2016 Fiscal Year Annual Research Report
Innovative rapid processing for persistent wastewater using a gas-liquid plasma reactor
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26249032
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
安岡 康一 東京工業大学, 工学院, 教授 (00272675)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 希 東京工業大学, 工学院, 准教授 (80467018)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 気液混相 / プラズマリアクタ / 難分解水溶性有機物 / 過酸化水素 / 促進酸化 / ダイヤフラム放電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
油田などの大規模資源開発では随伴水と呼ばれる排水が大量に連続排出される。この排水は海水等の影響で高濃度のイオンを含むと同時に，酢酸・ギ酸といった難分解水溶性有機物を高濃度に含む。このため膜分離・触媒・微生物などの従来手法による無機化処理が使えず，本研究では大気圧プラズマを処理液界面で発生させて過酸化水素を生成し，別途供給するオゾンと組み合わせて促進酸化する方式を開発した。研究実績を項目別に以下に示す。
Ａ）過酸化水素(H2O2)は水界面プラズマで生成するヒドロキシラジカル(・OH)が2つ結合してできるため，水蒸気を多量に含む水界面でプラズマを安定生成させ，かつ生成したH2O2をプラズマで分解させない制御が重要である。この目的に合わせて，処理液中で発生させるパルスダイヤフラム放電方式を開発した。この方式はプラズマへの水蒸気取り込み量を増加させると同時に，外部ガスの供給が不要である。10並列のダイヤフラム放電により，過酸化水素の生成速度と生成効率はそれぞれ2.7 g/h，2.3 g/kWhという極めて高い値が得られた。
Ｂ）促進酸化効率は，プラズマで生成する過酸化水素と外部より投入するオゾンとの反応効率で決定づけられる。今年度あらたにオゾンガスのマイクロバブル化をすすめ，オゾン溶解率を向上させた結果，分解エネルギー効率は昨年度の0.59 g/kWhから1.6 g/kWhまで上昇した。このように先行研究や光フェントン法と比較して1～2桁，一般的な化学的方式の効率よりも高い効率が得られた。
Ｃ）難分解有機物の処理液中濃度は無機化過程で徐々に減少するため，イオンクロマトグラムを用いて難分解有機物の分解過程を逐次定量評価した。これらのデータを使用して分解反応の変化を明らかにした結果，オゾン利用率に改善の余地があることが明らかとなり，分解反応の多段化といった分解効率の改善手法を提案した。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(6 results)
