JP2005235607A - Optical processor - Google Patents

Optical processor Download PDF

Info

Publication number
JP2005235607A
JP2005235607A JP2004043916A JP2004043916A JP2005235607A JP 2005235607 A JP2005235607 A JP 2005235607A JP 2004043916 A JP2004043916 A JP 2004043916A JP 2004043916 A JP2004043916 A JP 2004043916A JP 2005235607 A JP2005235607 A JP 2005235607A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
excimer lamp
sample
light irradiation
excimer
irradiation apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004043916A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Wakahata
康彦 若畑
Bollner Michael
ヴォルナー ミヒャエル
M Braun Andre
エム ブラウン アンドレ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ushio Denki KK, Ushio Inc filed Critical Ushio Denki KK
Priority to JP2004043916A priority Critical patent/JP2005235607A/en
Publication of JP2005235607A publication Critical patent/JP2005235607A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide optical irradiation equipment which is capable of mineralizing a test piece S comprising small-sized organic contaminants, and has a simple structure. <P>SOLUTION: In the optical irradiation equipment using as a light source an excimer lamp (1), a container (10) is filled up with discharging gas for producing excimer molecules by a discharge generated between a pair of electrodes (12, 13) where a dielectric material is interposed, and a test piece (S) comprising organic material is mineralized by irradiation processing passing through thin passages (2, 20) which form portions of the container wall of the excimer lamp (1) too. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明はエキシマランプを使った光照射装置に関する。特に、有機物質を含む水溶性または気体の分析試料を完全酸化分解して無機化する光照射装置に関する。   The present invention relates to a light irradiation apparatus using an excimer lamp. In particular, the present invention relates to a light irradiation apparatus for completely mineralizing a water-soluble or gaseous analysis sample containing an organic substance by oxidative decomposition.

従来から有機物(汚染物質)の酸化分解について、いくつかの方法が提案されており、その多くは光化学反応によるものである。これらの酸化技術は、大型の技術開発であり、ほとんどは生物的処理場における最終ゴミの前段階に、毒性のある汚染水の処理のため開発された。   Conventionally, several methods have been proposed for oxidative decomposition of organic substances (contaminants), many of which are based on photochemical reactions. These oxidation technologies are large-scale technological developments, mostly developed for the treatment of toxic contaminated water, prior to the final waste in biological treatment plants.

また、誘電体バリア放電を利用したエキシマランプを使った光化学反応による酸化技術が存在する。しかしながら、必ずしも満足できる照射処理ができるわけではなかった。
米国特許5173638 特開平1−144560
In addition, there is an oxidation technique based on a photochemical reaction using an excimer lamp using a dielectric barrier discharge. However, satisfactory irradiation treatment has not always been possible.
US Patent 5,173,638 JP-A-1-144560

この発明が解決しようとする課題は、小型で簡単な構造の光照射装置を提供して、有機汚染物質を含む試料を無機化することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a light irradiation device having a small and simple structure and to mineralize a sample containing an organic contaminant.

上記課題を解決するために、この発明の光照射装置は、一対の電極間に誘電体材料を介在させた放電によってエキシマ分子を生成する放電用ガスが容器内に充填されたエキシマランプを光源とした光照射装置において、有機物質を含む試料が、エキシマランプの容器壁の一部を兼ねた細い試料用流路を通過しながら照射処理により無機化されることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a light irradiation apparatus according to the present invention uses an excimer lamp in which a discharge gas for generating excimer molecules by discharge with a dielectric material interposed between a pair of electrodes is filled in a container as a light source. The light irradiation apparatus is characterized in that a sample containing an organic substance is mineralized by irradiation while passing through a thin sample channel that also serves as a part of a container wall of an excimer lamp.

さらに、請求項2の光照射装置は、前記エキシマランプに対する冷却用流路が当該エキシマランプの容器壁の一部に形成されたことを特徴とする。   Furthermore, the light irradiation apparatus according to claim 2 is characterized in that a cooling channel for the excimer lamp is formed in a part of a container wall of the excimer lamp.

さらに、請求項3の光照射装置は、前記エキシマランプは概略円筒形状であって、前記試料用流路は当該エキシマランプの外周壁の一部に形成されたことを特徴とする。   Furthermore, the light irradiation apparatus according to claim 3 is characterized in that the excimer lamp has a substantially cylindrical shape, and the sample channel is formed in a part of an outer peripheral wall of the excimer lamp.

さらに、請求項4の光照射装置は、前記エキシマランプは内側管と外側管を同軸に配置した概略ニ重円筒形状であって、前記試料用流路は当該内側管の内側に形成されたことを特徴とする。   Furthermore, in the light irradiation device according to claim 4, the excimer lamp has a substantially double cylindrical shape in which an inner tube and an outer tube are arranged coaxially, and the sample channel is formed inside the inner tube. It is characterized by.

