高エネルギーエレクトロンとラジカルによる水中環境汚染物質の分解除去

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11555205
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 佐藤 正之 群馬大学, 工学部, 教授 (70008473)
• 研究分担者: 三浦 雅彦 (株)神戸製鋼所, 技術開発本部, 研究員 ; 原野 安土 群馬大学, 工学部, 講師 (90238204) ; 大嶋 孝之 群馬大学, 工学部, 助手 (30251119)
• キーワード: 水中ブラズマ / パルス放電 / 水中放電 / ラジカル / 有機物分解 / 環境浄化 / 高エネルギーエレクトロン / 放電形態

研究概要

水中パルス放電による微量有機物質の分解に関する実験的研究を行った。前年度から引き続き行っている、放電形態による分解速度の変化をさらに詳細にわたって追及した。すなわち、3つの放電形態、ストリーマ、スパーク、スパーク・ストリーマ放電のうちで、スパーク・ストリーマ放電が水中のフェノールに対して最も大きな分解効果をもつことがわかった。また、現在環境問題としての重要なもののひとつ、染料廃水を模擬した溶液に対しても検討を行った。その結果、染料の種類により分解速度は異なるが、用いた染料5種類すべてについて脱色効果があることがわかった。脱色速度の更なる向上を目指して、過酸化水素を少量添加した。過酸化水は紫外線によって分解され、多量のOHラジカルを発生するためと考えられるが、脱色効果に格段の向上が見られた。フェノール分解の場合には、上記スパーク・ストリーマ放電の形態が最も効果的であったのに対し、染料の場合には、特に格段の効果が見られた過酸化水素添加の場合に、スパーク放電形態が最も脱色が速かったことから、染料の脱色機構はフェノールの場合と異なっているものと考えられ、来年度に向けてのテーマとして進行中である。
さらに、物理的現象としてのスパーク・ストリーマ放電の観察により、一回の放電中にストリーマが二段階に進展することを見出した。これは新現象であり、液体の物性や、電源の電気的特性によって変化するが、発光分光を用いた観察により、一回目の放電はストリーマ放電であること、二回目はスパークにいたっていることなどを突き止めた。この現象を利用すれば、有機物の分解効果を向上させることにもつながるため、さらに追求する予定である。

研究成果

• [文献書誌] Sun,B: "Oxidative processes occurring when pulsed high voltage discharges degrade phenol in aqueous solution"Environ.Sci.& Technol.. 34(3). 509-513 (2000)
• [文献書誌] Ohshima,T: "Releasing profiles of gene products from recombinant Escherichia coli in a high-voltage pulsed electric field"Biochem.Eng.J.. 5. 149-155 (2000)
• [文献書誌] Sato,M: "Decoloration of dyes in aqueous solution by pulsed discharge plasma in water through the pinhole"Trans.Inst.Fluid-Flow Machinery. (107). 95-100 (2000)
• [文献書誌] Anto Tri Sugiarto: "Pulsed plasma processing of organic compounds in aqueous solution"Thin Solid Films. 386(2). 295-299 (2001)
• [文献書誌] Sato,M: "Decoloration of dyes in aqueous solution by pulsed discharge plasma in water through pinhole"The First Polish-Japanese Hakone Group Symposium on Non-Thermal Plasma Processing of Water and Air. 105-106 (2000)
• [文献書誌] Anto Tri Sugiarto: "Characteristics of ring-to-cylinder type electrode system on pulsed discharge in water"The Sixth International Conference on Advanced Oxidation Technologies for Water and Air Remediation (AOTs-6). 142-143 (2000)
• [文献書誌] Sato,M: "Formation of Hollow Silica Particles by Electrostatic Atomization in Combination with Alcohol Solidification"Eighth International Conference on Liquid Atomization and Spray Systems (ICLASS' 2000). 400-406 (2000)
• [文献書誌] Ohshima,T: "Effect of Culture Temperaturre on High-Voltage Pulse Sterilization of Escherichia coli"ESA JST Joint Symposium. 25-26 (2000)
• [文献書誌] Anto Tri Sugiarto: "Formation of Radicals in Aqueous Solution by Pulsed Discharge Using Ring-to-Cylinder Electrode System"ESA JST Joint Symposium. 155-163 (2000)
• [文献書誌] Sato,M: "High efficiency sterilizer by high voltage pulse using concentrated field electrode system"Conf.Rec.-Ias Annu.Meet. (IEEE).
• [文献書誌] Sato,M: "Wastewater treatment using pulsed discharge in wateer"PCIFICHEM 2000 (International Chemical Congress of Pacific Basin Societies). 14-19 (2000)