超音波の誘起する微小気泡反応場の物理化学の構築と水処理技術への応用

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水中に含まれる有害有機汚染物質の分解無害化技術として、低エネルギー超音波による汚染物質の分解無害化技術の開発を目指した。特に、難分解性の芳香族化合物、有機塩素化合物や有機酸を効率的に超音波分解するために、超音波キヤビテーション反応場の反応速度論解析を行い、反応場の特徴を物理化学的に明らかにすることを試みた。また、超音波照射と種々の遷移金属粉末を併用することによって汚染物質の分解促進を回ることも試みた。反応速度論解析には、対象物質の物理化学特性(ヘンリー定数、蒸気圧、溶解度、LogPなど)を考慮に入れることと、泡を局所反応場として考慮した擬Langmuir型の新しい反応速度論の構築を図った(欧文誌へ投稿中(2007))。その結果、疎水性の高い溶質は、泡の界面に集まっていることが示唆された。そして、キヤビテーション高温反応場において生成されたOHラジカルによる酸化分解反応や熱分解反応の進行が速度論解析によって説明できた。不均一溶液系での超音波分解実験として、遷移金属粉末の添加効果について調べ、分解反応速度の促進を図った。超音波の誘起する衝撃波によって、添加している遷移金属粉末の表面を活性化(酸化被膜の除去)することに成功し、これにより有機塩素化合物の還元脱塩素化反応が著しく促進されることが分かった。また周波数の影響について検討した結果、低周波数の超音波が金属粉末表面の活性化に有効であることが示唆された。