水中プラズマの基礎物性と応用技術

水下等离子体的基本物理性质及应用技术

基本信息

批准号：
17654118
负责人：
前原常弘
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Ehime 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-17654118/
关键词：
水中高周波プラズマメチレンブルー分解 AOP OHラジカル

项目摘要

「水中プラズマの基礎研究により、その物性を明らかにし、革新的な技術開発への道筋をつける」ことが本研究の目的であった。このために、まず、プラズマの基礎的なパラメータである温度・密度について分光計測により、明らかにした。温度に関してはOHラジカルからの微細スペクトル(306-312nm)を計測し、計算コード(LIFBASE)による結果とフィッティングした。この結果から、3400-3800Kであることが明らかとなった。密度に関してはHβ線のシュタルク広がりから評価が出来、3×10^20m^-3であることが明らかになった。これらのパラメータから見積もった電離度は1.5×10^-4であった。低温のプラズマでは通常のことであるが、本プラズマも弱電離プラズマである。OHラジカル量が入射電力とともに大きくなることが分光計測から明らかとなった。メチレンブルーの分解もそれにともなって大きくなっている。メチレンブルー水溶液をプラズマに晒した後、直後と十分な時間経過後(3週間後)では3週間後の分解量が大きい。この原因を追及するため、オゾンと過酸化水素といった活性種についても評価した。それぞれの溶存計を用い、計測したところ、200ccの純水に300W・4分30秒の高周波印加に対して、過酸化水素は0.9mg/l、オゾンは4mg/lの濃度であった。これらの結果から、オゾンや過酸化水素といった反応速度の遅い活性種によって、長い時間を経過して分解が進んだものと推定している。他エネルギーの重畳では500kHz・3kWの高周波磁場を印加したが、特別な変化が確認できなかった。

这项研究的目的是“遵循有关水下等离子体的基础研究，以阐明其物理特性，并为创新技术开发树立了途径。”为此，首先通过光谱测量来阐明血浆的基本参数。对于温度，使用计算代码（LIFBASE）测量了OH自由基的细谱（306-312nm）。这些结果表明该产品为3400-3800K。可以根据Hβ射线的鲜明扩散来评估密度，并且发现它是3×10^20m^-3。从这些参数估计的电离度为1.5×10^-4。对于低温等离子体，这是正常的，但是该等离子体也是一个弱离子化的等离子体。光谱测量结果表明，OH根部的量随入射功率增加。结果，亚甲基蓝的分解也增加了。将甲基蓝溶液暴露于血浆后，3周后的分解量立即很大，并且已经过了足够的时间（3周）。为了研究其原因，还评估了活性物种，例如臭氧和过氧化氢。使用每个溶解液计，过氧化氢的浓度为0.9 mg/L，臭氧为4 mg/L，而在300 W的高频下为200cc的200cc纯水4分30秒。这些结果表明，由于反应速率缓慢的活性物种（如臭氧和过氧化氢），分解在很长一段时间内进展。当将其他能量叠加时，应用了500kHz和3kW的高频磁场，但没有观察到特殊的变化。