水中放電による超臨界状態を利用した環境汚染物質の分解

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超臨界状態の水はその高い反応性からそれを反応場とする各種の分解・合成反応への応用が期待されており、特に難分解性物質の分解反応場としての利用が検討されている。従来の超臨界水処理の問題の一つとして大がかりな装置とエネルギー効率の問題が挙げられる。本研究では超臨界状態を簡易に低コストで実現するために水中放電ならびに気液界面でのパスルストリーマ放電あるいはコロナ放電の利用の検討を行った。特に気相を介した液体表面への放電では気相中での反応と液相中での反応が同時に起こり、エネルギー効率が向上することが期待される。本研究では排ガス中の硫黄分除去のキーテクノロジーとなる液相の亜硫酸イオンの硫酸イオンへの酸化を対象とし、同軸型プラズマ反応装置の壁面に水膜を形成した湿式プラズマ反応装置を用いた。400ppm程度のSO2ガスを流した反応装置に放電プラズマを発生させるこで、SO2ガスの気相からの除去が促進されることがわかった。また、イオンクロマトグラフにより液体中の亜硫酸イオンと硫酸イオンの存在比を調べた結果、放電プラズマなしの場合はほとんどが亜硫酸イオンであったのに対して放電プラズマの存在下ではその多くが硫酸イオンとして観測された。また、水のかわりにOHラジカルとの反応性が高いメタノール水溶液を用いた場合には酸化が抑制されることが分かった。これらのことは気液および液相での放電により亜硫酸イオンの酸化が起こったことおよびその過程には何らかの形でOHラジカルが関与している可能性が高いことを示唆している。