| 研究課題/領域番号 |
21K04035
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 大阪工業大学 |
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研究代表者 |
見市 知昭 大阪工業大学, 工学部, 教授 (40368139)
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| 研究分担者 |
眞銅 雅子 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (10345481)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | コロナ放電 / 水処理 / 難分解性物質 / 数値解析 / 直流コロナ放電 / 活性酸素種 / 液中化学反応 / 化学反応シミュレーション / 液相流れ / PIV / シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究で提案するコロナ放電を用いた液中への活性酸素種供給法は、希ガスなどを必要とせず直流高圧電源のみで実行でき、液中で酸化力の高いOHラジカルを生成することが可能である。本手法においてオゾンと過酸化水素と負イオンのO3-がOHラジカル生成のキー物質であると考察しているが、O3-の計測は一般的に困難である。そこでコロナ放電を照射した溶液中の流れ計測を行い、その結果より得られた深さ方向の分散・対流係数を用いて活性酸素種の1次元の液中化学反応シミュレーションを行う。また、これを検証するために活性酸素種の深さ方向の濃度測定および酢酸の分解実験を行い、O3-を含んだ活性酸素種の化学反応解析を行う。
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| 研究成果の概要 |
コロナ放電照射によって液面に供給した活性酸素種を利用することで最も酸化力の高いOHラジカルを生成することができる。本研究では、いまだ明らかになっていない反応過程の解明を目的として、コロナ放電照射による液相の流れの解析とそれを利用した化学種濃度の2次元数値解析を行った。また異なる放電極性による水処理実験を行った。その結果、コロナ放電処理では放電が照射される液面のpHが変化し、そのことが液中化学反応に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。また活性酸素種の供給領域である液面をポンプなどで積極的に循環させないことが処理には重要であることがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
コロナ放電処理では放電照射によって液面のpHが変化する。しかしながら、そのpH変化は緩衝液を用いることで抑制することができる。また、活性酸素種が供給される領域である液面は液体ポンプなどで積極的に動かさない方が水処理を行う上で有利であることがわかった。さらに放電極性については、正負どちらでも処理量に差はないが、正極性の場合、印加電圧を高めると短絡しコロナ放電処理を維持できないことから、破壊電圧の高い負極性が水処理を行う場合に適切である。これらの知見は学術的にも社会的にも価値があり、放電プラズマを用いた液中化学プロセス技術の発展に寄与するものと考えられる。
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