超音波の誘起する微小気泡反応場の物理化学の構築と水処理技術への応用

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17710066
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 興津 健二 大阪府立大学, 工学研究科, 助手 (60295095)
• Keywords: 超音波 / キャビテーション / 水処理技術 / 有害化学物質

Research Abstract

超音波照射に定在波型超音波照射システムを用いて行った。超音波場は、溶液中での微小な泡の生成、成長、崩壊の一連の現象と密接に関係しており、どのように泡を発生させ、泡をどれだけ瞬時に断熱圧縮崩壊させるかが、化学反応を制御する上で重要なポイントと考えられる。従って超音波反応場における局所温度とその反応領域の大きさは、超音波照射条件によって大きく左右されることが予期される。超音波場の物理化学的特徴を明らかにするために、次の実験パラメータについて検討した。溶液温度が超音波場に与える影響について調べたところ、溶液温度が高くなるにつれてキャビテーション効率が下がることが確認された。雰囲気ガスにHe、Ar、Ne、Kr、Xeを用いて雰囲気ガスが水の分解に与える影響を調べた結果、He<Ar<Ne<Kr<Xeの順で水の分解速度が速くなることが確認された。超音波周波数が化学作用に与える影響について調べた結果、200kHz〜358kHzでキャビテーション効率が最大になる傾向が観察された。分解対象物質に四塩化炭素やトリクロロエチレンなどの揮発性有機塩素化合物を用い、不均一溶液系での超音波波分解実験として遷移金属粉末(鉄、亜鉛など)の添加効果について調べたところ、亜鉛で還元脱塩素化が効率良く進行することが確認された。さらに有害芳香族化合物であるフェノールの超音波分解について、金属酸化物粉末を共存させて超音波照射すると、分解が促進されることが確認された。