2015 Fiscal Year Research-status Report
化学的活性種の大量発生可能な大気圧プラズマ源の開発と難分解物処理性能評価
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15K05932
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
前山 光明 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (00196875)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲田 優貴 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (00735532)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 水処理 / 球雷放電 / 大気圧放電 / インジゴカルミン / 吸光光度法 / 極性効果 / ヒドロキリラジカル / 活性種 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究期間の1年目では、それまでに準備していた電源装置を利用し、水処理効果の比較に広く利用されている染料のインジゴカルミンの脱色処理によりその性能および実験条件との関係を求めた。
まず、インジゴカルミン水溶液の濃度測定のために、吸光光度法を用いた実時間測定が可能な簡易測定装置を開発した。インジゴカルミンは波長 608nm を最大吸収とする光吸収を行うが、600-620nm に吸収スペクトルが広いこと、および高輝度で発光中心波長610nmのLED とフォトダイオードを用いることで分光器を用いること無く実時間で測定できること、および、既知の濃度での比較実験でも十分な測定制度があることを確認した。
次に既存の電源装置と簡易濃度計を用いてインジゴカルミン溶液の同一回数の脱色処理実験を行い、（1） デューティー比に応じて処理量が増加する （2）処理性能の放電の極性効果が明らかに存在する （3） 溶液の導電性が高く電流が流れ易くすることで処理量が増加する、など見出した。これらは放電電極に入力されるエネルギーの増加とともに処理量が増加することを示している。
分解処理中の溶液の温度変化およびpH 値の変化からこの脱色変化の原因が溶液のアルカリ化ではないことを確認した。また、放電空間をセラミックやガラスで制限することによるインジゴカルミンの分解処理の影響を測定し、その変化が小さいとの実験結果より本球雷放電は放電空間は直径10cm ほどの球状であるが、脱色処理は水面近傍に集中している可能性がある。また、繰り返し放電の途中経過で、処理速度が変化する条件があることなどから、本水処理では、放電自体の分解性能の他に、放電による溶液の状態の変化も大きく影響している可能性があることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２７年度の研究実施計画の「 （1）単一電極配置を用いた水処理能力の評価」については、「研究実績の概要」の通り、従来の電源装置を用いることで所定の目標を達成した。「電源装置の増強」に関しては大容量コンデンサは納入済みであり、現在、この電源の制御系回路の準備中である。
一方、「（2）分光測定による生成された大気圧プラズマ中の励起種の同定と励起種の二次元分布測定」については、測定装置も揃い測定を行っているが、活性種であるヒドロキシラジカルからの発光とは異なるスペクトルがあり、当初の測定ができていない。これについては、28年度も引き続き測定系の見直しも含めて実施する。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度では、（1）増強された電源を用いたより長時間放電による水処理効果の確認、（2）高速な繰り返しによる処理速度向上の確認、（3）水処理溶液の状態を実時間測定を行い水処理速度との関係を明らかにする、（4） 27年度に未完了の「光プローブ法によるヒドロキシラジカルの 2 次元分布の測定」、さらに、(5) 質量分析計によるインジゴカルミンの分解経路の確認および他の難分解部室の分解処理性能の測定 を実施する。
「研究実績の概要」で記載した通り、本放電を用いた分解処理では、極性効果や、処理速度が処理途中で変化し、これが放電による溶液の状態の改質の2次効果である可能性が高い。このことは、本研究を実施する以前にはまったく想定していなかった。以上より、溶液の導電率や溶存酸素量などの溶液の状態の測定装置、およびこれを変化させる装置を組み入れ、水処理への有効な因子を探る。
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| Causes of Carryover |
年度末の旅費の見積り額、および、残額が確定後、必要な部品の3月末までの納品が不可能であったため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の予算を一部利用して水処理装置の導電性測定装置、約30、000円の購入する予定である。
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