さらに、請求項5の光照射装置は、前記試料用流路は内部が1mm以下であることを特徴とする。   Furthermore, the light irradiation apparatus according to claim 5 is characterized in that the inside of the sample flow path is 1 mm or less.

本発明の光照射装置は、気体あるいは液体の試料を一方向に連続的に流す条件において、真空紫外線(波長200nm以下の光)によって光化学的に誘発される酸化分解反応を用いて有機物の無機化を行うものである。
この結果、本発明の光照射装置は、補助的な酸化剤または触媒などを添加することなく、エキシマランプからの放射光のみによって処理することができる。特に、局所的に高濃度のOH、HOラジカルを生成できるため、小型の装置によって確実な照射処理を達成できる。
The light irradiation apparatus of the present invention uses a oxidative decomposition reaction that is photochemically induced by vacuum ultraviolet rays (light having a wavelength of 200 nm or less) under the condition that a gas or liquid sample flows continuously in one direction. Is to do.
As a result, the light irradiation apparatus of the present invention can be processed only by the emitted light from the excimer lamp without adding an auxiliary oxidizing agent or catalyst. In particular, since highly concentrated OH and HO 2 radicals can be generated locally, reliable irradiation treatment can be achieved with a small apparatus.

図1は本発明のエキシマ光照射装置と周辺機器の概略構成を示す。
エキシマランプ1には、試料用流路2が内部を貫通しており、冷却手段3と給電装置4が接続している。冷却装置3は、冷却水などの冷却媒体をエキシマランプ1に流してエキシマランプ1の冷却を行っており、また、給電装置4からはエキシマランプ1に対して発光に必要な電力を供給している。また、本発明では、エキシマランプ1、冷却手段3、給電装置4をエキシマ光照射装置としている。
試料用流路2の入力側端部は容器5につながり、ポンプ6によって容器5に内蔵している試料Sを試料用流路2内に吸い上げている。また、ポンプ6は酸素用ボンベ7にもつながり試料用流路2内に酸素を混入させている。従って、試料用流路2の内部には、酸素が混ざった試料Sが連続的に流れることとなり、エキシマランプ1の内部を流過したときに、エキシマランプ1から放射される光、特に真空紫外光の照射を受けることとなる。
光照射を受けた試料Sは、冷却容器8を通過して貯蔵容器9に蓄積される。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an excimer light irradiation apparatus and peripheral devices according to the present invention.
The excimer lamp 1 has a sample flow path 2 passing through the inside thereof, and a cooling means 3 and a power feeding device 4 are connected to each other. The cooling device 3 cools the excimer lamp 1 by flowing a cooling medium such as cooling water through the excimer lamp 1, and supplies power necessary for light emission from the power supply device 4 to the excimer lamp 1. Yes. Moreover, in this invention, the excimer lamp 1, the cooling means 3, and the electric power feeder 4 are used as the excimer light irradiation apparatus.
The input side end of the sample channel 2 is connected to the container 5, and the sample S contained in the container 5 is sucked into the sample channel 2 by the pump 6. The pump 6 is also connected to an oxygen cylinder 7 and oxygen is mixed in the sample flow path 2. Accordingly, the sample S mixed with oxygen continuously flows inside the sample flow path 2, and light emitted from the excimer lamp 1 when flowing through the excimer lamp 1, particularly vacuum ultraviolet rays. You will be irradiated with light.
The sample S that has been irradiated with light passes through the cooling container 8 and accumulates in the storage container 9.

図2は本発明のエキシマ光照射装置と周辺機器の他の構成を示す。
試料用流路2は、酸素用ボンベ7と窒素用ボンベ7’がつながり、酸素用ボンベ7から酸素が水蒸気を飽和させて送られ、窒素用ボンベ7’から試料蒸気が運ばれ、両者が混ざってエキシマランプ1に送られる。エキシマランプ1で照射処理を受けたガスは、直接、ガスクロマトグラフィ、HPLCで分析される。ガスクロマトグラフィには6つの穴を有するバルブが装着されて、測定時にはガスがガスクロマトグラフィに運ばれ、それ以外の時は外部に放出される。また、エキシマランプ1の前後に接続されたバルブからも適宜試料が排出される。
FIG. 2 shows another configuration of the excimer light irradiation apparatus and peripheral devices of the present invention.
In the sample channel 2, the oxygen cylinder 7 and the nitrogen cylinder 7 'are connected, oxygen is sent from the oxygen cylinder 7 with saturated water vapor, the sample vapor is carried from the nitrogen cylinder 7', and both are mixed. Sent to the excimer lamp 1. The gas irradiated with the excimer lamp 1 is directly analyzed by gas chromatography and HPLC. A valve having six holes is attached to the gas chromatography, and the gas is carried to the gas chromatography at the time of measurement, and is discharged outside at other times. The sample is also appropriately discharged from the bulbs connected before and after the excimer lamp 1.

