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1132225 修士論文(電気系工学専攻) >

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タイトル: 放電プラズマによる水溶液中メチレンブルーの分解 : 放電モードと触媒効果の検討
その他のタイトル: Decomposition of Methylene Blue by the Plasma Discharge in Water solution : Discharge Mode and Catalyst Effect
著者: 伴野, 卓也
著者(別言語): バンノ, タクヤ
発行日: 2012年3月22日
抄録: 近年、工場やゴミ最終処分場などでは、廃水にダイオキシン類が混入されているという報告がある。特に最近では、内服用医薬品や塗り薬などの医薬部外品が下水処理場で処理されずに河川へ流出し、水中の生態系に対して環境ホルモンのような影響を及ぼしているといった調査報告もなされている。これらの物質は、従来の塩素(Cl)やオゾン(O3)では処理できない難分解性の有害有機物であり、近年、これらの物質に対応できる反応性の高いOH(ヒドロキシル)ラジカルを放電により生成し、汚染物質を分解除去する方法が広く研究されている。この手法の利点として薬品などの注入が必要なく、電気エネルギーのみで汚染物質を処理することが可能である。しかし、処理速度が遅いことや、微生物処理などに比べコストがかかることが懸念されている。そこで、本研究では、エネルギー効率の向上を図ることを目的として、比色分析が可能であるメチレンブルーを処理対象とし、2種類の分解除去の実験を行った。1つ目に近年の研究では水膜を作り、気相中でワイヤー電極を用いて放電を発生させることでエネルギー効率が向上したといった報告がなされていることから、本研究ではさらにエネルギー効率を高めるため、放電領域の高い沿面放電を水膜上で発生させるリアクタを考案・製作し、それを用いて分解実験を行い、電圧、水深、初期濃度、導電率、pH、過酸化水素の添加の6つのパラメータを変化させることで、その基礎特性について調査を行った。電圧が高い場合には放電で生成されるラジカル量が増加し分解速度は向上するが、エネルギー効率は電圧には依存しないことがわかった。またエネルギー効率を向上させるためには水膜を薄くし、初期濃度を高くし、導電率を低くし、pHをアルカリ性にすればよいことが実験結果からわかった。また過酸化水素の添加により分解率が向上することもわかった。実験で得られたエネルギー効率は水中パルスコロナ放電で処理した場合と比較し約24倍、さらに過酸化水素を添加した場合には約37倍のエネルギー効率が得られた。2つ目に触媒を併用することによりエネルギー効率の向上を図った。近年の研究でプラズマと触媒の組み合わせにより、揮発性有機化合物(VOC)除去効率が向上したといった報告がなされているが、これを水中プラズマに応用した例は数少ない。そこで、触媒の効果を最も得られる放電として、水中に存在する固体誘電体表面に沿面放電を発生させることを試みた。しかし、固体表面に直接放電を這わすことが困難であったことから2枚のガラス表面に触媒として酸化チタンをスクリーンプリント法で塗布し、そのガラス間にガスを注入しバブリングを発生させ、気法内放電を起こすことにより、放電が触媒に接触するように工夫した。このとき、酸化チタンを塗布することによりエネルギー効率が大幅に向上することがわかった。これは、気泡内面に沿って進展した放電が酸化チタン表面と接触することで活性化し、OHが関与する反応が起こったためと考えられる。
内容記述: 報告番号: ; 学位授与年月日: 2012-03-22 ; 学位の種別: 修士 ; 学位の種類: 修士(工学) ; 学位記番号: ; 研究科・専攻: 工学系研究科電気系工学専攻
URI: http://hdl.handle.net/2261/53521
出現カテゴリ:025 修士論文
1132225 修士論文(電気系工学専攻)

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