バブル・ミストダブルミニマイゼーション／大気圧プラズマ法によるＰＣＢ含有排水処理

气泡/雾气双重最小化/常压等离子体法处理含PCB废水

基本信息

批准号：
23560923
负责人：
尾上薫
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Chiba Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

大気圧プラズマを利用した水質浄化法の特徴として，気相に酸素を含まない系でも水の分解によりヒドロキシルラジカルなどの酸素種活性種を生成できる点が挙げられる．そこで，液相中の酸素種活性種濃度をさらに高めることを目的として，酸素を微細液滴のキャリヤーガスまたは大気圧プラズマガスに混合し，液相に加え気相の酸素源を利用するプラズマ反応場を創成した．アクリル製の発生槽の底部に超音波振動子を装着しイオン交換水を霧化させた．プラズマジェットは石英管（内径1.5 mm）の外周に設置した同軸上の2つの銅電極（距離5 mm）間に高電圧を印加することで発生させた．接触後の微細液滴は共通摺合冷却器（グラハムタイプ）を通じて水溶液として回収した．酸素種活性種濃度の指標として，反応後の液の過酸化水素濃度を硫酸チタン法を用いて定量した．キャリヤーおよび大気圧プラズマのベースガスとしてヘリウムを使用し，酸素/ヘリウム系での酸素モル分率が微細水滴径およびプラズマジェットの接触反応に及ぼす影響について検討した結果，以下の知見を得た．1)キャリアガスがヘリウムの場合は酸素に比べ超音波霧化で得られる平均水滴径は小さい．2) キャリアガスが酸素の場合に，過酸化水素生成濃度が高いが平均水滴は大きい．これより，キャリヤーガス中の酸素がヘリウムプラズマジェットとの接触により活性化し，水滴からのヒドロキシルラジカルの生成を促進することが示唆される．3) 酸素/ヘリウム系プラズマを微細水滴に接触させると，酸素モル分率が1 %で反応後の水溶液の過酸化水素濃度が極大を示す．これより，プラズマソースガスとしてのヘリウムへの酸素の混合はプラズマ反応場における気相の酸素源を利用する酸素種活性種の生成とプラズマジェットと液滴との接触頻度の両者に影響を及ぼすと考えられる．

使用大气压等离子体的水纯化方法的特征是，即使在气相中不包含氧气的系统也可以通过水的分解产生活性物种，例如羟基自由基。因此，为了进一步增加液相中氧气活性物种的浓度，将氧与载气或细滴的大气压力等离子体气体混合，并创建了血浆反应场，除液相外，还使用液相的氧气来源。超声传感器附着在丙烯酸产生罐的底部，以雾化离子 - 交换水。血浆射流是通过在石英管的外围（内径为1.5毫米）的两个同轴铜电极（5毫米）之间施加高电压来生成的。通过公共滑动冷却器（Graham型）作为水溶液收集接触后的细滴。作为氧气活性物质浓度的指标，使用硫酸钛方法确定反应后液体中的过氧化氢浓度。氦气被用作载体和大气压等等离子体的基础气体，氧摩尔级分在氧/氦气系统对细水滴直径上的影响以及血浆喷气器的催化反应如下所示：1）当载体是氦气是氦气是氦气时，超级液滴会获得超过氧气的平均水滴含量，而不是牛的平均水滴。 2）当载气是氧气时，过氧化氢的产生浓度很高，但平均水滴很大。这表明，与氦等离子体射流接触后，载气中的氧气被激活，从而促进了水滴中羟基自由基的形成。 3）当将氧/氦等离子体与细水滴接触时，氧摩尔馏分为1％，并且在反应后，水溶液中的过氧化氢浓度最大化。因此，人们认为将氧气与氦气作为等离子体源气体将使用血浆反应场中的气相氧源以及等离子体射流和液滴之间的接触频率影响活性氧的产生。