図3は、図1、図2に示したエキシマランプ1の拡大構造を示し、(a)は横断面図、(b)は(a)のA−A断面図を示す。
エキシマランプ1は、2つの円筒状の管を同軸に配置させて、端部に円盤状ガラス部材を溶接させたもので、外側管部10a、内側管部10b、端部10cからなる概略円筒状の放電容器10を構成している。
放電容器10の内部には、放電空間11が形成されて、誘電体材料を介在する放電(いわゆる、誘電体バリア放電)によってエキシマ分子を形成するとともに、このエキシマ分子から真空紫外光を放射する放電用ガス、例えばキセノンガスが封入される。
放電容器10の材質は、誘電体として機能するとともに、真空紫外光を良好透過する材料、例えば合成石英ガラスからなる。
エキシマランプ1は、放電用ガスとしてキセノンガスを充填させた場合に、波長172±12nmの光が発生する。
3 shows an enlarged structure of the excimer lamp 1 shown in FIGS. 1 and 2, wherein (a) is a transverse sectional view and (b) is an AA sectional view of (a).
The excimer lamp 1 has two cylindrical tubes arranged coaxially, and a disc-shaped glass member is welded to the end thereof, and has a substantially cylindrical shape composed of an outer tube portion 10a, an inner tube portion 10b, and an end portion 10c. The discharge vessel 10 is configured.
A discharge space 11 is formed inside the discharge vessel 10 to form excimer molecules by discharge (so-called dielectric barrier discharge) with a dielectric material interposed therebetween, and discharge that emits vacuum ultraviolet light from the excimer molecules. A working gas, such as xenon gas, is enclosed.
The material of the discharge vessel 10 is made of a material that functions as a dielectric and that transmits vacuum ultraviolet light well, such as synthetic quartz glass.
When the excimer lamp 1 is filled with xenon gas as a discharge gas, light having a wavelength of 172 ± 12 nm is generated.

外側管部10aの外面には、第一電極12がほぼ全領域に配置している。この第一電極12は、例えば網形状の光透過性電極であり、放電空間11で発生する放射光が網目を介して放射する。なお、第一電極12について、1本の金属線をシームレスに編んだ構成にすると、放電容器10との密着性が増し発光効率を高めることができる。   On the outer surface of the outer tube portion 10a, the first electrode 12 is disposed in almost the entire region. The first electrode 12 is, for example, a mesh-shaped light transmissive electrode, and radiated light generated in the discharge space 11 is radiated through the mesh. If the first electrode 12 has a configuration in which one metal wire is knitted seamlessly, the adhesion with the discharge vessel 10 is increased and the luminous efficiency can be increased.

内側管部10bの外面(放電空間11と反対面)には、試料S(処理物)が流過する試料用流路20と冷却用流路30が形成されている。試料用流路20は、放電容器10の壁の一部分、具体的に内側管部10bを兼ねて形成しており、放電空間11からの放射光が効率的に光照射できる構成になっている。
冷却用流路30は、内側管部10bの内部の貫通空間に挿入されたパイプ状のものであり、放電容器10と同軸に形成される。
また、冷却用流路30は、図1、図2に示した冷却手段3に接続しており、水などの冷却媒体が内部を流れる構造になっている。さらに、冷却用流路30は、例えば金属線からなる他方の電極13が内部を貫通するように配置している。この場合は冷却媒体も導電体として機能することで電極の役割を果たす。
A sample channel 20 and a cooling channel 30 through which the sample S (processed material) flows are formed on the outer surface of the inner tube portion 10b (the surface opposite to the discharge space 11). The sample channel 20 is formed so as to also serve as a part of the wall of the discharge vessel 10, specifically, the inner tube portion 10 b, and is configured to efficiently radiate light emitted from the discharge space 11.
The cooling flow path 30 is a pipe-like shape inserted into the through space inside the inner tube portion 10 b and is formed coaxially with the discharge vessel 10.
Further, the cooling flow path 30 is connected to the cooling means 3 shown in FIGS. 1 and 2, and has a structure in which a cooling medium such as water flows inside. Furthermore, the cooling flow path 30 is arranged so that the other electrode 13 made of, for example, a metal wire penetrates the inside. In this case, the cooling medium also functions as an electric conductor to serve as an electrode.

第一電極12と第二電極13は、図1に示した給電装置4に接続されており、給電装置4から発光に必要な所定の電力が供給されると、放電空間11内部でエキシマ分子が生成してエキシマ発光が生じる。
因みに、電流の流れは、給電装置4→第一電極12→放電容器10の外側管部10a→放電空間11→放電容器10の内側管部10b→試料用流路20→冷却用流路30→第二電極13→給電装置4となり、交流電流が印加された場合は、極性が反転して逆の経路も形成される。
エキシマランプ1は、一例をあげると、1kW以下の電気入力であり、より具体的には10W〜150Wが好ましい。
The first electrode 12 and the second electrode 13 are connected to the power feeding device 4 shown in FIG. 1, and when predetermined power necessary for light emission is supplied from the power feeding device 4, excimer molecules are generated inside the discharge space 11. Excimer emission occurs.
Incidentally, the current flow is as follows: power supply device 4 → first electrode 12 → outer tube portion 10a of discharge vessel 10 → discharge space 11 → inner tube portion 10b of discharge vessel 10 → sample channel 20 → cooling channel 30 → When the second electrode 13 is changed to the power feeding device 4 and an alternating current is applied, the polarity is reversed and a reverse path is formed.
For example, the excimer lamp 1 has an electric input of 1 kW or less, and more specifically, 10 W to 150 W is preferable.

