Reaction mechanism of the decomposition of organochlorine compounds with a combination of hydrothermal oxidation and Fenton-like method

• Project/Area Number: 24550177
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Environmental chemistry
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: KOMETANI Noritsugu 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80295683)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2012: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 水熱酸化 / 有害物質処理 / 触媒 / 酸化銅 / フェントン型反応 / 有機塩素化合物 / 反応機構 / 廃棄物処理 / クロロフェノール / 反応速度 / 水熱酸化法 / フェントン法

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study is to understand the catalytic action and reaction mechanism of the catalytic hydrothermal oxidation of persistent chlorinated organic compounds with cuprous oxide catalyst. We manufactured the flow-type reactor for the hydrothermal oxidation experiment which allowed for the accurate control of the residence time and conducted the treatment of chlorophenol. The semi-quantitative detection of hydroxyl radicals acting as active oxidation species and the evaluation of the temporal change in the reaction revealed that the Fenton-like reaction by catalyst was accelerated under the hydrothermal condition and the production of hydroxyl radicals was peaked at 166°C. It was also found that the conversion reached 98% at about 10 sec. and the complete decomposition was hindered by the generation of intermediate oxalic acid.

Research Products

• [Journal Article] Catalytic Effects of Copper Oxides on the Decomposition of Chlorophenol by the Hydrothermal Oxidation (2014)
  • Author(s): 米谷紀嗣，中尾恭平，本田弘樹
  • Journal Title: Journal of the Society of Materials Science, Japan Volume: 63 Issue: 9 Pages: 674-678
  • DOI: 10.2472/jsms.63.674
  • NAID: 130004691156
  • ISSN: 0514-5163, 1880-7488
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High Pressure Study of Rotational Dynamics of Perylene and Sodium 8-Methoxypyrene-1,3,6-triulfonate in Imidazolium-Based Ionic Liquids (2014)
  • Author(s): Noritsugu Kometani, Atsuko Tai
  • Journal Title: Journal of Solution Chemistry Volume: 43 Issue: 9-10 Pages: 1529-1538
  • DOI: 10.1007/s10953-014-0166-3
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Enhancement of Hydrothermal Oxidation of Chlorobenzene by the Fenton-type Reaction Using Cu(II)-grafted Tungsten Trioxide Catalyst (2013)
  • Author(s): Noritsugu Kometani, Yasuaki Sumiyoshi
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 42 Issue: 8 Pages: 804-806
  • DOI: 10.1246/cl.130313
  • NAID: 10031189255
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Catalytic Hydrothermal Oxidation of <i>p</i>-Chlorophenol with Cu or Fe-Grafted TiO₂. Enhanced Decomposition by Fenton-Type Reaction (2013)
  • Author(s): Ai Shimokawa, Hiroki Honda, Kyohei Nakao, Noritsugu Kometani
  • Journal Title: JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN Volume: 46 Issue: 12 Pages: 821-826
  • DOI: 10.1252/jcej.13we093
  • NAID: 130003381995
  • ISSN: 0021-9592, 1881-1299
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spectroscopic Study of Solvation Properties of Room-Temperature Ionic Liquids and Solvent Effect on Bimolecular Fluorescence Quenching Reaction at High Pressures (2013)
  • Author(s): Noritsugu Kometani, Yoshinori Minamikawa
  • Journal Title: The Review of High Pressure Science and Technology Volume: 23 Issue: 4 Pages: 332-338
  • DOI: 10.4131/jshpreview.23.332
  • NAID: 130003382940
  • ISSN: 0917-639X, 1348-1940
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solvothermal Synthesis of ITO Nanoparticles and Their Application to the Transparent Conductive Film (2012)
  • Author(s): Noritsugu Kometani, Masaya Fujii
  • Journal Title: The Review of High Pressure Science and Technology Volume: 22 Issue: 2 Pages: 129-134
  • DOI: 10.4131/jshpreview.22.129
  • NAID: 10030642214
  • ISSN: 0917-639X, 1348-1940
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 金属ナノ粒子の水熱合成 (2012)
  • Author(s): 米谷紀嗣
  • Journal Title: Jasco report超臨界最新技術特集 Volume: 11 Pages: 11-16
• [Presentation] フェントン法と水熱酸化法の複合プロセスによる難分解性有機汚染水の高度処理 (2015)
  • Author(s): 南谷直貴, 米谷紀嗣
  • Organizer: 日本化学会 第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学 理工学部船橋キャンパス（千葉県・船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 難分解性有機塩素化合物の水熱酸化反応を促進するフェントン型触媒の開発 (2015)
