環境改善のための有害有機物と無機物の超音波化学処理

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超音波を利用する有害有機物の分解と有害無機物の改質について検討した。有害有機物の分解実験として、染料であるメチレンブルー（MB）の分解について各種実験パラメータの影響について検討し、最適照射条件を探索した。雰囲気ガスの影響を調べた結果、分解速度はアルゴン＞酸素＞ネオン＞ヘリウムの順であり、雰囲気ガスの熱伝導度や生成されるラジカル種の違いにより、MBの分解速度が変化することが確認できた。以降、分解が最も速かったアルゴン雰囲気下で実験を行った。溶液温度の影響を調べた結果、溶液温度が低いほどMBの分解速度が速くなった。これは溶液温度が低いほど、バブル内に存在する水蒸気量が少なくなるためにバブル崩壊後のバブルの温度がより高温になることや、ガスの溶解度が上がるためにキャビテーションバブルの生成量が増加したことが原因と考えられた。バブルの化学的・物理的特徴と活性ラジカルの生成の関係をさらに議論するために、CCl4やC6F14の添加によってMBの分解速度や過酸化水素生成速度がどのように変化するのかについて、異なる溶液pHや添加剤濃度の条件下で検討した。CCl4からのClラジカルの生成やC6F14がHラジカルスキャベンジャーとして働くかどうかについて実験結果より考察した。一方、有害無機物である過マンガン酸イオンの超音波還元処理と還元反応メカニズムの解析について検討した。界面活性剤を共存させて、過マンガン酸イオンの超音波還元について検討した結果、界面活性剤濃度が低い時は超音波照射により発生される過酸化水素が還元剤に、界面活性剤濃度が高い時は超音波照射により発生される有機ラジカルが還元剤に働くことが示唆された。界面活性剤が含まれている系ではMnO2を比較的安定に合成することができた。