| 研究概要 |
周波数数十kHzから数MHzの強力な超音波を液体中に照射すると,微少な気泡(マイクロバブル)が生成し,崩壊するキャビテーション現象が起こり,その崩壊時の断熱圧縮過程によって5千度・千気圧以上といわれる高温・高圧の局所反応場が短寿命に生成する。この反応場の化学工学プロセスヘの応用を展開するために化学プロセスに組み込み可能な反応容積が数リットル以上の超音波化学反応装置(ソノケミカルリアクター)の開発を目的として研究をおこなった。
超音波の化学作用を利用した実用的な反応装置の開発を目指し、超音波反応器を設計し、ヨウ化カリウムの酸化反応を利用し最適化の条件を検討した。3.9dm^<-3>の容積をもつ流通型反応器と高さ方向のスケールを検討するための縦型反応器を作成した。KI水溶液おけるI_3^-の生成反応に対し、流通型超音波反応器において、界面の状態、界面の高さ、流速などの効果を検討した結果、次のことが得られた。
1.界面高さに敏感に依存し、定在波条件で反応が効率よくすすむ。
2.流れのない場合、自由界面の方が反応の効率があがる。
3.流通型反応速度定数は、流速の増大とともに増加するがやがて飽和する。
4.流速をある程度高くとると流通型の方が回分式よる反応速度が大きくなる。
また、縦型超音波反応器において、体積依存性について検討した。
5.生成するI_3^-濃度の体積依存性は、単純な反比例でなく、体積の-0.78乗に比例した。ソノケミカルリアクターを有機汚染物質の分解などに適用するための重要な知見が得られた。
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