放電プラズマを利用した液状有機化合物の化学反応処理に関する研究

不飽和脂肪酸は酸化されやすく化学的に不安定であるが、水素添加を行って飽和脂肪酸を誘導することで品質の安定化をはかることができる。一般的な水素添加法としてニッケル触媒法が挙げられるが、昇温、加圧、触媒ろ過等の多工程を要する。これとは別にγ線を照射して水素添加を行う方法があるが、効率が悪く、装置の取り扱いも危険で一般利用は難しい。これらに替わる新しい方式として、本研究では放電プラズマを用いた水素添加処理法を提案している。簡易な方法として、マイクロ波プラズマを100Pa程度の動作圧力でフラスコ内に生成し、20秒間で25%の水素添加処理に成功している。しかし、この場合、プラズマ動作圧力が高いためにフラスコ内の気体温度上昇による脂肪酸気化で、水素添加の反応が液体界面とプラズマ中で同時に行われた可能性があった。そこで、処理過程で気体温度の上昇を抑制できるように、低圧力でプラズマを生成して水素添加処理を行い、γ線照射法との反応方式の違いを明らかにすることを試みた。プラズマからの放射スペクトルの観測には分光器を用い、電子温度・密度の測定にはダブルプローブを用いた。その結果、電子温度3.5eV、電子密度2×10^<14>m^<-3>程度の水素プラズマによる3.5分間の処理で約3.5%のステアリン酸メチルを得た。この場合、プラズマからの放射スペクトルを観測した結果から、気体温度上昇による脂肪酸気化は抑制できていることが確認できた。また、プラズマの動作ガスとしてアルゴン3Paを用いてプラズマ処理を施した場合、ステアリン酸メチルは1%未満(0.5%)しか得ることができなかった。これらの結果より、低気圧の高周波放電プラズマは、水素添加の反応エネルギーに必要な高エネルギー電子の供給とともに水素の励起原子あるいは水素イオンを効果的に供給できるのでγ線照射方式よりも効率が良いことが明らかとなった。

不飽和脂肪酸は酸化されやすく化学的に不安定であるが、水素添加を行って飽和脂肪酸を誘導することで品質の安定化をはかることができる。一般的な水素添加法としてニッケル触媒法が挙げられるが、昇温、加圧、触媒ろ過等の多工程を要する。これとは別にγ線を照射して水素添加を行う方法があるが、効率が悪く、装置の取り扱いも危険で一般利用は難しい。これらに替わる新しい方式として、本研究では放電プラズマを用いた水素添加処理法を提案している。簡易な方法として、マイクロ波プラズマを100Pa程度の動作圧力でフラスコ内に生成し、20秒間で25%の水素添加処理に成功している。しかし、この場合、プラズマ動作圧力が高いためにフラスコ内の気体温度上昇による脂肪酸気化で、水素添加の反応が液体界面とプラズマ中で同時に行われた可能性があった。そこで、処理過程で気体温度の上昇を抑制できるように、低圧力でプラズマを生成して水素添加処理を行い、γ線照射法との反応方式の違いを明らかにすることを試みた。プラズマからの放射スペクトルの観測には分光器を用い、電子温度・密度の測定にはダブルプローブを用いた。その結果、電子温度3.5eV、電子密度2×10^<14>m^<-3>程度の水素プラズマによる3.5分間の処理で約3.5%のステアリン酸メチルを得た。この場合、プラズマからの放射スペクトルを観測した結果から、気体温度上昇による脂肪酸気化は抑制できていることが確認できた。また、プラズマの動作ガスとしてアルゴン3Paを用いてプラズマ処理を施した場合、ステアリン酸メチルは1%未満(0.5%)しか得ることができなかった。これらの結果より、低気圧の高周波放電プラズマは、水素添加の反応エネルギーに必要な高エネルギー電子の供給とともに水素の励起原子あるいは水素イオンを効果的に供給できるのでγ線照射方式よりも効率が良いことが明らかとなった。