2015 Fiscal Year Annual Research Report
太陽光とナノパルス放電による気泡ジェットの界面反応促進と水質浄化プロセス制御
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26249015
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
西山 秀哉 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20156128)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高奈 秀匡 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (40375118)
上原 聡司 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (70742394)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 機能性流体 / 放電 / 微小気泡 / プラズマ / 流体輸送 / 水質浄化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
異径細管内気泡放電を活用した新規な小型反応性プラズマポンプを開発し、溶液輸送特性および脱色分解性能について実験的に検証した。本研究で得られた結果を以下に要約する。
１．管径の異なる二種類のガラス管を組み合わせ直流電圧を印加すると、ジュール熱により気泡が周期的に発生する。気泡界面両端には、表面張力に起因するラプラス圧による圧力差が生じ、可視化解析により気泡の移動とともに溶液は細管側から太管側へ輸送された。
２．ポンプ流量に関して本研究では、Ｖ＝５．０ｋＶの時に約９μＬ／ｓの最大値が存在し、流量は気泡の生成・排出周波数に依存する。また、本実験モデルにおけるＱ－Ｈ曲線は、印加電圧毎に異なり、ポンプ駆動の最適な条件が得られた。
３．分光計測で細管内放電気泡より強酸化力を有するＯＨラジカルを同定した。メチレンブルーが１０分で６０％以上脱色分解されることを確認した。
４．循環型ポンプシステムの構築ためには、二本の細管により閉ループを形成し、局所的な放電により気泡生成が可能なデバイス設計を検討した。
５．気泡内プラズマ層と気泡界面外液相を考慮した単一放電気泡のモデリングを行い、難分解に重要な気泡内および液相中のＯＨラジカルやＨ２Ｏ２の等の寿命を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
代表者が当初提案していた細管内放電を活用したマイクロプラズマポンプを試作開発し、流体輸送としてのポンプ性能と活性種生成による難分解性物質の分解性能を検証し、革新的なマイクロプラズマポンプの確固たる基盤が構築できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．２８年度は、０次元の放電気泡モデルを二次元放電気泡モデルに拡張し、電圧や周波数等の作動条件や気泡径による活性種分布を明らかにし、ＯＨラジカルの作動条件による定性的変化を実験と比較する。
２．第一世代マイクロプラズマポンプをポンプ性能および分解特性が向上するように、構造的に改良し、両者の性能向上を検証する。
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