2019 Fiscal Year Annual Research Report
超音波キャビテーション制御による液中微粒子の選択霧化分離
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17H03445
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
二井 晋 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (90262865)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水田 敬 鹿児島大学, 理工学域工学系, 助教 (10336323)
五島 崇 鹿児島大学, 理工学域工学系, 助教 (90709560)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 異相分離 / サブミクロン粒子 / 超音波 / 霧化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H31年度には、懸濁液への溶存ガス濃度とガス種を変化させた場合に、シリカ粒子の100 nmと300 nmの混合物から、約100 nmの粒子を霧に取りこませて分離する場合の選択性と濃縮率について詳細に検討を行った。試料粒子懸濁液中の溶存ガス種を変えた場合には、キャビテーション気泡内のガス種とキャビテーション気泡数が変化する。化学的影響として気泡圧壊により、気体と水蒸気に由来するラジカルとの反応により生成する化学種が変わる可能性があり、物理的影響として、溶存気体濃度が高まると液中のキャビテーションで生成した気泡の個数密度が高まる。常圧で空気飽和された試料での100 nm粒子に対する選択性と濃縮率を基準として、窒素、酸素とアルゴンでの分離結果を見ると、選択性については、アルゴンの場合を除き液中の溶存気体濃度が高くなるほど高くなり、加圧空気で溶存気体濃度を高めると、顕著に選択性が増加した。濃縮率については、溶存気体濃度に比例して増加する関係が明確に表れ、窒素、常圧での空気、加圧した空気、アルゴンの順に濃縮率が高まり、アルゴンでは5倍以上の濃縮率が得られた。これらの事実は分離と濃縮の両方に液中の溶存ガス濃度が大きく関与していることを示している。したがって粒子分離メカニズムでは、液体中の気泡挙動が重要な鍵となることがわかった。
さらに、超音波霧化が生じる条件のもとで、キャビテーションの局所的な強さを定量化する方法を開発した。従来、超音波霧化が生じる条件では、代表的な超音波強度の定量法である熱量測定法を用いると測定値が安定しないため、有効な手段が求められていた。本研究で開発した音響化学発光法を用いる手法によれば、液中でのキャビテーション強度分布を画像解析から簡単に求めることができる利点を有している。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(4 results)
