2013 Fiscal Year Research-status Report
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24560320
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 孝紀 室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50235339)
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| Keywords | プラズマ診断 / 発光分光 / 赤外吸収分光 / 大気圧放電プラズマ / ガス温度 / ラジカル計測 |
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| Research Abstract |
本研究は、トルエン、キシレンなどのように大気中への排出量が多い環境汚染化学物質を大気圧放電を用いて分解・無害化する、および、そのメカニズムを解明して適切な制御を可能とするため、汚染物質分解に用いられる放電特性と放電分解効率の向上などの関係を見出すことを目的としている。本年度は、昨年度に課題として残された発光分光法による大気圧放電のガス温度計測手法の確立、および、赤外分光光度計(FT-IR)を用いたin-situラジカル計測システムの構築と測定法の確立を行った。
(1)発行分光法によるプラズマ診断：バリア放電型Ar大気圧プラズマジェットの発光を分光分析し、大気中の水蒸気から生成されるOHの発光(309nm）とその付近の回転スペクトルの測定値と、ガス温度を変化させたときの理論スペクトルのフィッティングにより、ガスの回転温度を導出する方法を確立した。回転温度がガス温度に等しいとすると、プラズマジェット内のガス温度は380K程度になること、およびプラズマジェット中のガス温度分布も明らかにした。
(2)in-situラジカル計測：厚さ4mmの角型アクリル製容器内に入れた水と、その上部に設置した櫛歯状電極配置において（液面-櫛歯電極間距離=15mm）、櫛歯状電極に18.0 kV の正極性直流高電圧を印加し、電極間にストリーマコロナ放電を発生させる。ミラーを用いてフーリエ変換赤外分光光度計(FTIR)の赤外光を放電リアクタへ導き、櫛歯状電極直下を通過させ、再びFTIR に戻すことで、in-situ 赤外吸収分光を可能とする計測システムを構築した。Ar-O2 混合ガス（組成比をAr : O2 = 60 : 40 %）を1.0 および7.0 L /minの流量でフローさせた状態で発生する大気圧コロナ放電中に、HO2ラジカルが含まれ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
初年度に予定していた発光分光測定結果からプラズマパラメータを導出する過程で多少遅れがあったが、次年度において解決できた。２年目の目標であるin-situ 赤外吸収分光診断システムについては、システム構築が完成しラジカル検出にも成功した。
その後、環境汚染化学物質を含む合成空気中で大気圧放電を発生させ、発光分光および赤外吸収分光測定により、プラズマパラメータ、ラジカル、分解生成物、フラグメント等を計測し、環境汚染物質の放電分解過程を検討する段階に移行する。
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| Strategy for Future Research Activity |
環境汚染化学物質を含む合成空気中で大気圧放電を発生させて汚染物質分解を行うとともに、発光分光ならびに赤外吸収分光測定を行って、プラズマパラメータ、ラジカル、分解生成物、フラグメント等を計測する。この結果に基づいて、環境汚染物質の放電分解過程を検討する。
（１）封じ切り実験：放電チェンバにバックグラウンドガス（Ar、 N2、 O2、 He、 Xeおよびこれらの混合ガス）に微量のトルエン、キシレン、ベンゼンなどを混合した模擬排ガスを放電チェンバに封入し、大気圧コロナ放電を発生させ、上述の放電診断を行って、生成されるラジカル、環境汚染物質のフラグメント、副生成物を測定する。分解生成物の濃度の時間変化測定から分解過程を予測する。また、このときのプラズマパラメータとラジカル生成の関係も得る。
（２）フロー実験：模擬排ガスを一定流量で供給した状態で大気圧コロナ放電を発生させ、上述の放電診断を行う。フロー実験により模擬排ガスを流した状態で放電分解するときに主体となる反応過程や分解生成物を特定する。
（３）結果の検討と公表：得られた結果を総合し、環境汚染化学物質の放電分解とラジカル生成、プラズマパラメータの関係を解明する。成果を国内および国外の学会で発表するとともに、論文誌に投稿する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
実験補助が不要であったため、次年度使用額が生じた。
昨年度に実験できなかった条件等も含めるため、実験補助者を適切に雇用し、支出する。
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