バブル・ミストダブルミニマイゼーション／大気圧プラズマ法によるＰＣＢ含有排水処理

• Project/Area Number: 23560923
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Reaction engineering/Process system
• Research Institution: Chiba Institute of Technology
• Principal Investigator: 尾上 薫 千葉工業大学, 工学部, 教授 (40265468)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 昌樹 日本大学, 生産工学部, 准教授 (60287597)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2011: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: 大気圧プラズマ / 水質浄化 / ヒドロキシルラジカル / 酸素種活性種 / 超音波霧化 / プラズマジェット / 環境技術 / 有害化学物質 / 微細気泡 / ミスト / フェノール / p-クロロフェノール / クロロベンゼン

Research Abstract

大気圧プラズマを利用した水質浄化法の特徴として，気相に酸素を含まない系でも水の分解によりヒドロキシルラジカルなどの酸素種活性種を生成できる点が挙げられる．そこで，液相中の酸素種活性種濃度をさらに高めることを目的として，酸素を微細液滴のキャリヤーガスまたは大気圧プラズマガスに混合し，液相に加え気相の酸素源を利用するプラズマ反応場を創成した．アクリル製の発生槽の底部に超音波振動子を装着しイオン交換水を霧化させた．プラズマジェットは石英管（内径1.5 mm）の外周に設置した同軸上の2つの銅電極（距離5 mm）間に高電圧を印加することで発生させた．接触後の微細液滴は共通摺合冷却器（グラハムタイプ）を通じて水溶液として回収した．酸素種活性種濃度の指標として，反応後の液の過酸化水素濃度を硫酸チタン法を用いて定量した．キャリヤーおよび大気圧プラズマのベースガスとしてヘリウムを使用し，酸素/ヘリウム系での酸素モル分率が微細水滴径およびプラズマジェットの接触反応に及ぼす影響について検討した結果，以下の知見を得た．1)キャリアガスがヘリウムの場合は酸素に比べ超音波霧化で得られる平均水滴径は小さい．2) キャリアガスが酸素の場合に，過酸化水素生成濃度が高いが平均水滴は大きい．これより，キャリヤーガス中の酸素がヘリウムプラズマジェットとの接触により活性化し，水滴からのヒドロキシルラジカルの生成を促進することが示唆される．3) 酸素/ヘリウム系プラズマを微細水滴に接触させると，酸素モル分率が1 %で反応後の水溶液の過酸化水素濃度が極大を示す．これより，プラズマソースガスとしてのヘリウムへの酸素の混合はプラズマ反応場における気相の酸素源を利用する酸素種活性種の生成とプラズマジェットと液滴との接触頻度の両者に影響を及ぼすと考えられる．

Research Products

• [Journal Article] Mass and Energy Yields of Bio-oil Obtained by Microwave-induced Pyrolysis of Oil Palm Kernel Shell (2012)
  • Author(s): Y. Uemura, K. Onoe et al.
  • Journal Title: Journal of the Japan Institute of Energy Volume: 91 Issue: 10 Pages: 954-959
  • DOI: 10.3775/jie.91.954
  • NAID: 130004541009
  • ISSN: 0916-8753, 1882-6121
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Supplying Effect of Nitrogen Minute Bubbles on Cooling Crystallization of Sodium Chloride (2011)
  • Author(s): Yoshinari Wada
  • Journal Title: Bull. Soc. Sea Water Sci., Jpn Volume: 65 Pages: 364-365
• [Presentation] 大気圧プラズマ/微細液滴複合法の開発-微細液滴のプラズマへの供給方法の検討- (2013)
  • Author(s): 尾上 薫
  • Organizer: 化学工学会第78年会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府豊中市）
• [Presentation] 大気圧プラズマジェットと液相との接触反応－Weissler法による酸素種活性種の測定法の検討－ (2012)
  • Author(s): 尾上 薫
  • Organizer: 化学工学会第44回秋季大会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
• [Presentation] 大気圧誘導結合プラズマによる有機塩素化合物の分解 (2012)
  • Author(s): 尾上 薫
  • Organizer: 第6回日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学（京都府京都市）
• [Presentation] 酸素を含むアルゴンプラズマジェット反応場の活用 (2012)
  • Author(s): 尾上 薫
  • Organizer: 化学工学会第７７年会
  • Place of Presentation: 工学院大学
• [Presentation] 気相放電/微細気泡複合法を用いた有機物の分解-塩の添加効果- (2011)
  • Author(s): 尾上 薫
  • Organizer: 化学工学会第４３回秋季大会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
• [Presentation] 酸素気泡放電法による気-液界面の酸素源の活性化 (2011)
  • Author(s): 尾上 薫
  • Organizer: 化学工学会第４３回秋季大会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
• [Presentation] 酸素/ヘリウムプラズマジェットと微細液滴との接触反応
  • Author(s): 尾上 薫
  • Organizer: 第7回日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学（東京都）
• [Presentation] アルゴン大気圧誘導結合プラズマジェットと水溶液との接触反応特性
  • Author(s): 尾上 薫
  • Organizer: 化学工学会第45回秋季大会
  • Place of Presentation: 岡山大学（岡山県）
• [Presentation] 微細気泡を活用した洗浄技術
  • Author(s): 尾上 薫
  • Organizer: 第17回産業洗浄協議会フォーラム
  • Place of Presentation: 東京ビッグサイト（東京都）
  • Invited
• [Presentation] Contact Reaction Characteristics of Atmospheric Pressure Argon Plasma-jet with Aqueous Solution
  • Author(s): 尾上 薫
  • Organizer: 20th Regional Symposium on Chemical Engineering
  • Place of Presentation: Bohol（フィリピン）
• [Book] 排水・汚水処理技術集成vol.2 (2013)
  • Author(s): 尾上 薫
  • Total Pages: 6
  • Publisher: ㈱エヌ・ティー・エス
• [Patent(Industrial Property Rights)] 特許権 (2013)
  • Inventor(s): 鐘ヶ江正巳, 尾上 薫ら
  • Industrial Property Rights Holder: 鐘ヶ江正巳
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2013-027158
  • Filing Date: 2013-02-14