| 研究課題/領域番号 |
19H01887
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14030:プラズマ応用科学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
渡辺 隆行 九州大学, 工学研究院, 教授 (40191770)
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| 研究分担者 |
田中 学 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10707152)
茂田 正哉 東北大学, 工学研究科, 教授 (30431521)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
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| キーワード | 熱プラズマ / 水プラズマ / 有機物分解 / プラズマ温度 / アーク変動 / 可視化 / プラズマ変動 / 反応性流体 / 反応性熱流体 / 反応非平衡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
熱プラズマにミストやコロイドをナノスケールで混相させた熱流体を構成することにより，高密度の活性種を空間と反応する空間を重畳させた非平衡反応場を形成できる。この特異な反応場の物理化学的な変動現象を可視化することにより，従来のプロセスの律速段階を改善し，高速かつ高効率の環境浄化プロセスを実現することを目的とする。従来のプロセッシングは，プラズマ中で発生した活性種をリモートで処理する方法が多いが，これではプラズマの化学的特長を活かすことができない。プロセスの対象物もプラズマの構成物質として，活性種の非平衡反応が支配する時間的・空間的に特異なナノ混相流をつくり，環境浄化プロセスへと展開する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では冷却水を直接プラズマ原料として用いる水プラズマに着目した。これによりガス供給と冷却を同時に行うことができ，従来の熱プラズマ発生装置と比較し，高いエネルギー効率とコンパクトな装置設計が可能になった。トーチ底部に設置した超音波振動子を用いて，原料溶液をミスト化しプラズマを発生させるミスト量調節型水プラズマを開発し，発生させるミスト量を変化させることで，原料の水に由来するH，O，OHラジカルの制御を可能とした。プラズマの持つ高エンタルピーという特長から，水プラズマの高化学活性を活用する新しい廃棄物処理プロセスを構築した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
原料の水に由来する豊富なH，O，OHラジカルの存在による高活性，およびプラズマの持つ高エンタルピーという特長から，水プラズマの高化学活性を活用する新しい廃棄物処理プロセスの構築を可能とした。
医薬品やパーソナルケア製品（PPCPs）は，水系や人間の健康への潜在的な脅威である。PPCPの一種であるDEET（N,N-ジエチル-m-トルアミド）は，ローション，クリーム，ジェルなどの様々な剤型で虫除け剤として広く使用されている。カフェインもPPCPの一種であり，総合感冒薬や鎮痛薬に配合されることが多い。ミスト生成システムを備えた直流水プラズマを用いて、DEETやカフェインの溶液を分解した。
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