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2013 年度 実績報告書

水プラズマを新しい反応場として利用する廃棄物処理プロセスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23310052
研究機関九州大学

研究代表者

渡辺 隆行  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40191770)

研究分担者 茂田 正哉  大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (30431521)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワード熱プラズマ / 水プラズマ / 大気圧プラズマ / 廃棄物処理 / 有機物分解
研究概要

水プラズマは通常外部に捨てている冷却水を直接放電領域に吹き込み,プラズマガスとして用いるため,90%以上の高い熱効率を得ることができる.また,本来共存させにくいOラジカル,Hラジカルを豊富に有するため,新しい廃棄物処理プロセスとして期待されている.本研究は,難水溶性の有機化合物である1-デカノールを処理対象物質として選定し,水プラズマ中での分解,その分解機構を解明することを目的とした.プラズマガスとして1-デカノールに何も前処理を行わず,水と共にプラズマガスとして用いた場合,すぐに水相と油相に分離してしまい,1-デカノールと水の蒸発に偏りが生じてしまう.したがって,本研究では1-デカノールを,界面活性剤であるPolyoxyethylene(20)cetyl etherを用いることでエマルションとして水に分散させ,プラズマガスとして用い分解実験を行った.また,界面活性剤と水のみを混合させた水溶液を水プラズマによって分解し,1-デカノールエマルションの分解実験と比較することで,分解機構について検討した.
実験結果より,以下の結論を得た.1-デカノールの固体炭素,一酸化炭素,二酸化炭素への転化率は96 %以上であった.したがって,難溶性有機物であってもエマルション状にすることで分解処理が行うことができることがわかった.さらに,エマルションと界面活性剤水溶液の実験結果を比較することで,1-デカノールからはエタノール,Polyoxyethylene(20)cetyl etherからはアセトンが主に生成することがわかった.また,本研究において分解生成気体から60%以上の水素が確認されていることから,廃液から有用なガスを生成できるといえる.従って水プラズマによる有機物分解は工業的にも優れた手法である.

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Decomposition of Glycerine by DC Water Plasmas at Atmospheric Pressure2013

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Watanabe and Narengerile
    • 雑誌名

      Plasma Science and Technology

      巻: Vol.15 , No.4 ページ: 357-361

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Liquid Waste Decomposition by Long DC Arc under Atmospheric Pressure2013

    • 著者名/発表者名
      TianMing Li, Takayuki Watanabe, Kaoru Ochi, and Koji Otsuki
    • 雑誌名

      Chemical Engieering Journal

      巻: Vol.231 ページ: 152-162

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Study on Leading-Edge Receptivity to Freestream Vertical Vorticit2013

    • 著者名/発表者名
      Yu Nishio, Masaya Shigeta, Seiichiro Izawa, Yu Fukunishi
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Science and Technology

      巻: 8 ページ: 136-145

    • DOI

      10.1299/jfst.8.136

    • 査読あり
  • [学会発表] Decomposition Mechanism of 1-Decanol Emulsion by Water Plasma at Atmospheric Pressure2013

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Ishii, Manabu Tanaka, Sooseok Choi, and Takayuki Watanabe
    • 学会等名
      26th Symposium on Plasma Science for Material
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      20130923-20130924
  • [学会発表] 水プラズマを用いた難水溶性有機物の分解機構2013

    • 著者名/発表者名
      渡辺隆行, 石井佑昌, 田中学
    • 学会等名
      化学工学会第79年会
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 年月日
      20130918-20130920
  • [学会発表] Thermal Plasma Processing for Environmental Application2013

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Watanabe
    • 学会等名
      International Conference on Green Energy and Technology
    • 発表場所
      北九州市立大学
    • 年月日
      20130825-20130825
    • 招待講演
  • [学会発表] Numerical Simulation of Multiple Thermal Plasma Plumes from a Jet Array2013

    • 著者名/発表者名
      Masaya Shigeta
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Fluid Control, Measurements, and Visualization
    • 発表場所
      奈良
    • 年月日
      2013-11-22
  • [備考] 渡辺研究室の研究テーマ

    • URL

      http://www.chem-eng.kyushu-u.ac.jp/lab5/Pages/theme.html

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公開日: 2015-05-28  

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