浄排水の低減の可能性を検討した.
(1) 付着汚れの除去への応用は次のような原理に基づいている.H_2O_2水溶液を汚れの付着した固体表面に薄い液膜として流し,その上部から紫外線を照射すると,H_2O_2の紫外線分解によりOHラジカルが発生し,付着状態および脱着・遊離した汚れ物質を酸化分解する.さらに,光照射により汚れ物質の脱着が促進される.モデルは汚れ物質として脂肪酸を付着させたステンレス表面を用いて,付着汚れのラジカル酸化除去効果および紫外線による脱離促進効果を検証した.脂肪酸の付着・残留量はRAS-FT-IRにより定量した.その詰果,水流だけでは脂肪酸はほとんど脱離しないが,紫外線の照射により顕著に脂肪酸が脱離することが分かった.
(2) 洗浄排水処理へのラジカル酸化分解の応用については,モデル有機物質として色素を含む着色水溶液のUV-H_2O_2処理における脱色特性を明らかにした.いづれの色素についても脱色反応は一次反応に従い,見かけの一次反応速度定(K)のH_2O_2濃度依存性を求めたところ,H_2O_2濃度に最大値が存在した.これはH_2O_2濃度の増加伴い,OHラジカルの発生速度とともにUVの減衰が顕著になるためであると考えられる.そこで,紫外線照射下のH_2O_2-色素水溶液におけるラジカル反応(H_2O_2の紫外線分解反応,OHラジカルとH_2O_2との反広,OHラジカルと色素との反応)とH_2O_2および色素による紫外線の減衰を考慮したモデルを設定し,kの理論値を計算した.その結果,実験値と良好に一致し,本モデルにより有機物質のラジカル酸化速度に対する条件の最適化が可能である.