2017 Fiscal Year Annual Research Report
Possibility of micro bubbles as a chemical reactor and its applications
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15K05781
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
金子 暁子 筑波大学, システム情報系, 准教授 (40396940)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 豊 筑波大学, システム情報系, 教授 (10241720)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 混相流 / マイクロバブル / ベンチュリ管式微細気泡発生装置 / 環境負荷低減 / レジスト除去 / 濁水処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)ベンチュリ管式オゾンマイクロバブル(MB)を用いたレジスト除去技術の確立．①円盤型および円盤段差付きノズルを作製し，オゾン水単相およびベンチュリ管式オゾンMBにおけるレジスト除去効果について調査した結果，オゾン水単相およびオゾンMB両方で段差付きノズルの段差部分においてレジスト除去率が増加した．オゾンMBの方が管出口におけるオゾン水濃度が増加し高い洗浄効果を有すことを示した．洗浄時間の増加や液相流速の増加に伴い，残存レジスト膜厚が減少することを明らかにした．ベンチュリ管式オゾンMBによる洗浄は液相流速及びオゾン水濃度の影響を受け，既存手法に比べて数倍の高い洗浄速度を有すことが分かった．油脂洗浄への効果も確認した．
②回転円盤間内における流動挙動の詳細可視化を実施した．MBは洗浄面に衝突した後，下流において渦状に流下する様子を明らかにした．この流動挙動はこれまでに実施した数値解析結果と整合していることを示した．
(2)大型貯水池濁水処理のための凝集剤拡散技術の確立．①ベンチュリ管にアロフェンと気液二相流を通過させ，アロフェンの微粒化を調べた結果，ベンチュリ管を一度通過することで10分間の超音波撹拌後と同程度まで微粒化することを示した．アロフェンを模擬濁水に添加することで，土粒子の沈殿が促進され，水の濁りが改善された．また，土粒子の沈降速度は気相・液相流量，ベンチュリ管の有無に依存した．
②マイクロバブル生成条件において最も多くのアロフェンが水平方向へ輸送された．凝集剤アロフェンは正に，土粒子を模擬した試験用粉体は負に帯電していることを確認した．濁水処理では凝集剤に土粒子が付着することで沈殿が促進される荷電中和が発生していることが推測された．ベンチュリ管により生成された負に帯電する微細気泡に正に帯電するアロフェンが付着することで，アロフェンが遠方に輸送された可能性が示唆された．
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| Remarks |
SATテクノロジー・ショーケース2018 ベスト異分野交流賞受賞（井上裕三，阿部豊，平成30年1月）
日本混相流学会 ベストプレゼンテーションアワード受賞（井上裕三，金子暁子，竹村文男，池昌俊，阿部豊，平成29年8月）
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