| 研究実績の概要 |
昨年度は，光化学還元を利用してFe3+をFe2+に還元し，フェントンサイクルを促進させることで1,4-ジオキサンを低濃度まで分解することに成功した。本年度は，Fe3+を電気化学還元によりFe2+に還元し，フェントンサイクルを促進させる手法について検討した。電極（カソード）には，水素の過電圧が高く，酸性下でも腐食されない活性炭を使用した。アノードは白金ワイヤとし，二槽式の電解セルでカソード槽内においてジオキサンの分解を実施した。本手法を適用することにより，40 mg/Lのジオキサンは継続的に分解され，150 minで0.5 mg/Lまで低減できた。投入するFe3+濃度とH2O2濃度の影響を検討したところ，特にFe3+濃度の影響が大きいことが分かった。これは，Fe3+の還元速度がFe3+濃度に比例するからである。既往の研究から選定した反応式と電極上でのFe3+の還元反応速度式を用いて，活性ラジカル種を含む反応モデルを構築した。構築した反応モデルを用いたシミュレーションによる計算で，種々のFe3+およびH2O2濃度でのジオキサンおよびH2O2濃度の経時変化を良好に推定することができた。シミュレーション結果より，Fe2+の濃度は分解後期で高くなることが明らかとなった。この原因は，分解後期にはOHラジカルが低濃度になったジオキサンよりもH2O2と優先的に反応することにより，Fe3+と還元剤となるHO2ラジカルを生成するため，Fe3+の還元速度が高くなるからである。またOHラジカルに関しても，分解後期で濃度が上昇していたが，これはOHラジカルと反応性が高い1,4-ジオキサンが消費されるため，OHラジカルが蓄積された結果である。このように，反応モデルに活性ラジカル種を組み込むことで，ジオキサンの分解挙動を精度よくシミュレートすることができ，最適な反応条件の選定および反応器設計に役立つと言える。
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