図4はエキシマランプ1の他の構造を示す。
図3で紹介したエキシマランプとは、試料用流路20の構造が異なり、その他の構造は基本的に同じである。
試料用流路2は、放電容器10の内部空間(内側管で形成される空間であって、放電空間11ではない)において、放電容器10の外壁(内側管)に沿って螺旋状の形成されている。具体的には、パイプ状の冷却用流路30の外周面に仕切り壁21を螺旋状に溶着形成して、試料Sが螺旋状に旋回しながら流過する構造となっている。
FIG. 4 shows another structure of the excimer lamp 1.
The excimer lamp introduced in FIG. 3 is different from the excimer lamp in the structure of the sample channel 20, and the other structures are basically the same.
The sample channel 2 is formed in a spiral shape along the outer wall (inner tube) of the discharge vessel 10 in the inner space of the discharge vessel 10 (a space formed by the inner tube, not the discharge space 11). ing. Specifically, the partition wall 21 is spirally welded and formed on the outer peripheral surface of the pipe-shaped cooling flow path 30 so that the sample S flows while spirally turning.

図5はエキシマランプ1の他の構造を示す。
図3、図4に示したエキシマランプと試料用流路2の構造、冷却用流路の構造、および第一電極、第二電極の形態などが異なっている。
試料用流路20は、放電容器10の外周(外側管の外周)に形成されており、光処理効率を高めるために図4と同様に螺旋形状を有している。冷却水用流路14は、放電容器10及び試料用流路2の全体を覆うように形成されている。
なお、本実施例において第一の電極は、反射機能を持たせるために面状金属部材であることが望ましい。放電空間11からの放射光を第一の電極13で反射させて処理効率を高めることができるからである。
また、試料用流路20は螺旋形状でなくてもかまわない。
FIG. 5 shows another structure of the excimer lamp 1.
The structures of the excimer lamp and the sample channel 2 shown in FIGS. 3 and 4, the structure of the cooling channel, and the forms of the first electrode and the second electrode are different.
The sample channel 20 is formed on the outer periphery of the discharge vessel 10 (the outer periphery of the outer tube), and has a spiral shape as in FIG. 4 in order to increase the light processing efficiency. The cooling water channel 14 is formed so as to cover the entire discharge vessel 10 and the sample channel 2.
In the present embodiment, the first electrode is preferably a planar metal member in order to have a reflecting function. This is because the processing efficiency can be increased by reflecting the radiated light from the discharge space 11 by the first electrode 13.
Further, the sample channel 20 does not have to be a spiral shape.

図6はエキシマランプ1の他の構造を示す。
この構造は、図4に示した構造と図5に示した構造を組み合わせたものであり、試料Sは放電容器10の内部の貫通空間を流過した後に放電容器10の外周面を流過する構造となっている。なお、いずれの流路においても処理効率の観点から螺旋構造を採用することが好ましいが、螺旋構造に限定されるわけではない。
この構造によれば、放電空間から放射される真空紫外光を効果的に利用することができるため、光処理効率が格段に向上する利点を有する。
FIG. 6 shows another structure of the excimer lamp 1.
This structure is a combination of the structure shown in FIG. 4 and the structure shown in FIG. 5, and the sample S flows through the outer peripheral surface of the discharge vessel 10 after flowing through the through space inside the discharge vessel 10. It has a structure. In any channel, it is preferable to adopt a spiral structure from the viewpoint of processing efficiency, but the flow path is not limited to the spiral structure.
According to this structure, since the vacuum ultraviolet light radiated from the discharge space can be used effectively, there is an advantage that the light processing efficiency is remarkably improved.

図7はエキシマランプ1の他の構造を示す。
図3〜図6に示したエキシマランプが概略円筒状であるのに対し、図7に示すエキシマランプは概略平板形状である点で異なっている。
第一電極12と第ニ電極13は放電容器10の外面に設けられており、第一電極12と放電容器10の間には試料用流路20が形成されている。試料用流路2は、例えば渦巻き状に形成されており、外周の一部から流入された後、渦巻きに沿って中心まで導かれて、その後外方に排出される構造になっている。
この構造によれば、処理物の被照射面積に対する試料用流路の容積を最大にすることが可能となる。
FIG. 7 shows another structure of the excimer lamp 1.
The excimer lamp shown in FIGS. 3 to 6 is substantially cylindrical, but the excimer lamp shown in FIG. 7 is different in that it has a substantially flat plate shape.
The first electrode 12 and the second electrode 13 are provided on the outer surface of the discharge vessel 10, and a sample flow channel 20 is formed between the first electrode 12 and the discharge vessel 10. The sample channel 2 is formed in, for example, a spiral shape, and has a structure in which it is introduced from a part of the outer periphery, guided to the center along the spiral, and then discharged outward.
According to this structure, it is possible to maximize the volume of the sample channel with respect to the irradiated area of the processing object.