  • Author(s): 竹内柊平, 米谷紀嗣
  • Organizer: 日本化学会 第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学 理工学部船橋キャンパス（千葉県・船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 超臨界水／CO2混合流体中でのCO2光触媒還元 (2015)
  • Author(s): 米谷紀嗣, 近田昌志
  • Organizer: 化学工学会 第８０年会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学 豊洲キャンパス（東京都・江東区）
  • Year and Date: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [Presentation] イオン液体中の分子回転ダイナミクスに対する圧力効果 (2014)
  • Author(s): 米谷紀嗣, 田井温子
  • Organizer: 第55回高圧討論会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス（徳島県・徳島市）
  • Year and Date: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [Presentation] フェントン－水熱酸化ハイブリッド法による汚染水処理法の開発 (2014)
  • Author(s): 米谷紀嗣, 本田弘樹, 中尾恭平, 高見玲奈, 南谷直貴
  • Organizer: 第55回高圧討論会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス（徳島県・徳島市）
  • Year and Date: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [Presentation] 亜臨界水中のフェントン型反応による有機塩素化合物の酸化分解における反応機構解析 (2014)
  • Author(s): 高見玲奈, 米谷紀嗣
  • Organizer: 第55回高圧討論会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス（徳島県・徳島市）
  • Year and Date: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [Presentation] 高温高圧水中における二酸化炭素の光触媒還元反応 (2014)
  • Author(s): 近田昌志, 米谷紀嗣
  • Organizer: 第55回高圧討論会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス（徳島県・徳島市）
  • Year and Date: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [Presentation] 亜臨界水中のフェントン型反応による有機塩素化合物の酸化分解 (2014)
  • Author(s): 米谷紀嗣, 高見玲奈, 南谷直貴, 中尾恭平, 本田弘樹
  • Organizer: 化学工学会 第46回秋季大会
  • Place of Presentation: 九州大学 伊都キャンパス（福岡県・福岡市）
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [Presentation] 酸化銅触媒による水熱酸化の促進と反応機構の解明 (2014)
  • Author(s): 高見玲奈・米谷紀嗣
  • Organizer: 化学工学会第79年会
  • Place of Presentation: 岐阜大学
• [Presentation] 高温高圧水中でのCO2光触媒還元 (2014)
  • Author(s): 近田昌志・米谷紀嗣
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
• [Presentation] クロロフェノールの水熱酸化分解のフェントン型反応による促進 (2013)
  • Author(s): 米谷紀嗣・高見玲奈・本田弘樹・中尾恭平
  • Organizer: 化学工学会第45回秋季大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
• [Presentation] 銅触媒を用いたp-クロロフェノールの水熱酸化分解 (2013)
  • Author(s): 本田弘樹・米谷紀嗣
  • Organizer: 第54回高圧討論会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟）
• [Presentation] 酸化銅(I)の触媒作用によるクロロフェノールの水熱酸化分解の向上 (2013)
  • Author(s): 中尾恭平・米谷紀嗣
  • Organizer: 第54回高圧討論会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟）
• [Presentation] 亜臨界水処理による劣化食用油の再生 (2013)
  • Author(s): 近田昌志、米谷紀嗣
  • Organizer: 化学工学会第78年会
  • Place of Presentation: 大阪大学・豊中キャンパス
• [Presentation] 銅担持酸化チタンを触媒に用いたクロロフェノールの水熱酸化分解 (2013)
  • Author(s): 本田弘樹、米谷紀嗣
  • Organizer: 化学工学会第78年会
  • Place of Presentation: 大阪大学・豊中キャンパス
• [Presentation] 酸化銅(I)および酸化銅(II)を触媒とするクロロフェノールの水熱酸化分解 (2013)
  • Author(s): 中尾恭平、米谷紀嗣
  • Organizer: 化学工学会第78年会
  • Place of Presentation: 大阪大学・豊中キャンパス
• [Presentation] 超臨界エタノールを用いた銅・銀合金ナノ粒子のソルボサーマル法による合成 (2013)
  • Author(s): 八木良太、米谷紀嗣
  • Organizer: 化学工学会第78年会
  • Place of Presentation: 大阪大学・豊中キャンパス
• [Presentation] クロロフェノールの水熱酸化分解における銅担持酸化チタンの触媒作用 (2013)
  • Author(s): 本田弘樹、下川藍、米谷紀嗣
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大学・草津キャンパス
• [Presentation] クロロフェノールの水熱酸化分解における酸化銅(I)および酸化銅(II)の触媒作用 (2013)
  • Author(s): 中尾恭平、下川藍、米谷紀嗣
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 命館大学・草津キャンパス
• [Presentation] アガロース水溶液でのゾル－ゲル相転移における圧力効果 (2013)
  • Author(s): 田辺誠浩、米谷紀嗣
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 命館大学・草津キャンパス
• [Presentation] 水熱酸化法をベースにフェントン型促進酸化触媒を用いた難分解性有機化合物の処理 (2012)
  • Author(s): 米谷紀嗣
  • Organizer: 日本材料学会第61期通常総会
  • Place of Presentation: 岡山大学
• [Presentation] セルロースの水熱ガス化におけるルテニウム担持酸化チタンの触媒効果 (2012)
  • Author(s): 村上正樹、米谷紀嗣
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学・豊中キャンパス
• [Presentation] 高温高圧水中での銅担持酸化チタンによるクロロフェノールの高度分解処理 (2012)
  • Author(s): 本田弘樹、米谷紀嗣
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学・豊中キャンパス
• [Presentation] クロロフェノールの水熱酸化分解における銅担持酸化チタンの触媒作用の解明 (2012)
  • Author(s): 中尾恭平、米谷紀嗣
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学・豊中キャンパス
• [Presentation] エタノール溶媒を用いた銅・銀合金ナノ粒子のソルボサーマル合成 (2012)
  • Author(s): 八木良太、村上悠人、米谷紀嗣
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学・豊中キャンパス
• [Patent(Industrial Property Rights)] 有機ハロゲン化合物の水熱酸化処理方法及びその触媒 (2012)
  • Inventor(s): 米谷紀嗣
  • Industrial Property Rights Holder: 公立大学法人大阪市立大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2012-254011
  • Filing Date: 2012-11-20