マイクロバブルによる極限反応場を利用した排水中有害化学物質の分解に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380282
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 高橋 正好 独立行政法人産業技術総合研究所, 環境管理研究部門, 主任研究員 (00344151)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永長 久寛 独立行政法人産業技術総合研究所, 環境管理研究部門, 主任研究員 (90356593) ; 中山 紀夫 独立行政法人産業技術総合研究所, 環境管理研究部門, 主任研究員 (00357675) ; 荷副 正治 独立行政法人産業技術総合研究所, 爆発安全センター, 主任研究員 (50357729) ; 大成 博文 徳山工業高等専門学校, 教授 (30045041)
• Keywords: マイクロバブル / 圧壊 / フリーラジカル / 廃水処理 / 有害化学物質 / 電子スピン共鳴法

Research Abstract

マイクロバブル(超微小気泡)の圧壊作用を利用して水中の有害化学物質を分解するための研究を開始した。まず、現象を正確に捕らえるために圧壊現象に関連したフリーラジカルの測定を試みた。測定は蒸留水中にスピントラップ剤であるDMPOを添加し、マイクロバブルを発生させた条件下で物理的な刺激を加え、電子スピン共鳴法(ESR)により測定した。その結果、ヒドロキシルラジカルの生成を確認した。ラジカルの発生効率は、超音波を利用した場合に比べて2桁以上優れたものであった。また、マイクロバブルの圧壊に関連した要因を調べるための研究や、水環境改善以外の工学的な利用の可能性についても検討を行った。圧壊に関連した要因としてはマイクロバブルの表面電気特性を調べた。その結果、マイクロバブルはマイナスに帯電しているにとが明らかになった。蒸留水中での値として-30〜-40mVの値を示しており、pHによってその値は大きく変化した。帯電のメカニズムに関連して、界面における水の水素結合ネットワークがバルクと異なることが要因として考えられた。この件についてはさらに検討を続ける予定である。また、その他の工学的な利用として、バスハイドレートの生成に与える影響について検討を行った。その結果、圧壊過程で生じる気泡内圧力の上昇がガスハイドレートの核形成を大幅に促進する現象が確認され、既存の方法に比べて平衡条件に非常に近いところでハイドレートの生成が認められた。以上の結果は、Journal of Physical Chemistryなどの雑誌を中心に投稿するとともに関連特許の出願を進めている。

Research Products

• [Publications] Masayoshi Takahashi et al.: "Kinetic Characteristic of Bubble Nucleation in Superheated Water using Fluid Inclusions"Journal of Physical Society of Japan. 71-9. 2174-2177 (2002)
• [Publications] Masayoshi Takahashi et al.: "Effect of Shrinking Microbubble on Gas Hydrate Formation"Journal of Physical Chemistry B. 107-10. 2171-2173 (2003)