研究・開発

放電プラズマによる先進水処理システム

本装置は放電プラズマにより生成した活性酸素(ヒドロキシルラジカル)により強力に殺菌・消臭・不純物(難分解性有機化合物)分解 を行うことができる装置です。

紫外線ランプ方式などとはことなり、汚水をプラズマ場へ直接移動させることでダイレクトに活性酸素(ヒドロキシルラジカル)を送ることができるため、強力な浄化性能を有しております。

ラジカルOHを利用して汚染物質の浄化する。プラズマ発生手法は独自特許を取得し、更なる研究開発、製品化を進めている。本装置は2014年ものづくり補助金の採用により汚染分解試験装置

ヒドロキルラジカルとは…

 

ヒドロキシルラジカル(hydroxyl radical)はヒドロキシ基(水酸基)に対応するラジカルである。

・OHと表される事から、『OHラジカル』とも呼ばれる。非常に不安定で強い酸化力を持つ活性酵素と呼ばれる分子種の中では、最も反応性が高く、最も酸化力が強い。応性の高さゆえ通常の環境下では長時間存在することはできず、生成後速やかに周りの物質と反応し消滅します。

ラジカルOHにプラズマ放電により分解原理

放電によりバラバラになった原子が自由電子を得てヒドロキシルラジカルへと変化します。



滅菌の仕組み

 

水中で放電により生成されたヒドロキシルラジカルは、安定な状態になる為に速やかに周りの物質(菌・不純物質)と反応します。

菌の場合、ヒドロキシルラジカルは菌の中にある水素を抜き取り、水に変性します。水素を抜き取られた菌は細胞壁を破壊され死滅します。

ラジカルOHによる菌の死滅原理


リアクタ形状による放電の種類

水中放電によるプラズマ発生原理

各種リアクタで発生した液中OHラジカルの生成率の比較(科学プローブ法による測定結果)



Experimental setup

           リアクタ形状と構成

Discharge(DBD)to running water film

湿式ESP+バリア

開発した水処理システム

オゾン,プラズマ処理 タンク容量 100L

オゾンマイクロバブル 2L/min,溶存オゾン濃度 7ppm

プラズマ処理部 処理水の循環量 20L/min,1本当り 2L/min



水処理システムの系統図

自動プログラム開発により、電源・駆動制御をPC上のアイコン色によるON/OFF状態の確認、アイコンタッチ操作による制御を可能としています

PC上の操作パネル


電圧・電流波形と放電の様子

水の供給量 2 L/min

 

印加電圧 24 kV, 80 pps



界面活性剤(LAS)

In biological degradation

4 weeks are necessary for HPLC 98% 

degradation under the condition (LAS is 100 mg/L, activated sludge is 30 mg/L).

Analytical conditions

 

Column: Shim-pack XR-ODS       

Mobile phase: water and acetonitrile (45:55 v/v)

Flow rate: 1 mL/min

Temperature: 40

 

Detection: RF-20A XS,  Ex at 221 nm, Em at 284 nm

Structure of LAS

(n=10 -13)

LAS: linear alkylbenzenesulfonate

HPLC chromatogram of LAS



界面活性剤(LAS)の分解特性

処理水 100L,LAS 濃度 5mg/L

自社水処理システムにより、90~99%の難分解性物質の除去に成功しています。

 

 

協力:大分大学