マイクロバブルオゾン/炭素系触媒の反応機構の解明

阐明微泡臭氧/碳基催化剂的反应机理

• 批准号: 07F07088
• 负责人: 二宮 善彦
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Chubu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07088/
• 关键词: マイクロバブル; オゾン; 触媒; 染料; 難分解性有機物; OHラジカル; 加圧溶解; 製紙排水; 炭素系触媒; ラジカル補足剤; オゾン酸化; 脱色

経済の発展に伴い、先進国のみならず開発途上国においても良好な環境の保全、悪化した環境の修復が必要となっている。特に湖沼や河川等に含まれるダイオキシン類や環境ホルモンに代表される低濃度有機化合物は、生態系に大きな影響を与えるため、大量処理できる浄化技術が求められている。本研究では、水溶液中の触媒表面においてオゾンから発生するOラジカルが酸化力の強いOHラジカルに変換する特異の反応を積極的に活用し、難分解性物質の分解に関する研究を行った。本年度は、製紙排水に含まれる難分解性有機物である腐植物質(フルボ酸様物質)について着目し、オゾン分解の実験を行った。インピンジャーを用いた反応実験では、3分で約90%が分解され、オゾンとの反応の選択性が高いことが明らかになった。さらに、オゾン加圧溶解実験においても、オゾンと処理水とは並流接触させているため、単位液量あたりのオゾン消費量が2.8mg-オゾン/L-処理水と少ないものの、腐食物質については相対蛍光強度が急激に減少し、4サイクル後に約30%まで低下した。このことから、オゾンが選択的に腐食物質を分解しており、発ガン性物質『トリハロメタン』を形成する前駆物質であるフルボ酸に効果的であることが明らかにした。また、本製紙排水に対しては、塩基性活性炭の中でも強塩基で細孔容積の多い活性炭(GB)の吸着能が高いことが明らかになった。また、染料(オレンジII)の分解においては、発色団の脱色反応自体は常圧オゾンの方が加圧溶解させたオゾンよりオゾン消費量が少なくなったが、脱色後のベンゼン環などの二重結合の開裂に伴う易微生物分解生成物(BOD成分)への変換においては、加圧オゾン方式の方が効率的に分解・処理できることを明らかにした。

随着经济的发展，不仅发达国家，发展中国家也有必要保护良好的环境，恢复已经恶化的环境。特别是湖泊、沼泽、河流等中含有的二恶英、内分泌干扰物等低浓度有机化合物对生态系统影响重大，因此需要能够大量处理的净化技术。在本研究中，我们积极利用水溶液中催化剂表面的臭氧产生的O自由基转化为具有强氧化力的OH自由基的独特反应，对持久性物质的分解进行了研究。今年，我们以造纸废水中含有的持久性有机物——腐殖质（黄腐酸类物质）为中心，进行了臭氧分解实验。在使用撞击器的反应实验中，约 90% 在 3 分钟内分解，表明与臭氧的反应具有高度选择性。另外，在臭氧加压溶解实验中，臭氧与处理水以并流方式接触，因此单位液体体积的臭氧消耗量虽然低至2.8mg臭氧/L处理水，但腐蚀性物质相对荧光强度迅速下降，4个循环后下降至30%左右。这表明臭氧可以选择性地分解腐蚀性物质，并且对黄腐酸有效，而黄腐酸是致癌物质三卤甲烷的前体。此外，研究表明，活性炭（GB）是强碱且具有大孔体积，在碱性活性炭中对该造纸废水具有较高的吸附能力。另外，在染料（橙II）的分解中，常压臭氧的发色团本身的脱色反应所需的臭氧量比加压溶解臭氧的臭氧量少，表明加压臭氧法可以更有效地分解和处理产物。 （BOD成分）由于键断裂而容易被微生物分解。

项目成果

微細オゾン気泡/改質活性炭存在下における有機染料の脱色

细臭氧气泡/改性活性炭存在下有机染料的脱色

• 发表时间: 2009
• 作者: 岡田直己;彭小聖
• 通讯作者: 彭小聖

Removal and recovery of phosphorus from water with synthetic granular hydrotalcite particles

合成粒状水滑石颗粒去除和回收水中磷

• 发表时间: 2008
• 作者: 岡田直己;彭小聖;二宮善彦
• 通讯作者: 二宮善彦

製紙工場排水中の難分解性有機物のオゾンマイクロバブルによる分解過程

臭氧微泡分解造纸废水中持久性有机物的过程

• 发表时间: 2009
• 作者: 岡田直己