2019 Fiscal Year Research-status Report
低炭素化浄化槽実現のためのマイクロバブルとプラズマの融合による促進酸化法の開発
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18K11743
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| Research Institution | Sasebo National College of Technology |
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Principal Investigator |
松山 史憲 佐世保工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (30435482)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 促進酸化法 / 液中放電 / プラズマ / マイクロバブル / 水質浄化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，家庭用浄化槽の低炭素化を実現するために，液体中の微細気泡へプラズマを形成し，生成した化学種を利用して有機物の分解を行う，新たな促進酸化法の確立を目指している．
本年度の成果としては以下の3点である．(1) 液中のプラズマ形成経路調査 (2) 生成されるオゾン・過酸化水素の濃度変化調査 (3)気・液流量の違いによる電圧調査
(1)これまで，電極間を流れる複数の微細気泡沿面を伝わることで液中プラズマが安定して形成されると考えていた．しかし，放電電極間距離を1 [mm]としている本実験体系においては，気・液流量を増加させた場合，気液混合部より後流における管内の流れが，環状流のように気相と液相のそれぞれに分かれて流れており，その沿面を伝わりプラズマが安定して形成されていることが分かった．
(2)パックテストにてオゾン・過酸化水素の濃度変化を調査し，ともに実験開始後からその濃度が増加傾向にあることは確認できた．また，過酸化水素については，供給気体量の増加にともなう濃度変化がみられたが，オゾンについては，供給気体量への依存性がみられなかった．さらに，有機染料であるインジゴカルミンの分解速度は，過酸化水素（OHラジカル）の濃度変化と相関がみられ，オゾンについては相関がみられなかった．このことから，インジゴカルミンの分解には過酸化水素（OHラジカル）が支配的に作用していると考える．
(3)本実験体系における気相と液相間の沿面を伝わるプラズマ形成では，気液流量を変化させても印可電圧にそれほど違いがみられなかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年度の研究計画では，プラズマ生成によるオゾン・過酸化水素・ラジカル等の化学種発生及び濃度調査となっていたが，OHラジカルをはじめとするラジカル等化学種の同定と濃度調査は，その寿命の短さから困難であった．そのため，OHラジカルの調査については，その傍証とされる過酸化水素調査で代用することとした．その他の測定は，研究実績に記した通り，概ね計画通りである．
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| Strategy for Future Research Activity |
2018・2019年度の実績をもとに，選定した難分解性物質のモデル物質の分解評価を行い，促進酸化法としての有用性を調査する．現状，モデル物質としては酢酸を予定している．また，さらなる分解効率の向上を目的として，プラズマを生成させる電極部の構造や配置の変更を予定している．
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| Causes of Carryover |
今年度にハイスピードカメラの購入を予定していたが，装置汎用性拡張の為，高電圧対応部品および精密流量計を揃える必要があると判断し，購入を切り替えた．その代わり，スペックは劣るが，現有のハイスピードカメラにて撮影は行っており，現状の問題点として光量が不足しているので，光源の購入検討をしている．また，モデル物質の分解評価の為に分析キット（一部分）の購入を検討している．
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