プラズマ－超音波ハイブリッド技術による革新的廃水処理の高度化

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K06311
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 黒木 智之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00326274)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大久保 雅章 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40223763)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: プラズマ / 水中放電 / 超音波 / 廃水処理

Outline of Annual Research Achievements

電極を交換することでパルスコロナ放電プラズマとバリア放電プラズマの両方のプラズマを発生させることができ，超音波振動子の設置位置が変更可能なプラズマ－超音波ハイブリッドリアクタを新たに設計，製作した．放電による水処理では液中で放電させる方法と，気液界面で放電させる方法があるため，液中及び気液界面のどちらにも対応可能なように上下可動式の放電電極を採用した．電源については周波数可変パルス高電圧発生装置用いた．これまでの気液界面パルス放電プラズマを用いた水処理に関する研究により，ガスをプラズマリアクタへ供給することでガスを供給しない場合に比べ反応が促進することがわかっていることから，ガス供給方法に関しては，液中でバブリングさせ供給可能な構造とした．プラズマ－超音波ハイブリッド処理におけるプラズマと超音波のハイブリッド方法の検討を行うため，各パラメータを変化させ難分解性有機物処理実験を行った．処理対象としてはフェノールを用い，フェノール除去率の評価や反応生成物の同定に，高速液体クロマトグラフを用いた．また，溶液のpHや導電率についてはpH・導電率計を用いて測定した．放電方法の違いによる比較では，液中及び気液界面放電に対して，パルス高電圧周波数（～1 kHz），消費電力，放電電極と接地電極の間隔や放電電極と気液界面との間隔などをパラメータとした実験を実施した．超音波処理条件としては，接地電極を多孔板とし，またリアクタ設置のための金属かごの底部に穴をあけることにより超音波が減衰するのを抑制した．これらの条件のもと実験を行ったが，超音波有無での差はほとんどみられなかった．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

プラズマ－超音波ハイブリッドリアクタの設計および制作を行い，装置を完成させることができた．また，プラズマ－超音波ハイブリッドリアクタを用いてフェノール分解実験を行い，超音波有無での実験結果を得ることができたため．

Strategy for Future Research Activity

今年度の研究で現在の超音波装置を用いた超音波有無での実験結果を得ることができたが，プラズマ－超音波のハイブリッド効果が得られなかったため，振動子ではなくホーンタイプの超音波発振器を用いてリアクタを再設計・製作することを検討する．

Causes of Carryover

今年度の研究でプラズマ－超音波のハイブリッド効果が得られなかったため，次年度に新しいタイプのリアクタを再設計・製作することが必要になったため。