Transcript スライド 1

円筒型超音波反応器のソノケミカル反応効率
（本多電子、名大院・工）○朝倉 義幸 （名大院・工） 前林 正弘 松岡 辰郎 香田 忍
背景、目的
実験
ソノケミストリーの応用
Thermocouple
Sampling solution
実用化レベル
実験室レベル
１．化学作用の定量化
Thermometer
分解
Transducer
合成
殺菌
0.1 mol·dm-3 KI水溶液
吸光度計 (U-best30、V-530、日本分光.)
Reflector
２．熱量測定
その他
熱電対（T型φ0.127mm、Omega )
温度計（NR-500、NR-TH08、キーエンス）
500 mm
工業的に実用化されている例が
ほとんどない
周波数：100
kHz – 1 MHz
実験室レベル
工業レベル
３．サーモグラフィー
赤外線サーモグラフィー（TVS-110、日本
アビオニクス)
Oscilloscope
スケールアップ
反応場の制御
高効率
Power amplifier
Acrylic pipe
Diameter:70 mm
Signal generator
Frequency:490 kHz
Irradiation time:15 min
反応場の評価
ソノリアクター
研究の目的
0.1 gルミノール+5 g炭酸ナトリウム+1 L水
デジタルカメラ4分露光（D70、ニコン）
５．溶存酸素量
25℃、28℃、31℃で１時間バブリングした
蒸留水
溶存酸素計（DO-55G、東亜DKK)
x
y
超音波を水平と垂直に照射した場合の反応場の評価と効率を求める
４．ルミノール発光
z
Transducer
Reflector
円筒型超音波反応器実物大
結果１ 水平照射
結果２ 垂直照射
（１） I3-濃度の分布
（２） 溶存酸素量依存
4
2
0
0
100
200
300
400
500
z [mm]
0
10
20
30
y [mm]
(a) 水平方向
-3
-3
-30 -20 -10
Average
100
200
300
400
500
z [mm]
(b) 高さ方向
（３） 温度上昇率の分布
（３） サーモグラフィー
（２） 温度上昇率の分布
20
15
z = 450 mm
z = 50 mm
Average
-6
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
-
6
Concentration of I3 ×10 [mol·dm ]
-
8
Average
-6
-6
10
-
Average
12
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Concentration of I3 ×10 [mol·dm ]
-3
Concentration of I3 ×10 [mol·dm ]
14
-
-6
-3
Concentration of I3 ×10 [mol·dm ]
（１） I3-濃度分布
10
5
0
7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8.0
-1
DO value before irradiation [mg·L ]
（４） サーモグラフィー
-3
4
2
0
100
200
300
400
500
z [mm]
8
Average
-1
3
6
6
-3
Irradiation time [min]
Average
6
0
T/t ×10 [K·s ]
8
-1
T/t ×10 [K·s ]
No reflector
Reflector
Transducer
9
12
15
4
2
0
0
100
200
300
400
500
Transducer
z [mm]
0 100 200 300 400 500 mm
3
z [mm]
（４） ルミノール発光
6
9 12 15 min
Irradiation time
結果３ 照射方向の比較
（５） ルミノール発光
反射板
2
0
Vertical
Vertical
Horizontal
Irradiation direction
10
20
5
10
0
25
30
35
40
45
50
Power (electric) [W]
0
55
（a） カロリメトリーとI3-濃度
-1
[mol·J ]
-3
30
-6
15
-10
4
20
Horizontal
Vertical
40
-
6
50
SE ×10
反射板
without reflector
with reflector
8
Concentration of I3 ×10 [mol·dm ]
振動子
10
（２） 入力パワー依存性
Power (calorimetry) [W]
-10
-1
SE ×10 [mol·J ]
（１） SE 値
10
8
Horizontal
Vertical
6
4
2
0
25
30
35
40
45
50
Power (electric) [W]
（b） SE 値
55
振動子
まとめ
１． 円筒型反応器を使用して、水平照射と垂直照射の反応分布と効率を
求めた。
２． 水平照射、垂直照射共に反射板または水面近傍で、ルミノール発光
と大きな温度上昇が観測された。
３． 水平照射と垂直照射は、実験誤差内でほぼ同じ効率であった。
４． 反射板がある場合と反射板がない場合で効率は同じであった。
５． 垂直照射の場合は下部より上部のほうがI3-濃度が高いが、水平照射の
場合は I3-濃度が均一化していた。
６． 溶存酸素量7.4 mg･L-1から8.0 mg･L-1で、I3-の生成量は同じであった。