2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of air purification method using vacuum ultraviolet rays and ultrasonic waves regardless of the state and properties of air pollutants
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20H04361
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
関口 和彦 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50312921)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
二井 晋 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (90262865)
三小田 憲史 富山県立大学, 工学部, 助教 (80742064)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 真空紫外線 / オイルミスト / トルエンガス / 照射時間 / オゾン / 分解生成物 / 超音波ミスト / 反応活性種 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は当初の計画に基づき、オイルミスト微粒子の発生手法の確立と、石英円筒フィルターにエキシマランプを組み込んだ真空紫外線(VUV)照射装置によるこれら微粒子の捕集と分解について検討した。さらに、トルエンガス分解時の分解生成物の定量評価、最適な周波数の選択による活性ミスト生成についても検討を行った。
オイルミスト微粒子の発生では、オイルミストのモデル物質であるポリ-α-オレフィン(PAO)をアトマイザーにより噴霧した。PAO供給量、ガス流量について調査し、流量2.0 L/minにおいて、0.3 μm付近にピーク粒径を持つ粒子が10の5乗レベルで発生できることを確認した。その後、この粒子をVUV照射装置内のフィルターに一定量捕集し、分解用サンプルとした。PAOの分解実験では、オゾンやラジカルによる酸化分解よりも、光分解が効果的に寄与することを明らかにした。また、VUV照射時のフィルター後段では粒子発生が確認されなかったことから、粒子状の分解生成物はフィルター上に保持され、連続的に分解、無機化が進んだものと推察される。ただし、分解により低分子化したガス状の分解生成物は後段に流出した可能性があるが、これについては昨年度の成果から、後段でのミスト捕集により処理できるものと判断した。
トルエンガス分解時の分解生成物の定量評価においては、トルエンガス濃度20 ppm, RH 40%、照射（滞留）時間2秒の条件において、約50%のトルエンが除去され、その内の60%がCO2まで無機化されていることを確認し、VUVが完全分解に有効であることを示した。
一方、活性ミスト生成においては、水中での反応活性種生成と霧化が同時に行える430kHzの周波数を用いることにより、活性種の運搬が起こり、活性ミストが効果的に生成できること、また、ミスト表面に分解生成物の酸化能力があることを明らかにした。
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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
本年度はオイルミスト微粒子の発生手法の確立と、円筒フィルターにエキシマランプを組み込んだVUV照射装置によるこれら微粒子の捕集と分解について当初の計画通りに実施できた。さらに、昨年度からの継続課題であったトルエンガス分解時の分解生成物の定量評価、ならびに最適な周波数の選択による活性ミスト生成についても行うことができた。ただし、ミストの活性種生成に発生オゾンを利用する系については、超音波周波数の最適化と直接的な活性ミスト生成の検討を優先したことから次年度に実施し、最終的に、活性ミスト利用について総合的に判断できるように進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、2年目にやり残した発生オゾンを利用する活性ミスト生成に関する検討を進めるとともに、当初の計画通り、これまでのトルエンガス分解、分解生成物の超音波ミストによる捕捉、オゾン処理時の活性種生成、分解生成物の無機化と捕集水の再生までの実験結果を総合的に判断し、本手法の空気浄化能力を有効性と実用性の観点から評価する。なお、オイルミストのVUVによる分解と無機化についても継続し、オイルミスト量に対する分解効率やガス状分解生成物量についても定量的に評価する。
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Research Products
(6 results)
