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化学的活性種の大量発生可能な大気圧プラズマ源の開発と難分解物処理性能評価

研究課題

研究課題/領域番号 15K05932
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関埼玉大学

研究代表者

前山 光明  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (00196875)

研究分担者 稲田 優貴  埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (00735532)
研究協力者 鈴木 仁  
高取 芳光  
戸梶 公雄  
池田 和海  
鈴木 郁也  
今村 謙吾  
森 裕哉  
宮本 令  
金森 靖仁  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード水処理 / 大気圧放電 / 球雷 / 活性種 / ヒドロ式ラジカル / 球雷状放電 / ヒドロキシラジカル / オゾン生成 / 質量分析 / インジゴカルミン / 酢酸 / 溶質の過渡変化 / 光学測定 / ヒドロキシラジカルの2次元分布測定 / 球雷放電 / 吸光光度法 / 極性効果 / ヒドロキリラジカル
研究成果の概要

球雷放電と呼ばれる2002年に発表された気液空間中の放電を用い、水処理への適用を目的として、その分解処理性能の評価、さらに処理性能に大きな影響を及ぼす放電により生成される化学的活性種の種類、放電条件による変化を実験により調べた。
その結果、評価に広く利用されるインジゴカルミン染料および酢酸の分解によりその性能を評価し、初期的な結果であるが、他の水処理で得られている最大効率の約1/2が得られ、更なる向上が見込まれることを示した。また、放電の極性による分解特性と生成活性種に違いを新たに見出した。さらに、活性種からの発光の2次元測定、および液体クロマトグラフィ分析による分解過程の検討を行った。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Two-Dimensional Electron Density Measurement of Pulsed Positive Streamer Discharge in Atmospheric-Pressure Air2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Inada, Kaiho Aono, Ryo Ono, Akiko Kumada, Kunihiko Hidaka and Mitsuaki Maeyama
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 50 号: 17 ページ: 174005-174005

    • DOI

      10.1088/1361-6463/aa65ee

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] F1 Basic Properties Of Waste Water Treatments Using An Atmospheric Discharge Produced By A Ball-Lightning Electrode Configuration2016

    • 著者名/発表者名
      M. Maeyama, H. Suzuki, Y. Takatori, K. Tokaji , Y. Inada
    • 雑誌名

      Proceedings of 21st International Conference on Gas Discharges and Their Applications

      巻: 2 ページ: 461-464

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 水処理溶液状態による球雷状放電からの発光スペクトル分布の変化2018

    • 著者名/発表者名
      前山光明
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 可搬型半導体化IGに向けた電源回路方式の検討2018

    • 著者名/発表者名
      金森靖仁
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 球雷放電による水処理過程に影響を及ぼす要因の研究2018

    • 著者名/発表者名
      高取芳光
    • 学会等名
      静電気学会 2018 年度静電気学会春期講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 球雷放電内における励起準位温度の測定2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木 仁・稲田優貴・前山光明
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県、富山市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 球雷放電を用いた水処理の放電条件および溶液の水質に及ぼす影響の研究2017

    • 著者名/発表者名
      高取芳光・稲田優貴・前山光明
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県、富山市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] MCS放電によるオゾン生成及び水処理の検討2017

    • 著者名/発表者名
      宮本 令・前山光明・稲田優貴
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県、富山市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 多相電源による大気圧MCS放電の高集積化2017

    • 著者名/発表者名
      森 裕哉・若井皓希・稲田優貴・前山光明
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県、富山市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 大気中MCS放電の励起温度測定2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木郁也・稲田優貴・前山光明
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県、富山市)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Study of water treatment effects by a ball-lightning like discharge2017

    • 著者名/発表者名
      Mitsuaki Maeyama
    • 学会等名
      Proceedings of the XXXIII INTERNATIONAL CONFERENCE ON PHENOMENA IN IONIZED GASES
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-Dimensional Electron Density Distribution over Positive Primary Streamer Propagating in Atmospheric-Pressure Air2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Inada
    • 学会等名
      Proceedings of the XXXIII INTERNATIONAL CONFERENCE ON PHENOMENA IN IONIZED GASES
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Examination of generated excited species and degradation reactions in waste water treatment using ball lightning like discharges2017

    • 著者名/発表者名
      Mitsuaki Maeyama
    • 学会等名
      The 39th International Symposium on Dry Process (DPS2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 円筒形大気圧プラズマ源とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      前山光明
    • 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
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 球雷放電による水処理過程に影響を及ぼす要因の研究2017

    • 著者名/発表者名
      高取 芳光
    • 学会等名
      電気学会A部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 水処理用球雷放電の分光画像診断及び放電装置の検 討2017

    • 著者名/発表者名
      戸梶 公雄
    • 学会等名
      電気学会A部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 分光学的手法によるヘリウムプラズマジェットの二 次元電界測定2017

    • 著者名/発表者名
      今村 謙吾
    • 学会等名
      電気学会A部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 大電流真空アーク遮断後における電極の陽極表面状 態の電極材料による影響2017

    • 著者名/発表者名
      田口 裕樹
    • 学会等名
      電気学会A部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 球雷放電内における水素の励起準位温度と電子密度の測定2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木 仁,稲田優貴,前山光明
    • 学会等名
      静電気学会
    • 発表場所
      東京大学(東京都、文京区)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Basic properties of waste water treatments using an atmospheric discharge produced by a ball-lightning electrode configuration2016

    • 著者名/発表者名
      M. MAEYAMA, H. SUZUKI, Y. TAKATORI, K. TOKAJI and Y. INADA
    • 学会等名
      21st International Conference on Gas Discharges and Their Applications (GD2016) 電気学会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県、名古屋市)
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 球雷放電を利用した水処理能力の評価2016

    • 著者名/発表者名
      高取芳光,戸梶公雄,稲田優貴,前山光明
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県、仙台市)
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 球雷放電によるOHラジカルの空間分布計測2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木 仁、稲田優貴、前山光明
    • 学会等名
      電気学会全国大会
    • 発表場所
      東北大学東北大学(宮城県、仙台市)
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 球雷放電電極配置を用いた大気圧放電プラズマと水処理効果の評価2015

    • 著者名/発表者名
      前山 光明、菅原 貴博、鈴木 仁
    • 学会等名
      電気学会A部門大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 高電圧パルスを用いた 大気圧 MCS 放電プラズマの放電条件拡大への検討2015

    • 著者名/発表者名
      池田 和海 , 前山 光明 , 稲田 優貴
    • 学会等名
      電気学会A部門大会
    • 発表場所
      金沢大学金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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