2001 Fiscal Year Annual Research Report
鉄電解による水中硝酸・亜硝酸イオン促進還元技術(ARP)の開発
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12480161
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
藤江 幸一 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (30134836)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大門 裕之 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (60335106)
後藤 尚弘 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (50303706)
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| Keywords | 無機系窒素排水 / 金属鉄 / 硝酸 / 不溶性電極 / 鉄電極 / 硝酸還元速度 / 次亜塩素酸 / 促進還元技術 |
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| Research Abstract |
窒素・リンの水環境への排出による富栄養化や地下水汚染が大きな環境問題となっている。窒素成分に加えて有機汚濁物質を併せて含む排水に対しては、処理コストの問題は残るものの生物学的な排水処理技術の適用が可能である。しかし、金属・機械製造工場などから排出される無機系の高濃度硝酸性窒素排水に適した排水処理技術は皆無に等しい。そこで本研究では、有機汚濁物質を含まないNO_3-含有排水の処理に適用するための新規処理技術の開発研究を実施してきた。本研究の特徴は、NO_3-還元能力を有する鉄粉による電解と鉄及び不溶性電極による電解、さらに食塩電解によって生成するCIO-による酸化を組み合わせることによりNO_3-除去反応を促進することである。まず、鉄電極を用いた電解処理によるNO_3-のNH_4+への還元と、食塩の電解によって生成するClO-によるNH_4+のN_2ガスへの酸化を試みた。しかし、鉄電極ではClO-生成が不十分であったため、不溶性(白金)電極を使用し、Fe^<2+>、Cl-存在下、電解処理を行なうこととした。これにより、NO_3-還元に関わる影響因子(電極比表面積、電流密度、Fe^<2+>添加量、電極間距離)について定量的に解析を行った。電流密度とFe^<2+>添加量がNO_3-還元及びNH_4+酸化に最も影響を及ぼした因子であること、電流密度の増加とともにNH_4+の除去速度定数が直線的に上昇すること、NO_3-の除去速度定数は電流密度40mA/cm^2までは上昇するが、それ以上ではほぼ一定の値を示すこと、Fe^<2+>添加量の増加はNO_3-の除去速度定数の上昇とNH_4+の除去速度定数の低下をもたらすことなどを明らかにした。以上の成果より、この原理に基づくNO_3-含有排水処理装置を模擬して、NO_3-処理量当たりの電力消費等の処理コストの評価に必要な各種パラメーターの評価を可能にした。
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[Publications] Hong-Ying Hu, Naohiro Goto, Koichi Fujie: "Effect of pH on the reduction of nitrate in water by metallic iron"Water Research. 35(11). 2789-2793 (2001)
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[Publications] Hong-Ying Hu, Naohiro Goto, Koichi Fujie, Tadao Kasakura, Toshiaki Tsubone: "Reductive treatment characteristics of nitrate by metallic iron in aquatic solution"J.of Chemical Eng.of Japan. 34(9). 1097-1102 (2001)
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[Publications] Naofumi Okuda, Hong-Ying Hu, Byung-Ran Lim, Zhang-Mao Jin, Koichi Fujie: "Electrolytic transformation of nitrate to nitrogen gas in aquatic solution"Proceeding of International Conference on Environmental Concerns and Emerging Abatement Technologies. II. Abatement Technology Poster-6 (2001)
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[Publications] 奥田直史, 胡 洪営, 林 炳蘭, 後藤尚弘, 藤江幸一: "電解による水中硝酸イオンの窒素ガスへの還元処理条件の検討"第34回安全工学研究発表会講演予稿集. 87-88 (2001)
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[Publications] 奥田直史, 胡 洪営, 林 炳蘭, 後藤尚弘, 藤江幸一: "硝酸性窒素の電解処理における操作条件の検討"化学工学学会第34回秋季大会研究発表講演要旨集. O107 (2001)
