超音波キャビテーションによる液中プラズマ生成と応用のさきがけ研究

超声空化液体等离子体产生及其应用前景研究

基本信息

批准号：
17654117
负责人：
菅井秀郎
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17654117/
关键词：
超音波ソノケミストリープラズママイクロ波廃液処理

项目摘要

真空排気システムを備えた金属容器に液体を入れ、マイクロ波(2.45GHz、3kW、パルス変調可)と超音波(20kHz,1kW)を同時に入射できる装置を試作した。これを用いて、まず、大気圧においてマイクロ波なしで超音波のみを印加したところ、ソノルミネッセンスが水溶液では観測されたが、ベンゼン液ではそれが見られなかった。しかし、ベンゼンでもマイクロ波を重畳したときにソノルミネッセンスが観測された。次に、減圧下において超音波なしでマイクロ波のみを入射する実験を行った。すなわち、真空ポンプで排気した状態の水の飽和蒸気圧下において水泡が多数発生している状態で、マイクロ波を水中から入射すると、その水泡の中にプラズマが生成されることを見出した。その水中のマルチバブルプラズマからの発光を分析したところ、OHやHの強いラインが検出された。このことから、酸化力の強いOHラジカルが大量に水溶液中に生成されることが判明した。このような減圧下の水溶液中のマルチバブルプラズマを利用して、廃液処理を行う実験を試みた。まず、メチレンブルーを用いたモデル実験で、800Wのマイクロ波放電で大量(8リットル)のメチレンブルー溶液が約1時間で分解されることが分かった。次に、トリクロロエチレン溶液のバブルプラズマ分解を試験したところ、同様な分解効果が見られた。一方、大気圧条件下でも外部から気体を注入して水泡を作ってやると、マイクロ波印加により液中にバブルプラズマを生成することができた。この技術を用いれば、高速に大量の廃液を浄化できるものと期待される。

我们创建了一个原型设备，可以同时将液体注入装有真空排气系统的金属容器中，并输入微波（2.45GHz，3kW，脉冲调制）和超声（20kHz，1kHz）。使用此过程，当首次在没有微波的大气压下首次在大气压下施加超声波时，在水溶液中观察到超声发光，但在苯溶液中却没有观察到。然而，当微波叠加时，在苯中观察到超发光。接下来，进行了一个实验，其中仅在降压下没有超声波入射微波。换句话说，发现当微波从水下饱和蒸气压入真空泵的状态下，当微波炉入射在水上时，在气泡中产生了血浆。当分析水中多泡等血浆的发射时，检测到OH和H的强线。这表明在水溶液中产生了大量具有强氧化能力的OH自由基。试图在降压下使用这样的多重血浆在水溶液中使用这种多重血浆来处理废物。首先，在使用亚甲基蓝色的模型实验中，发现通过800W的微波排放，将大量（8升）的亚甲基蓝溶液分解。接下来，当测试三氯乙烯溶液的气泡血浆分解时，观察到类似的分解效应。另一方面，即使在大气压力条件下，当从外部注入气体以形成水泡时，也可以通过使用微波来在液体中产生气泡等离子体。使用这项技术，可以预期可以高速纯化大量的废液。