図8はエキシマランプ1の他の構造を示す。
この図に示すエキシマランプ1も平板形状であり、(a)に示す構造を積み重ねて(b)に示す構造のものとなる。なお、図7に示すものが渦巻き型の試料流路であるのに対し、この図に示す試料流路は蛇行する構造である。
FIG. 8 shows another structure of the excimer lamp 1.
The excimer lamp 1 shown in this figure also has a flat plate shape, and the structure shown in FIG. In addition, what is shown in FIG. 7 is a spiral sample channel, whereas the sample channel shown in this figure has a meandering structure.

上記実施例の全てにおいて、液体または気体からなる試料S(処理物)は、試料用流路(2、20)を通過する間にエキシマランプ1から放射される真空紫外光を受けることになり、これにより有機物質を含む試料Sは完全に無機化される。
特に、本発明の構造によれば、試料がエキシマランプの中を一度通り抜けるだけで、有機物質の完全無機化を達成することができる。また、本発明の光照射装置によれば、局所的に高濃度のOH、HOラジカルを生成できるため、補助的な酸化剤や触媒の添加を必要としない。
In all of the above embodiments, the sample S (processed product) made of liquid or gas receives the vacuum ultraviolet light emitted from the excimer lamp 1 while passing through the sample flow path (2, 20). Thereby, the sample S containing an organic substance is completely mineralized.
In particular, according to the structure of the present invention, it is possible to achieve complete mineralization of an organic substance only by passing a sample once through an excimer lamp. Further, according to the light irradiation device of the present invention, it is possible to produce a high local concentration of OH, HO 2 radical, do not require the addition of supplemental oxidant and catalyst.

本発明の光照射装置においては、試料用流路は、少なくともエキシマ光の照射を受ける領域において幅1mm以下であることが望ましい。上記のように、局所的に高濃度のOH、HOラジカルを生成させて効率良く反応させるためである。
また、試料用流路2は、例えば、上記のように螺旋構造とすることで、試料を乱流化あるいは乱流化を促進させる構造とすることが望ましい。
また、試料用流路2は、試料が液体である場合において、光照射前に酸素または空気などの気体の泡を混入させることが好ましく、また、試料が気体である場合において、水蒸気を混入させることが好ましいい。これらにより、試料の輸送量を増加できるからである。
また、本発明の光照射による有機物の無機化処理は、圧力が6bar以下、より好ましくは1bar以下の減圧下で行なうことが好ましい。
そして、少なくとも500ppm Cの濃度までの処理物について完全に無機化することができる。また、体積比10%以下の有機物を含む気体の処理物を完全に無機化することができる。
In the light irradiation apparatus of the present invention, it is desirable that the sample channel has a width of 1 mm or less in at least a region that receives the excimer light irradiation. As described above, this is because local high-concentration OH and HO 2 radicals are generated and reacted efficiently.
Further, it is desirable that the sample flow channel 2 has a spiral structure as described above, for example, to make the sample turbulent or promote turbulent flow.
The sample channel 2 is preferably mixed with gas bubbles such as oxygen or air before light irradiation when the sample is liquid, and is mixed with water vapor when the sample is gas. It is preferable. This is because the transport amount of the sample can be increased.
Moreover, it is preferable to perform the mineralization process of the organic substance by light irradiation of the present invention under a reduced pressure of 6 bar or less, more preferably 1 bar or less.
Then, the treated product up to a concentration of at least 500 ppm C can be completely mineralized. In addition, it is possible to completely mineralize a gas processed product containing an organic substance having a volume ratio of 10% or less.

また、本発明の光照射処理によれば、炭化水素を完全無機化することで二酸化炭素と水が生成できる。また、塩素の化合した有機物を無機化することで塩酸が生成できる。このように、相当する置換基に由来する無機酸を生成することができる。   Further, according to the light irradiation treatment of the present invention, carbon dioxide and water can be generated by completely mineralizing the hydrocarbon. Moreover, hydrochloric acid can be produced by mineralizing organic compounds combined with chlorine. In this way, an inorganic acid derived from the corresponding substituent can be generated.

