2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Environmental Process based on Physical and Chemical Phenomena of Multiphase Nanofluidic Plasma
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19H01887
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
渡辺 隆行 九州大学, 工学研究院, 教授 (40191770)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 学 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10707152)
茂田 正哉 東北大学, 工学研究科, 教授 (30431521)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 熱プラズマ / 水プラズマ / 有機物分解 / 可視化 / プラズマ温度 / アーク変動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
熱プラズマによる廃棄物処理は，その高温という特徴を利用し多方面で実現している。本研究では冷却水を直接プラズマ原料として用いる水プラズマに着目した。これによりガス供給と冷却を同時に行うことができ，従来の熱プラズマ発生装置と比較し，高いエネルギー効率とコンパクトな装置設計が可能になった。さらに原料の水に由来する豊富なH，O，OHラジカルの存在による高活性，およびプラズマの持つ高エンタルピーという特長から，水プラズマの高化学活性を活用する新しい廃棄物処理プロセスの構築が期待されている。
本研究では，トーチ底部に設置した超音波振動子を用いて，原料溶液をミスト化しプラズマを発生させるミスト量調節型水プラズマを開発し，発生させるミスト量を変化させることで原料供給量を制御することに成功した。またミスト供給型システムにおけるアーク変動現象及びアーク温度の可視化に成功した。
医薬品やパーソナルケア製品（PPCPs）は，水系や人間の健康への潜在的な脅威として，大きな関心を集めている。PPCPの一種であるDEET（N,N-ジエチル-m-トルアミド）は，ローション，クリーム，ジェルなどの様々な剤型で虫除け剤として広く使用されている。DEETは人間が直接摂取したり，排泄物や入浴によって排
出されたりすることで，水系に広く存在している。DEETの処理が必要であることから，ミスト生成システムを備えた直流水プラズマを用いて、DEET溶液を分解し，分解率を含めた排水中の生成物の定性・定量分析を行った。
カフェインもPPCPの一種であり，総合感冒薬や鎮痛薬に配合されることが多い。カフェインも適切な処理が必要であることから，ミスト生成システムを備えた直流水プラズマを用いて、カフェイン溶液を分解し，分解率を含めた排水中の生成物の定性・定量分析を行った。
これらの結果よりミスト生成による水プラズマは有害有機物の分解に有効なシステムであることが示された。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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