マイクロ波誘起常圧プラズマを用いた燃焼排ガス中の有害物質分解システムの構築

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555221
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 清水 康博 長崎大学, 大学院・生産科学研究科, 助教授 (20150518)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 沢田 明宏 三菱重工業(株)先進技術研究センター, 先進材料グループ, 主席 ; 兵頭 健生 長崎大学, 工学部, 助手 (70295096) ; 江頭 誠 長崎大学, 工学部, 教授 (60037934)
• Keywords: マイクロ波誘起プラズマ / SiC多孔質焼結体 / 液相プラズマ / 大気圧気相プラズマ / ディーゼルパティキュレート / NO_x / 環境浄化

Research Abstract

本年度は下記の2項目について検討し、それぞれ次のような成果を得た。
1)液相中でのマイクロ波誘起プラズマによる(NH_4)_2SO_4の分解特性の評価
プラズマ誘起体としてSiC焼結体を用い、水溶液中の(NH_4)_2SO_4のプラズマ分解を試みた。プラズマ発生時間の経過とともに、水溶液中のNH_4^+及びSO_4^<2->イオン濃度は減少し、分解生成ガスとしてH_2S、SO_2およびNO_xが検出された。今後、これらの分解生成ガスの無害化を検討する必要はあるが、水溶液中のβ-ナフトールやジクロロ酢酸以外の化学物質についてもマイクロ波誘起プラズマで分解できることがわかった。
2)気相中でのマイクロ波誘起プラズマによるNO_xとDPMの同時除去
大気圧の0.1%NO-10%O_2-N_2ガス流通下で、DPMを担持した多孔質SiC焼結体にマイクロ波を照射してプラズマを発生させ、マイクロ波出力と排ガス中のガス組成およびDPMの酸化挙動との関係を調べた。さらに、その後段に、1.0wt%Ir/TiO_2触媒層を設置した時の、NO_x除去効果も検討した。触媒層直前のガス組成を調べた結果、マイクロ波出力が大きくなるほど、NO_x生成は著しく減少し、逆にCO_2,COおよびH_2の発生量は増加した。また、触媒層通過後にはすべてのマイクロ波出力でNO_xを完全に抑制することができた。これは触媒層通過前に発生するCOが還元剤として働き、触媒の脱硝効果が発揮されたためと考えられる。なお、各マイクロ波出力で60min間の実験終了後にプラズマ誘起体を観察すると、プラズマ発生部に近い部分に担持されていたDPMは完全になくなっていた。したがって、実際の処理システムでは、プラズマ誘起体から成るフィルターでDPMをトラップし、その後段のNO_x吸蔵触媒でNO_xを吸着させ、フィルター部に周期的にマイクロ波を照射することによってDPMの酸化とNO_xの低減が可能になると考えられる。

Research Products

• [Publications] Y.Shimizu: "Decomposition of Chlorinated Aromatics by Microwave-induced Ar Plasma Generated using SiC Ceramic Trigger under Atmospheric Pressure"Electrochemistry. 71(10). 960-965 (2003)
• [Publications] Y.Shimizu: "Decomposition of Organic Compounds by Microwave-induced Plasma in Liquid Phase"Electrochemistry. 72(2). 92-97 (2004)