生体適合型放電によるエアロゾルの輸送と界面反応浄化システムの開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24656117
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 西山 秀哉 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20156128)
• 研究分担者: 高奈 秀匡 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (40375118)
• 連携研究者: 田中 康規 金沢大学, 電子情報学系, 教授 (90303263)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 機能性流体 / 管内流れ / プラズマ流 / ミスト / 輸送 / 難分解性物質分解

研究概要

本研究は、プラズマ化学による水処理に関して、省エネ放電である円筒状DBDプラズマチューブを独自に開発し、作動条件によるオゾン発生量および導入されたメチレンブルーミストの脱色率とエネルギー効率を明らかにした。また、同軸円筒型DBDプラズマチューブについて、消費電力と生成ラジカル、酢酸分解過程や高い分解率を明らかにした。水質浄化実験に基づき、プラズマ－気相－液滴間の三相反応モデルによる新たな数値解析法を提案し、化学種のミストへの溶存量の定性的な一致と本処理法の最適なチューブ形状の存在を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Numerical Study of Chemical Reactions in a Surface Microdischarge Tube with Mist Flow Based on Experiment (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Shibata and Hideya Nishiyama
  • 雑誌名: Journal of Physics D : Applied Physics 巻: Vol.47, No.10 ページ: 105203
  • DOI: 10.1088/0022-3727/47/10/105203
  • 査読あり
• [雑誌論文] 管内噴霧流を用いた誘電体バリア放電による水中有機物分解 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柴田智弘,西山秀哉
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集,B編 巻: 第79巻,801号 ページ: 796-798
  • DOI: 10.1299/kikaib.79.1005
  • 査読あり
• [雑誌論文] 誘電体バリア放電を活用した管内噴霧流の高機能化と水中有機物分解特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柴田智弘,西山秀哉
  • 雑誌名: 混相流混相流研究の進展 巻: 第26巻,5号 ページ: 561-566
  • DOI: 10.3811/jjmf.26.561
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decomposition of Methylene Blue in Water Using Mist Flow Plasma Reactor (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Shibata and Hideya Nishiyama
  • 雑誌名: International Journal of Plasma Environmental Science and Technology 巻: Vol.6, No.3 ページ: 253-259
  • URL: http://www.iesj.org/html/service/ijpest/vol6_no3_2012/ijpest_vol6_no3_2012_pp253-259.html
  • 査読あり
• [学会発表] Acetic Acid Decomposition by Coaxial Cylinder Type DBD Tube with Mist Flow (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Shibata and Hideya Nishiyama
  • 学会等名: The 10th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2013)
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2013-11-25
• [学会発表] Decomposition of Persistent Organic Pollutants by Mist Flow in a Wire- Cylinder Dielectric Barrier Discharge Reactor (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Shibata and Hideya Nishiyama
  • 学会等名: The 12th International Conference on Fluid Control, Measurements, and Visualization (FLUCOME 2013)
  • 発表場所: 奈良県新公会堂
  • 年月日: 2013-11-21
• [学会発表] 同軸円筒型DBDチューブによる噴霧流中難分解性有機物の分解 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柴田智弘,西山秀哉
  • 学会等名: 本機械学会第91期流体工学部門講演会講演論文集
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2013-11-09
• [学会発表] 沿面放電による噴霧流中での活性種生成に関する数値シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 柴田智弘,西山秀哉
  • 学会等名: 平成25年電気学会基礎・材料・共通部門大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] Generation of Reactive Species in Surface Micro Discharge Tube with Mist Flow for Water Treatment (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Shibata and Hideya Nishiyama
  • 学会等名: The 21st International Symposium on Plasma Chemistry
  • 発表場所: オーストラリア・ケアンズコンベンションセンター
  • 年月日: 2013-08-08
• [学会発表] Water Purification by Spraying Solution into DBD Plasma Reactor (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Shibata and Hideya Nishiyama
  • 学会等名: The 9th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2012)
  • 発表場所: ホテルメトロポリタン仙台
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] 誘電体バリア放電による噴霧流の高機能化と水処理システムの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柴田智弘,西山秀哉
  • 学会等名: 日本機械学会2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2012-09-10
• [学会発表] 誘電体バリア放電を活用した管内噴霧流の高機能化と水中有機物分解特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柴田智弘,西山秀哉
  • 学会等名: 日本混相流学会年会講演会2012
  • 発表場所: 東京大学柏キャンパス
  • 年月日: 2012-08-11
• [学会発表] 管内噴霧流を用いた誘電体バリア放電による水中有機物分解 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柴田智弘,西山秀哉
  • 学会等名: 日本機械学会第22回環境工学総合シンポジウム2012
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2012-07-06
• [学会発表] Decomposition of Organic Compounds in Water Using Mist Flow Plasma Reactor (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Shibata and Hideya Nishiyama
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Non- Thermal Plasma Technology (ISNTP-8)
  • 発表場所: フランス・カマレ・シュル・メール
  • 年月日: 2012-06-28
• [備考]
  • URL: http://www.ifs.tohoku.ac.jp/nishiyama-lab/japanese.html