なお、エキシマランプは、誘電体バリア放電ランプとも称するが、単一波長の真空紫外光を強く放射するという、従来の低圧水銀ランプや高圧放電ランプにはない優れた特徴を有している。
単一波長の光は、放電容器内の封入ガスによって決まり、上記のようにキセノンガス(Xe)の場合は波長172nmの光、アルゴンガス(Ar)と塩素ガス(CL)の場合は波長175nmの光、クリプトン(Kr)と沃素(I)の場合は波長191nmの光、アルゴン(Ar)とフッ素(F)の場合は波長193nmの光、クリプトン(Kr)と臭素(Br)の場合は波長207nmの光、クリプトン(Kr)と塩素(CL)の場合は波長222nmの光を放射する。さらに、必要に応じて瞬時(1秒以内)に点滅点灯できるという特徴も有する。
The excimer lamp is also referred to as a dielectric barrier discharge lamp, and has an excellent feature that does not exist in conventional low-pressure mercury lamps or high-pressure discharge lamps.
The light of a single wavelength is determined by the sealed gas in the discharge vessel. As described above, the light of wavelength 172 nm is used for xenon gas (Xe), and the wavelength of 175 nm is used for argon gas (Ar) and chlorine gas (CL). Light, light with a wavelength of 191 nm for krypton (Kr) and iodine (I), light with a wavelength of 193 nm for argon (Ar) and fluorine (F), wavelength of 207 nm for krypton (Kr) and bromine (Br) In the case of krypton (Kr) and chlorine (CL), light having a wavelength of 222 nm is emitted. Further, it has a feature that it can be blinked and lighted instantaneously (within 1 second) as necessary.

エキシマ発光のために、給電装置からエキシマランプに供給する電圧波形は、正弦波に限定されるものではなく、パルス波形であってもかまわない。この場合、パルスを連続的に供給するのではなく、間隔(休止期間)を設けるパルス波形が発光効率の点で好ましく、また、パルス波形は急峻な立ちあがり波形で印加することが望ましい。これは急峻な立ち上がり波形の電圧を印加すると、正弦波電圧のような緩やかな電圧を印加する場合に比べて、放電容器内のガスそのものに直接電圧を印加するような状態に近づくためであり、また、休止期間を設けることは一度生成したエキシマ分子を破壊させないためである。   The voltage waveform supplied from the power supply device to the excimer lamp for excimer light emission is not limited to a sine wave, and may be a pulse waveform. In this case, instead of continuously supplying pulses, a pulse waveform providing an interval (rest period) is preferable in terms of light emission efficiency, and the pulse waveform is preferably applied in a steep rising waveform. This is because applying a voltage having a steep rising waveform approaches a state in which a voltage is directly applied to the gas itself in the discharge vessel as compared to applying a gentle voltage such as a sine wave voltage. The rest period is provided so that excimer molecules once generated are not destroyed.

図3に示した構造のエキシマランプを使って下記実験例1、実験例2を行った。
エキシマランプは、放電容器10の全長は140mm、外径は14mmである。試料用流路20は、放電容器10の壁の一部と冷却用流路30によって仕切られた空間として形成されるものであり、その隙間は0.5mm、断面積は5.5mmの管形状である。第一電極12と第ニ電極13に印加される電圧は、5kV、250kHzの正弦波である。
Experimental Example 1 and Experimental Example 2 below were performed using the excimer lamp having the structure shown in FIG.
The excimer lamp has a discharge vessel 10 with a total length of 140 mm and an outer diameter of 14 mm. The sample channel 20 is formed as a space partitioned by a part of the wall of the discharge vessel 10 and the cooling channel 30, and the gap is 0.5 mm and the cross-sectional area is 5.5 mm 2 . Shape. The voltage applied to the first electrode 12 and the second electrode 13 is a sine wave of 5 kV and 250 kHz.

実験例1は、試料として60ppmCの2,4-Dichlorophenolを使い、試料中に酸素を飽和溶解させた。試料の流量は0.5mリットル/分であり、エキシマランプは入力電力50Wで点灯させた。
この結果、TOC分析器でCO2分析したところ炭素の無機化度98%以上、イオンクロマトグラフイーで分析したところ塩素の分離度98%以上であった。
In Experimental Example 1, 60 ppmC of 2,4-Dichlorophenol was used as a sample, and oxygen was saturatedly dissolved in the sample. The flow rate of the sample was 0.5 ml / min, and the excimer lamp was turned on with an input power of 50 W.
As a result, CO2 analysis with a TOC analyzer revealed a carbon mineralization degree of 98% or more, and analysis with ion chromatography revealed a chlorine separation degree of 98% or more.

実施例2は、試料として80ppmCの2,4-Dichlorophenolを使い、試料中に酸素を飽和溶解させた。この場合の流量は0.4mリットル/分であり、エキシマランプは入力電力50Wで点灯させた。
この結果、TOC分析器でCO2分析したところ炭素の無機化度98%以上、イオンクロマトグラフイーで分析したところ塩素の分離度98%以上であって。
つまり、実験例1、実験例2の両事例で、TOC、TOXの値は、誤差の再現不可能な範囲にまで減少できた。
In Example 2, 80 ppmC 2,4-Dichlorophenol was used as a sample, and oxygen was saturatedly dissolved in the sample. The flow rate in this case was 0.4 ml / min, and the excimer lamp was turned on with an input power of 50 W.
As a result, CO2 analysis with a TOC analyzer revealed a carbon mineralization degree of 98% or more, and analysis with ion chromatography revealed a chlorine separation degree of 98% or more.
That is, in both cases of Experimental Example 1 and Experimental Example 2, the values of TOC and TOX could be reduced to a range where the error could not be reproduced.

