| 研究概要 |
透明アクリル樹脂製気泡塔(内径0.10m×高さ1.00〜4.00m)の底部に加圧ポンプと特殊ラインミキサで構成したマイクロバブル発生装置を設置した.液配管には,液温度を一定とするために,熱交換器を備えた.気液には,物質移動性能の測定では空気-水,分解実験ではオゾン含有ガス-ジメチルスルフォン酸(DMSO)水溶液を用いた.塔高およびガス速度を変えて,工業用硬性鏡・UHP高輝度光源装置を組合せて塔内の気泡挙動を高速ビデオで撮影した.得られた画像を図形解析ソフトにて二値化処理して,気泡径分布および平均気泡径を求めた.溶存酸素濃度の経時変化から物質移動容量係数を,分解実験におけるDMSO濃度の経時変化から分解速度定数を測定した.比較のために,ミリバブルを発生する焼結ガラス製ガス分散器も用いた.
マイクロバブルが分散している塔内にミリバブルを共存させると,ミリバブルのウェーク(後流渦)にマイクロバブルが吸収され,塔の上方へ向かうほどマイクロバブルの量が少なくなった.本マイクロバブル発生装置での平均気泡径は30-40μmで,ガス速度が高くなるにつれて数百μmの気泡も発生した.同一ガス速度における容量係数は,マイクロバブルの方がミリバブルよりもかなり高くなったが,平均気泡径から求めたマイクロバブルの物質移動係数はミリバブルの1/10程度であり,このことから容量係数の増大は気液界面積の寄与が顕著であることが確認された.
DMSOの分解実験では,ストリッピングは全く起こらず,分解速度定数はマイクロバブルの方がミリバブルよりもかなり高くなった.また,分解速度定数は容量係数に強く依存することが明確になった.物質移動律速の領域ではマイクロバブルの優位性が認められ,これはマイクロバブル特有の現象によるものと考えられた.
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