珪藻土と光触媒を用いた難分解性有機塩素化合物分解モジュールの製作

• Project/Area Number: 17651039
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Environmental technology/Environmental materials
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 村上 英樹 秋田大学, 工学資源学部, 講師 (40250899)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2006: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2005: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: 珪藻土 / 光触媒 / 難分解性有機塩素化合物 / 酸化還元反応 / 紫外線 / 赤外線

Research Abstract

本研究は、難分解性有機塩素化合物を、ほとんどエネルギーを消費することなく、安全に分解する、モジュールの作製を目的としている。製作されたモジュールの概要は、下記の通りである。
モジュール全体は閉鎖系で、棒状に加工した珪藻土(珪藻土ロッド)の一端をタンクに溜めた有機塩素化合物を含む溶液に浸し、毛管現象によって吸い上げる。珪藻土ロッドのもう一端に、光触媒(ルチル又はアナターゼ)を添加してスピネル等有色鉱物を塗布した珪藻土を取り付ける。(ここで有色鉱物を塗布する理由は、効率良く赤外線を吸収し、速やかに温度を上げるためである。)太陽光(赤外線・紫外線)を集束させる為に、モジュール外部に集光レンズ(又は鏡)を設置する。ここで集められた光は、モジュールの光の窓となる太陽光を吸収しない石英ガラスを透過し、珪藻土ロッドの先端に照射され、ロッド内を上昇してきた有機塩素化合物を高温と酸化還元反応により分解する。この反応により生じた生成物は、モジュール上部の冷却板にて冷却され、気体成分は内部に充満する。この気体発生時の圧力調整を行うのが減圧部で、減圧用の蛇腹を伸ばすことによりモジュール内の圧力を一定に保つ。蛇腹が伸び始めたら、側面に付けた分解生成物回収バルブから、各比重に対応した気体成分を取り出す。それ以外の液状生成物や未反応物は、再び有機塩素化合物タンクに戻り、もう一度、珪藻土ロッドによって吸い上げられ、光照射部で分解される。これらの過程を繰り返して、完全に難分解性有機塩素化合物を分解する。
機能改良に向けた課題としては、1)有機塩素化合物を効率良く珪藻土ロッド内で上昇させるための溶媒選択及び珪藻土細孔径の調整、2)最も効率良く赤外線を吸収する有色物質の選択、3)赤外線及び紫外線を効率良く集光するレンズの選定、4)赤外線及び紫外線透過経路における曇止め対策、等が残された。
なお、実用化に関しては、湖沼水や雨水に含まれるダイオキシンの除去に特化した、簡易型モジュールについて民間会社と検討中である。