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超臨界・亜臨界流体中で形成するプラズマ等の物質変換・再資源化への応用

Research Project

Project/Area Number 18030014
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

佐々木 満  Kumamoto University, 大学院・自然科学研究科, 准教授 (40363519)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 後藤 元信  熊本大学, バイオエレクトリクス研究センター, 教授 (80170471)
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥6,800,000 (Direct Cost: ¥6,800,000)
Fiscal Year 2007: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2006: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Keywords超臨界二酸化炭素 / 亜臨界水 / パルス放電プラズマ / アーク放電 / フェノール / 分解 / 省エネ / 排水処理 / 超臨界 / 二酸化炭素 / トコフェロール / 大豆油 / エステル化反応
Research Abstract

我々は、環境にやさしい技術である超臨界流体技術およびパルスパワー技術を融合させ、新たなる反応場の構築を目的として昨年度に引き続いて本研究を遂行した。本年度は、高温高圧状態の水を反応場とした新規複合技術の創成を目指した。有機化合物の物質変換基礎の蓄積、熱安定性に優れた難分解性物質の簡便処理法の提案に焦点を絞り、フェノールをモデル化合物とした亜臨界水中でのプラズマ照射処理試験を実施した。また、比較のために常温常圧水中でのプラズマ照射処理、亜臨界水中での熱分解処理も検討し、本手法の優位性などの特長を明確化することを試みた。実験には内容積900mLのバッチ型高温高圧用プラズマ発生・反応装置を利用した。セル中の電極は、針-平板電極(電極間隔1〜10mm)とし、フェノール水溶液初期濃度0.01〜0.1mol/L、温度100〜250℃、圧力1〜20MPa、パルスプラズマ照射回数0〜4,000回(処理時間としては数分〜1時間程度)の条件下で実験を行った。分析はGC-MS、GC-FID、HPLC-UV/RIおよびTOCを用いた。
まず、フェノール水溶液の初期濃度0.lmol/Lとし、温度250℃、圧力20MPaにおいて、転化率に与えるパルスプラズマ照射回数の効果を調べた。その結果、未照射時のフェノール転化率約4%に対し、1,000回照射の段階で転化率は約10%に達した。しかし、照射回数を増大させても転化率は増大しなかった。また、他のパラメータの効果を調べたところ、フェノール初期濃度および温度が低いほどフェノール転化率が増大することを確認した。さらに、本手法と他手法を比較した結果、本手法でのフェノール分解は他手法の数倍速いこともわかった。分解反応機構については反応場におけるOHラジカル濃度が鍵であることは把握したものの、解明には至らなかった。今後は、反応メカニズム解明とともに連続処理システムの構築が課題である。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2008 2007 2006

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Negative DC Prebreakdown Phenomena and Breakdown-Voltage Characterstics of Pressurized Carbon Dioxide up to Supercritical Conditions.2007

    • Author(s)
      T. Kiyan, et. al.
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Plasma Science 27(9)

      Pages: 656-662

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reaction mechanism and pathway for the hydrothermal electrolysis of organic compounds.2007

    • Author(s)
      M.Sasaki, K.Yamamoto, M.Goto
    • Journal Title

      J. Material Cycles and Waste Management 9

      Pages: 40-46

    • NAID

      10018414975

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 超臨界二酸化炭素中での大容量放電プラズマの形成2007

    • Author(s)
      佐々木満, 後藤元信
    • Journal Title

      機能材料 27(1)

      Pages: 37-43

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Characteristics of Direct Current Electric Discharges in Supercritical Carbon Dioxide2006

    • Author(s)
      T.Kiyan, A.Uemura, B.C.Roy, T.Namihira, H.Akiyama, M.Sasaki, M.Goto, M.Hara
    • Journal Title

      Proceeding of the 8^<th> International Symposium on Supercritical Fluids

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Hydrothermal electrolysis of bio-related compounds2006

    • Author(s)
      M.Goto, M.Sasaki, K.Yamamoto, T.Kuroda
    • Journal Title

      Proceedings of the 3^<rd> International Meeting on High Pressure Chemical Engineering VI-1

      Pages: 1-9

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] 亜臨界水プラズマを用いたフェノール分解2008

    • Author(s)
      佐々木満
    • Organizer
      化学工学会第73年会
    • Place of Presentation
      静岡大学・浜松
    • Year and Date
      2008-03-19
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Discharge Plasma Generated in Supercritical Fluids2007

    • Author(s)
      M. Goto
    • Organizer
      The 5th International Symposium on Supercritical Fluids
    • Place of Presentation
      Seoul National University, Seoul, Korea
    • Year and Date
      2007-11-29
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Application of Pulsed Arc and Streamer Discharge Plasmas in Sub- and Super-critical Fluids to Chemical Reactions2007

    • Author(s)
      M. Sasaki
    • Organizer
      International Symposium on EcoTopia Science 07
    • Place of Presentation
      名古屋大学・名古屋
    • Year and Date
      2007-11-25
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 高圧高温流体中における有機化合物のパルスストリーマ放電処理2007

    • Author(s)
      佐々木満
    • Organizer
      化学工学会第39秋季大会
    • Place of Presentation
      北海道大学・札幌
    • Year and Date
      2007-09-15
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Generation and Application of Plasma in Supercritical Fluids2007

    • Author(s)
      M. Sasaki
    • Organizer
      18th International Symposium on Plasma Chemistry
    • Place of Presentation
      京都大学・京都
    • Year and Date
      2007-08-27
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2018-03-28  

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