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2022 年度 実績報告書

真空紫外線と超音波を用いた大気汚染物質の状態や性状によらない空気浄化手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H04361
研究機関埼玉大学

研究代表者

関口 和彦  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (50312921)

研究分担者 二井 晋  鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (90262865)
三小田 憲史  富山県立大学, 工学部, 助教 (80742064)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード真空紫外線 / トルエンガス / 物質収支 / オイルミスト / オゾン / 分解生成物 / 超音波ミスト / 反応活性種
研究実績の概要

本年度は当初の計画に基づき、総合的な実用性評価の観点から、VOCガス分解における分解性生物の物質収支の確認、分解性生物の処理、生成オゾンの処理と分解性生物の無機化促進、異なる物性の粒子状物質(PM)への応用について検討した。172 nmのエキシマランプ(UV172)照射時のトルエンガス除去率が100%の時、分解生成物はCO、CO2が72%、水溶性有機化合物(WSOC)が17%、非水溶性有機化合物(WIOC)が9%、粒子状物質(PM)が2%であった。そこで、これら分解生成物と同時に発生する千数百ppmのオゾンの後段処理について検討した。
VUV172照射の後段において、430 kHz超音波反応器内にH2O2を添加した系では、超音波ミストによりWSOC分解生成物が完全に捕捉され、さらに、オゾンとH2O2からOHラジカルが生成するペロキソン反応により、WIOCの水溶性化と捕捉率の向上が確認された。また、オゾン処理においては、KI水溶液およびオゾン分解触媒であるMnO2微粒子を分散させた系について検討した。KI濃度を調節することでオゾンはほぼ100%除去できることを確認した。MnO2微粒子を分散させた系では、顕著なO3吸収は得られなかったものの、粒子の微細化と粒子濃度増加による改善が見込まれる結果が得られた。一方、PMの処理においては、昨年度PAOで実施したフィルター捕捉とエキシマーランプによる分解について、物性の異なるオレイン酸を対象に同様の実験を行ったところ、物性に関係なく、PMが高効率に分解でき、後段に粒子状の分解生成物が排出されないことを確認した。
以上の結果を総合的に組み合わせることで、ガス状、粒子状といった物質状態や、親疎水性といった物理化学的性状によらない、分解生成物も捕捉可能な大気汚染物質の分解処理技術が確立できたものと考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Divisive Refinement of Metal Fiber at the PM0.1 Classification Stage for PM0.5-0.1 Sampling with Nanosampler2023

    • 著者名/発表者名
      Kurotsuchi Yuta、Sekiguchi Kazuhiko、Hayakawa Yohei
    • 雑誌名

      Aerosol and Air Quality Research

      巻: 23 ページ: -

    • DOI

      10.4209/aaqr.220439

  • [雑誌論文] 超音波ミストを用いたフェントン反応の気相応用に関する検討2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤 北斗, 関口 和彦
    • 雑誌名

      超音波TECHNO

      巻: 34 ページ: 14-18

  • [学会発表] Enhancement of photocatalytic degradation of volatile organic compounds (VOCs) using ultrasonically generated droplets containing TiO2 particles by adding nano-sized heavy-metal particles2022

    • 著者名/発表者名
      M. Nishitani, N. Namiki, K. Sekiguchi, N. Kagi
    • 学会等名
      12th Asian Aerosol Conference 2022
  • [学会発表] 室内光照射下における二酸化塩素ガスからのSOA生成とその含有成分の調査2022

    • 著者名/発表者名
      堂畑幸太郎, 関口 和彦
    • 学会等名
      第63回大気環境学会年会
  • [学会発表] 真空紫外線を用いたフィルター上オイルミスト微粒子の分解2022

    • 著者名/発表者名
      森谷 莉里, 関口 和彦, 二井 晋
    • 学会等名
      第39回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • [学会発表] 超音波ミストを用いたフェントン反応の気相応用に関する検討2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤 北斗, 関口 和彦
    • 学会等名
      第39回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • [学会発表] 屋内環境条件下における二酸化塩素ガスからのSOA生成機構の調査2022

    • 著者名/発表者名
      堂畑幸太郎, 関口 和彦
    • 学会等名
      環境化学物質3学会合同大会(第30回環境化学討論会)
  • [学会発表] フェントン反応の最適条件の調査および空気浄化手法への応用2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤 北斗, 関口 和彦
    • 学会等名
      環境化学物質3学会合同大会(第30回環境化学討論会)
  • [学会発表] 水中超音波による有機汚染ガスの分解と吸着剤による反応促進2022

    • 著者名/発表者名
      長谷川真弘, 岡田 暁, 関口 和彦
    • 学会等名
      環境化学物質3学会合同大会(第30回環境化学討論会)
  • [学会発表] ファインバブル化導入によるVOCガスとナノ粒子の水中捕捉処理2022

    • 著者名/発表者名
      関口 和彦, 改發 彬浩, 安井 文男
    • 学会等名
      環境化学物質3学会合同大会(第30回環境化学討論会)
  • [学会発表] 430kHz超音波による反応性ミストの生成と定量2022

    • 著者名/発表者名
      小谷 涼太, 水田 敬, 関口 和彦, 二井 晋
    • 学会等名
      第59回化学関連支部合同九州大会
  • [学会発表] 光触媒粒子含有超音波霧化液滴による揮発性機合物(VOC)の分解の促進2022

    • 著者名/発表者名
      西谷 実華, 並木 則和, 関口 和彦, 鍵 直樹
    • 学会等名
      第39回空気清浄とコンタミネーションコントロール研究大会

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公開日: 2023-12-25  

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