2020 Fiscal Year Annual Research Report
放電発生ラジカルの長寿命化の解明と革新的プラズマ水処理技術の構築
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17H01257
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
金澤 誠司 大分大学, 理工学部, 教授 (70224574)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
市來 龍大 大分大学, 理工学部, 准教授 (00454439)
立花 孝介 大分大学, 理工学部, 助教 (10827314)
小林 正 大分大学, 理工学部, 名誉教授 (30100936)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 大気圧放電プラズマ / プラズマによるラジカル生成 / 化学プローブ法 / 電子スピン共鳴法 / レーザ誘起蛍光法 / 水処理 / コアンダ効果 / 残留性有機汚染物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、大気圧放電プラズマで発生する活性酸素・活性窒素(RONS)の生成および反応メカニズムの解明とその応用としての水処理について総合的に研究を行った。
基礎研究であるRONSの計測手法として、化学プローブ法と電子スピン共鳴法及びレーザ誘起蛍光法といった特徴ある測定法の開発と深化を行った。大気圧放電プラズマの発生には、液体と相互作用させる上で安定なプラズマが得られるプラズマジェットとパルスストリーマ放電を使用した。活性酸素としてはOHラジカルの測定を行った。化学プローブ法の信頼性について電子スピン共鳴法とクロスチェックを行い、通常のプラズマで生成されるレベルでは両者の差は小さく、OHラジカルの絶対量を評価する上で両方の手法は妥当であることを示した。さらに、計測の要となるトラップ剤の濃度について、使用する上での指標を提供した。また、短寿命ラジカルと言われるOHラジカルが電子スピン共鳴法で予測される従来の半減期よりも長く存在しすることを見出し、長寿命化の現象を実験的に実証した。さらに、放電化学反応で中心的役割を担う準安定順位にある窒素（活性窒素）について、レーザ誘起蛍光法でその放電空間の分布を可視化することに成功した。濃度は、ストリーマの形態に依存することがわかった。寿命については、これまで2秒と言われてきたが、実際にはもっと短く数十マイクロ秒のオーダーであることを明らかにした。
応用としては、次世代の水処理に放電プラズマによるプロセスを導入するための研究を行った。処理水を水膜状にして、そこに水流を制御できるコアンダ効果を導入することで高効率化が図れることを示した。染め物工場からの廃液を模擬する着色水の脱色実験において、エネルギー効率として高い値である450g/kWhを達成した。大量の水処理には円筒型リアクタから平板型リアクタへの改良を行い、水膜状処理の有用性を示した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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