広域反応場を有する気液界面プラズマを用いた難分解性汚染水の高速処理

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今年度は当初の予定通り，プラズマ-液体相互作用を解明すべく液中物質の気液界面濃度分布がプラズマ誘起化学反応に与える影響について研究を行った。さらに，液中物質の気液界面濃度分布を電界により制御する手法について研究を実施した。水面から約2 mm離した針電極と水面の間に数kV程度の高電圧を印加して針‐水面間に直流アルゴンプラズマを生成した。電流指示値2 mAの条件下で，2.1 mol/L塩化ナトリウム水溶液に本プラズマを600秒間照射しても塩素濃度は検出下限（0.42 umol/L）以下であったが，2.1 mol/L臭化・ヨウ化ナトリウム水溶液ではプラズマ照射時間30秒で臭素，ヨウ素濃度がそれぞれ8.89 umol/L，21.3 umol/Lであった。得られた塩素・臭素・ヨウ素濃度について考察した結果，本実験結果の説明には気液界面濃度分布の考慮が重要である可能性が示された。高電界で液中物質の濃度分布を制御して気液界面に引き寄せるべく，球‐水面上パルス酸素プラズマを2.1 mol/L塩化ナトリウム水溶液に照射した。本プラズマでは，高電界により水面にてテイラーコーンが発生し，テイラーコーン先端と球電極との間でプラズマが生成された。600秒間プラズマを照射しても塩素の生成は確認されず，気相を介して高電圧を印加する手法では液中物質を気液界面に十分引き寄せることが困難であると結論づけた。本研究では，プラズマ-液体相互作用における気液界面濃度分布の重要性を示した。また，気相を介して高電圧を印加する手法では液中物質の気液界面濃度分布の制御は難しいことを明らかにした。難分解性汚染水の処理に関する研究まで到達できなかったが，以上の結果はプラズマ‐液体相互作用を理解する上で新たな可能性を提案するものであり，難分解性汚染水の処理を含めたプラズマ研究の発展のために極めて重要な結果だと考えている。