コロナ放電を用いた液中への革新的活性酸素種供給法の開発
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21K04035
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
見市 知昭 大阪工業大学, 工学部, 教授 (40368139)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
眞銅 雅子 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (10345481)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 直流コロナ放電 / 活性酸素種 / 液中化学反応 / 化学反応シミュレーション / 液相流れ / PIV / シミュレーション |
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| Outline of Research at the Start |
本研究で提案するコロナ放電を用いた液中への活性酸素種供給法は、希ガスなどを必要とせず直流高圧電源のみで実行でき、液中で酸化力の高いOHラジカルを生成することが可能である。本手法においてオゾンと過酸化水素と負イオンのO3-がOHラジカル生成のキー物質であると考察しているが、O3-の計測は一般的に困難である。そこでコロナ放電を照射した溶液中の流れ計測を行い、その結果より得られた深さ方向の分散・対流係数を用いて活性酸素種の1次元の液中化学反応シミュレーションを行う。また、これを検証するために活性酸素種の深さ方向の濃度測定および酢酸の分解実験を行い、O3-を含んだ活性酸素種の化学反応解析を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終目標は、コロナ放電によって液中に供給された活性酸素種の化学反応過程の解明である。これを明らかにすることで、本手法によるOHラジカルの高速・高効率利用が可能となる。
本年度は、以下の実験を行った。
(1) 液体ポンプを用いて液相の流れを作り出し、その液面にコロナ放電を照射して酢酸の分解実験を行った。その結果、液体ポンプ流量が低い方が酢酸をより多く分解できることが明らかとなった。酢酸の分解に寄与するオゾンと過酸化水素の濃度も測定したところ、ポンプ流量が低い方がそれぞれの濃度が低くなることがわかった。コロナ放電によって供給されるオゾンや過酸化水素の化学種の量は液体ポンプ流量には関係がないことから、溶液の循環、すなわち主な反応領域である液面の循環が酢酸分解に影響を及ぼしている可能性がある。一方で、この結果は、前年度に得られた液相化学種（オゾン、過酸化水素、酢酸、O3-等）の2次元化学反応シミュレーションの結果とは矛盾することがわかった。
(2) 前年度行った正・負両極性でのコロナ放電処理の比較をより詳細に行った。酢酸溶液のpHを中性にするために、次の2つの方法で調整した。一つは水酸化ナトリウムを添加したものであり、もう一つはりん酸緩衝液を用いたものである。結果として、水酸化ナトリウムを添加した酢酸溶液の場合、負極性の方がより多く酢酸を分解できることがわかった。しかしながら、りん酸緩衝液を用いて中性に調整した酢酸溶液を処理した場合、極性差が無くなることが明らかになった。以上のことから、放電極性を変えることで液相での化学反応に違いが現れるが、pHをコントロールすることで差が無くなることがわかった。
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Report
(3 results)
Research Products
(12 results)
