燃焼炎を用いる新しいラジカル供給法による水溶液内反応現象の解析

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燃焼炎は燃料に応じて炎中に各種ラジカルが生成し、燃焼炎を水溶液界面へ吹きつけると、燃焼炎中のラジカルは水溶液中へと移動し、水溶液内での化学反応に利用することができる。これまでの実験結果より、水溶液外部からの燃焼炎吹きつけに関しては燃焼炎周辺の気相中の気体との反応、燃焼炎の燃料/助燃剤比率及び供給量の変化による燃焼炎の温度、等が水溶液に移動・溶解するラジカル量に大きく影響を及ぼすことが判明している。従って、より効率的且つ選択的に燃焼炎中に生成したラジカル種を水溶液に供給するための条件を探索するために、攪拌速度、バーナー-液界面間距離、供給燃料流量及び燃料/助燃剤比等の物理的条件を変化させた場合の水溶液界面上の温度分布及び水溶液に生成した化学種量との関連性について検討した。溶液の攪拌速度を変化させた場合、攪拌速度250,500rpmでは溶液中に生成した過酸化水素濃度に殆ど変化が無かったが、攪拌速度を750rpmに増加させると生成過酸化水素濃度は500rpmの場合よりも20%程度増加した。攪拌速度の変化は溶液表面での炎との接触面積の増加と界面から供給される化学種の拡散速度を増加させる効果があると考えられる。液界面温度分布の測定からは、750rpmでは液面温度35〜50℃の面積が500rpmの場合よりも減少していることから攪拌速度の変化は水溶液界面での物質の拡散速度に影響を及ぼしていることが示唆される。バーナー-液界面間距離を変化させた場合、反応60分後に溶液中に生成した過酸化水素濃度は、その距離が5cmの場合と比較して2cmでは約4倍、0.5cmでは約23倍に増加した。