2018 Fiscal Year Research-status Report
水上直流コロナ放電によって液中に供給された活性酸素種の化学反応解析
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18K04114
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
見市 知昭 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (40368139)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
眞銅 雅子 大阪工業大学, 工学部, 講師 (10345481)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 水上直流コロナ放電 / 活性酸素種 / 液中化学反応 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水上直流コロナ放電によって液中に供給された活性酸素種の化学反応の解明を目的として本研究では、(1) HO2などの活性酸素種のその場観測が可能なin-situ赤外吸収分光分析システムによる気相での生成分布計測、(2) 処理対象に酢酸を用いた分解実験、(3) 汎用シミュレーションソフトを用いた液中でのOH生成過程の調査について3年間で研究を行う。
平成30年度は、(1)～(3)について着手した。
(1) 水上活性酸素種のその場観測のための赤外吸収分光分析システムの設計・製作については、FTIRへのラピッドスキャンの導入および光学系や紫外線ランプの導入などを行い、システムの製作が完了した。
(2) 直流コロナ放電による酢酸分解実験を行い、処理後の溶液のTOC濃度計測を行った。その結果、酸素ガスをリアクタ内に供給する場合に比べ、リアクタ外部で生成したオゾンを供給した場合の方が、TOC濃度を短時間で減少できることを確認した。また、酢酸の濃度をイオンクロマトグラフィで測定したところ、TOC濃度の時間変化とは異なる傾向を示した。すなわち、酢酸濃度は放電処理開始と同時に減少するが、TOC濃度は一定時間変化がなく、その後時間とともに減少することが明らかになった。このことは、酢酸分解後の中間生成物が何らかの有機物であることを示唆している。
次に、コロナ放電処理の溶液の表層部に着目して、溶液循環の有り無しの条件で処理実験を行った。その結果、溶液の循環を行わない方が、酢酸を速く分解できることを明らかにした。このことより、溶液の表層部の液中活性酸素種の濃度が液中反応に大きな影響を及ぼしていると考えられる。
(3) 液中化学反応のシミュレーションについては、文献調査の後に、複数の化学反応式の入力を行い、試験的な計算を行った。
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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30年度の検討事項は、赤外吸収分光分析システムの製作とシミュレーションの準備および、酢酸分解実験におけるTOC濃度計測であった。これらは、当初の計画通り順調に進んでいる。一方でシミュレーションにおけるコロナ放電電極近傍の電界分布や化学種の密度・温度分布の計算については、当初の予定から変更して、先送りとしている。これは、反応系の入口部分であるコロナ放電の化学種生成についての計算が現状では難しいからである。そのため、先に系の出口部分の液中化学反応に注視して検討を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度（令和元年度）は液中化学反応のシミュレーションを行い、その結果と平成30年度で得た酢酸分解結果との比較を行い、シミュレーションの内容を精査していく。これらの成果を国際会議で発表するとともに論文としてまとめて投稿する。シミュレーションについては、気相部分のコロナ放電電極近傍での電界および生成した化学種の計算のための準備として文献調査を並行して行う。
次に前年度作製したin-situ赤外吸収分光分析システムを用いてHO2ラジカルの計測を行う。水上直流コロナ放電だけではなく、気相オゾンの添加やUV照射などの補助も導入して計測を行う。
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| Causes of Carryover |
当初購入を予定していた物品（消耗品）が必要ではなくなったため。次年度に繰り越して、新たに必要になると予想される物品の購入に充てる予定である。
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