次に、図4に示した構造のエキシマランプを使って下記実験例3を行った。
試料用流路20は、螺旋状に形成されて、その隙間は0.5mm、断面積は2.1mmである。第一電極12と第ニ電極13に印加される電圧は、5kV、250kHzの正弦波である。
Next, Experimental Example 3 below was performed using an excimer lamp having the structure shown in FIG.
The sample channel 20 is formed in a spiral shape with a gap of 0.5 mm and a cross-sectional area of 2.1 mm 2 . The voltage applied to the first electrode 12 and the second electrode 13 is a sine wave of 5 kV and 250 kHz.

実験例3は、試料として過剰のEDTA(20ppmC)を含むCd{EDTA}2- (2ppm Cd2+)水溶液を使い、この場合の流量は0.5mリットル/分であり、エキシマランプは入力電力50Wで点灯させた。
この結果、ASV(Anodic Stripping Voltametry)で分析したところカドミウムの分離度99%以上であった。また、ASVにおける、原液の完全に抑圧された信号は、単一流下の方式において真空紫外線の照射により、完全に回復した。
In Example 3, a Cd {EDTA} 2− (2 ppm Cd 2+ ) aqueous solution containing excess EDTA (20 ppmC) was used as a sample. In this case, the flow rate was 0.5 ml / min. It was lit at 50W.
As a result, when analyzed by ASV (Anodic Stripping Voltametry), the separation degree of cadmium was 99% or more. In addition, the completely suppressed signal of the stock solution in ASV was completely recovered by irradiation with vacuum ultraviolet rays in a single flow system.

次に、図5に示した構造のエキシマランプを使った実験例4を行った。
試料用流路20sは、螺旋状に形成されて、その隙間は0.5mm、断面積は2.6mmである。第一電極12と第ニ電極13に印加される電圧は、5kV、250kHzの正弦波である。
Next, Experimental Example 4 using an excimer lamp having the structure shown in FIG. 5 was performed.
The sample channel 20s is formed in a spiral shape, and the gap is 0.5 mm and the cross-sectional area is 2.6 mm 2 . The voltage applied to the first electrode 12 and the second electrode 13 is a sine wave of 5 kV and 250 kHz.

実施例4は、試料として、170ppmCの2,4-Dichlorophenolを使い、試料の中に酸素を飽和溶解させた。この場合の流量は0.5mリットル/分であり、エキシマランプは入力電力50Wで点灯させた。
この結果、TOC分析器でCO2を分析したところ、炭素の無機化度98%以上であり、イオンクロマトグラフイーで分析したところ塩素の分離度98%以上であった。
In Example 4, 170 ppmC 2,4-Dichlorophenol was used as a sample, and oxygen was saturatedly dissolved in the sample. The flow rate in this case was 0.5 ml / min, and the excimer lamp was turned on with an input power of 50 W.
As a result, when CO2 was analyzed with a TOC analyzer, the degree of mineralization of carbon was 98% or more, and when analyzed by ion chromatography, the degree of separation of chlorine was 98% or more.

次に、図6に示した構造のエキシマランプを使って実験例5を行った。
印加された電圧は5kV、周波数250kHzである。
Next, Experimental Example 5 was performed using an excimer lamp having the structure shown in FIG.
The applied voltage is 5 kV and the frequency is 250 kHz.

実施例5は、試料として、230ppmCの2,4-Dichlorophenolを使い、試料の中に酸素を飽和溶解させた。この場合の流量は0.5mリットル/分であり、エキシマランプは入力電力50Wで点灯させた。
この結果、TOC分析器でCO2を分析したところ、炭素の無機化度98%以上であり、イオンクロマトグラフイーで分析したところ塩素の分離度98%以上であった。
In Example 5, 230 ppmC 2,4-Dichlorophenol was used as a sample, and oxygen was saturatedly dissolved in the sample. The flow rate in this case was 0.5 ml / min, and the excimer lamp was turned on with an input power of 50 W.
As a result, when CO2 was analyzed with a TOC analyzer, the degree of mineralization of carbon was 98% or more, and when analyzed by ion chromatography, the degree of separation of chlorine was 98% or more.

