大気圧非熱平衡プラズマによる大気環境改善技術の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12355013
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小田 哲治 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90107532)
• 研究分担者: 尾形 敦 独立行政法人産業技術総合研究所, つくば西事業所, 研究職 ; 板垣 敏文 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (60242012) ; 清水 一男 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助手 (90282681) ; 小野 亮 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助手 (90323443)
• キーワード: 非熱平衡プラズマ / 環境改善技術 / トリクレン処理 / 窒素酸化物処理 / 触媒併用 / 酸化チタン / 酸化バナジウム

研究概要

本研究は、4カ年計画で開始され、その第2年度にあたる平成13年度には、エネルギー効率向上を目指して、触媒併用方式についての模擬実験をガンを引き起こす原因ともされているトリクレンを対象として行った。触媒としては、前年度に引き続き、酸化チタン(TiO_2)をベースとして、酸化バナジウム(V_2O_5)、あるいは、酸化タングステン(WO_3)を一定量担持させた直径数mmの粒子を放電空間に詰めたものを用いた。その結果では、酸化タングステンを担持させたものは比較的効率よく分解できることが判明した。但し、印加電圧そのものは比較的大きな値になっていることから、部分的に加熱することなく全体に均一な放電が広がる方がエネルギー効率がよいことが判明した。従って、触媒作用と言うよりも放電形態が変化して無駄な放電が少なくなった効果とも考えられる。但し、放電プラズマ処理による副産物を分析した結果では、誘電体粒子があるときと無いときとで大きく異なっていることがGCMS分析で明らかになった。この結果から触媒があるとラジカル形成に影響があることは明らかになった。また、空気のみをプラズマに暴露させた後、トリクレンが100ないし1000ppm混入した空気と混合すると、低濃度のトリクレンは分解されることが判明した。この原因を調べると、プラズマによって空気中に形成されたオゾンがGCMSで加熱分解するときにトリクレンを分解する結果と判明した。この結果から、二酸化マンガン触媒でオゾンを分解するとプラズマに直接曝した場合以上に効果的にトリクレンを分解する条件が見いだされた。これらの結果から、プラズマ反応で形成される酸素ラジカルを有効に利用することが効率向上に有効であることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] T.Oda, T.Takahashi, S.Kohzuma: "Decomposition of Dilute Trichloroethylene by Using Nonthermal Plasma Processing - Frequency and Catalyst Effects"IEEE Trans. Ind. Appl.. 37. 965-967 (2001)
• [文献書誌] R.Ono, T.Oda: "OH Radical Measurement in a Pulsed Arc Discharge Plasma Observed by a LIF Method"IEEE Trans. Ind. Appl.. 37. 709-714 (2001)
• [文献書誌] K.Shimizu, T.Hirano, T.Oda: "Effect of Water Vapor and Hydrocarbons in Removing NOx by Using Non-thermal Plasma"IEEE Trans. Ind. Appl.. 37. 464-471 (2001)
• [文献書誌] Kazuo Shimizu, Tetsuji Oda: "Emission Spectrometry for Discharge Plasma Diagnosis"Science and Technology for Advanced Materials. 2. 577-685 (2001)
• [文献書誌] T.Oda, K.Yamaji: "Decomposition of Dilute Trichloroethylene by Non-Thermal Plasma Processing - Catalyst and Ozone Effect -"Conf. Rec. 2001 IEEE/IAS Annual Meeting. 705-713 (2001)
• [文献書誌] T.Oda, K.Yamaji: "Dilute Trichloroethylene Decomposition in Air by Using No-n Thermal Plasma-Catalyst Effect"Proc. 7^<th>Adv. Oxi. technol. Water and Air Remediation. 103-105 (2001)