多並列水中気泡内プラズマを用いた高濃度有機排水の高速フロー処理

• 研究課題/領域番号: 15H05516
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 竹内 希 東京工業大学, 工学院, 准教授 (80467018)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 21,060千円 (直接経費: 16,200千円、間接経費: 4,860千円); 2016年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円); 2015年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
• キーワード: OHラジカル / 促進酸化処理 / 水中気泡内プラズマ / 高濃度有機排水 / 気液界面プラズマ

研究成果の概要

水中に供給した酸素気泡内で発生させるプラズマ（水中酸素気泡内プラズマ）を21並列で生成し，それぞれのプラズマ処理孔で過酸化水素とオゾンを選択的に生成制御することにより，水中難分解有機物の分解速度・効率の向上を図った。プラズマで直接生成されるOHラジカルだけでなく，過酸化水素とオゾンの処理液中での反応により生成されるOHラジカルを有機物分解へと有効に利用することで，他のプラズマ方式に対して高速・高効率分解を達成した。また，化学プローブ法を用いた水中OHラジカルの定量測定技術を確立し，さらに，反応シミュレーションモデルにより過酸化水素の生成機構を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Quantitative Estimation of OH Radicals Reacting in Liquid Using a Chemical Probe for Plasma in Contact with Liquid (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Shiraki, N. Ishibashi, and N. Takeuchi
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Plasma Science 巻: 44 号: 12 ページ: 3158-3163
  • DOI: 10.1109/tps.2016.2603157
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Investigation of the loss mechanisms of hydroxyl radicals in the decomposition of organic compounds using plasma generated over water (2015)
  • 著者名/発表者名: Nozomi Takeuchi, Mizuki Ando, and Koichi Yasuoka
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 54 号: 11 ページ: 116201-116201
  • DOI: 10.7567/jjap.54.116201
  • NAID: 210000145834
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 多並列水中気泡内交流プラズマによる酢酸分解 (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹内希，石橋直人
  • 学会等名: 平成29年電気学会全国大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] Efficient Decomposition of Persistent Organic Compounds in Water by Plasma-Liquid Interfacial Reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Takeuchi and H. Eto
  • 学会等名: 2016 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston, Massachusetts
  • 年月日: 2016-11-27
  • 国際学会
• [学会発表] 気液界面プラズマの水処理応用の現状と課題 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹内希
  • 学会等名: 第32回九州・山口プラズマ研究会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2016-11-19
  • 招待講演
• [学会発表] 水中気泡内プラズマにおける活性種の選択的生成を用いた酢酸の分解 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石橋直人，杉山剛志， 竹内希
  • 学会等名: 電気学会プラズマ/パルスパワー/放電合同研究会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2016-10-20
• [学会発表] Advanced Oxidation Process Using Plasmas within Gas Bubbles (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sugiyama, N. Ishibashi, and N. Takeuchi
  • 学会等名: ICFD 2016
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2016-10-10
  • 国際学会
• [学会発表] Accurate Quantification of Hydroxyl Radicals Produced by Plasma Using Disodium Terephthalate Solution (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Shiraki and N. Takeuchi
  • 学会等名: ICOPS 2016
  • 発表場所: Banff, Alberta, Canada
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of Reactive Species Produced by AC Plasma Generated in Gas Bubbles (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sugiyama and N. Takeuchi
  • 学会等名: ICOPS 2016
  • 発表場所: Banff, Alberta, Canada
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会
• [学会発表] Decomposition of Persistent Organic Compounds Using Plasmas Generated in Solution (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sugiyama, H. Eto, and N. Takeuchi
  • 学会等名: SPM-4
  • 発表場所: Pilsen, Czech Republic
  • 年月日: 2016-06-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] テレフタル酸ナトリウムを用いた液相OH ラジカルの生成量の精査 (2016)
  • 著者名/発表者名: 白木大地，竹内希
  • 学会等名: 電気学会プラズマ/パルスパワー/放電合同研究会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2016-05-26
• [学会発表] Investigation of the Generation of Mechanism of Hydroxyl Radicals in Plasma in Contact with Liquid by Using Radical Scavengers (2015)
  • 著者名/発表者名: Daichi Shiraki and Nozomi Takeuchi
  • 学会等名: APSPT-9/SPSM-28
  • 発表場所: Nagasaki, Japan
  • 年月日: 2015-12-13
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of Reactive Species Production in AC Plasma Generated within Bubbles (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Sugiyama, Daichi Shiraki, and Nozomi Takeuchi
  • 学会等名: APSPT-9/SPSM-28
  • 発表場所: Nagasaki, Japan
  • 年月日: 2015-12-11
  • 国際学会
• [学会発表] Generation Mechanisms of Hydroxyl Radical and Hydrogen Peroxide in Plasma Generated over Solution (2015)
  • 著者名/発表者名: Nozomi Takeuchi, Naoto Ishibashi, and Daichi Shiraki
  • 学会等名: GEC-68/ICRP-9
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii
  • 年月日: 2015-10-16
  • 国際学会
• [備考] 東京工業大学 工学院 電気電子系 安岡・竹内研ホームページ
  • URL: http://www.plasma.ee.titech.ac.jp/