本発明のエキシマ光照射装置と周辺機器の概略構成を示す。The schematic structure of the excimer light irradiation apparatus of this invention and a peripheral device is shown. 本発明のエキシマ光照射装置と周辺機器の他の構成を示す。The other structure of the excimer light irradiation apparatus of this invention and a peripheral device is shown. 本発明のエキシマランプの拡大構造を示す。The expansion structure of the excimer lamp of this invention is shown. 本発明のエキシマランプの拡大構造を示す。The expansion structure of the excimer lamp of this invention is shown. 本発明のエキシマランプの拡大構造を示す。The expansion structure of the excimer lamp of this invention is shown. 本発明のエキシマランプの拡大構造を示す。The expansion structure of the excimer lamp of this invention is shown. 本発明のエキシマランプの拡大構造を示す。The expansion structure of the excimer lamp of this invention is shown. 本発明のエキシマランプの拡大構造を示す。The expansion structure of the excimer lamp of this invention is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1 エキシマランプ
2 試料用流路
3 冷却手段
4 給電手段
10 放電容器
11 放電空間
12 第一電極
13 第二電極
20 試料用流路
30 冷却用流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Excimer lamp 2 Sample flow path 3 Cooling means 4 Power supply means 10 Discharge vessel 11 Discharge space 12 First electrode 13 Second electrode 20 Sample flow path 30 Cooling flow path

Claims (5)

一対の電極間に誘電体材料を介在させた放電によってエキシマ分子を生成する放電用ガスが容器内に充填されたエキシマランプを光源とした光照射装置において、
有機物質を含む試料が、エキシマランプの容器壁の一部を兼ねた細い試料用流路を通過しながら照射処理により無機化されることを特徴とする光照射装置。
In a light irradiation apparatus using an excimer lamp filled with a discharge gas for generating excimer molecules by discharge with a dielectric material interposed between a pair of electrodes in a container,
A light irradiation apparatus characterized in that a sample containing an organic substance is mineralized by irradiation treatment while passing through a thin sample channel that also serves as a part of a container wall of an excimer lamp.
前記エキシマランプに対する冷却用流路が、当該エキシマランプの容器壁の一部に形成されたことを特徴とする請求項1の光照射装置。   2. The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein a cooling channel for the excimer lamp is formed in a part of a container wall of the excimer lamp. 前記エキシマランプは概略円筒形状であって、前記試料用流路は当該エキシマランプの外周壁の一部に形成されたことを特徴とする請求項1の光照射装置。   2. The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the excimer lamp has a substantially cylindrical shape, and the sample channel is formed in a part of an outer peripheral wall of the excimer lamp. 前記エキシマランプは内側管と外側管を同軸に配置した概略ニ重円筒形状であって、前記試料用流路は当該内側管の内側に形成されたことを特徴とする請求項1の光照射装置。   2. The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the excimer lamp has a substantially double cylindrical shape in which an inner tube and an outer tube are coaxially arranged, and the sample channel is formed inside the inner tube. . 前記試料用流路は、内部が1mm以下であることを特徴とする請求項1の光照射装置。
The light irradiation apparatus according to claim 1, wherein the sample channel has an inside of 1 mm or less.
JP2004043916A 2004-02-20 2004-02-20 Optical processor Withdrawn JP2005235607A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004043916A JP2005235607A (en) 2004-02-20 2004-02-20 Optical processor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004043916A JP2005235607A (en) 2004-02-20 2004-02-20 Optical processor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005235607A true JP2005235607A (en) 2005-09-02

Family

ID=35018334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004043916A Withdrawn JP2005235607A (en) 2004-02-20 2004-02-20 Optical processor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005235607A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015098927A1 (en) * 2013-12-25 2015-07-02 株式会社ニコン Calcium fluoride member, method for producing same, and method for pressure-bonding calcium fluoride crystal
JP2016146295A (en) * 2015-02-09 2016-08-12 株式会社オーク製作所 Excimer lamp
JP2017059324A (en) * 2015-09-14 2017-03-23 株式会社オーク製作所 Ultraviolet radiation device
KR101734900B1 (en) * 2015-09-14 2017-05-24 한국기초과학지원연구원 Surface wave plasma applicator for efficient electromagnetic wave propagation
CN113555272A (en) * 2020-08-28 2021-10-26 优志旺电机株式会社 Excimer lamp and light irradiation apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015098927A1 (en) * 2013-12-25 2015-07-02 株式会社ニコン Calcium fluoride member, method for producing same, and method for pressure-bonding calcium fluoride crystal
US10458042B2 (en) 2013-12-25 2019-10-29 Nikon Corporation Calcium fluoride member, method for producing same, and method for pressure-bonding calcium fluoride crystal
JP2016146295A (en) * 2015-02-09 2016-08-12 株式会社オーク製作所 Excimer lamp
JP2017059324A (en) * 2015-09-14 2017-03-23 株式会社オーク製作所 Ultraviolet radiation device
KR101734900B1 (en) * 2015-09-14 2017-05-24 한국기초과학지원연구원 Surface wave plasma applicator for efficient electromagnetic wave propagation
CN113555272A (en) * 2020-08-28 2021-10-26 优志旺电机株式会社 Excimer lamp and light irradiation apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ma et al. Plasma-assisted advanced oxidation process by a multi-hole dielectric barrier discharge in water and its application to wastewater treatment
KR100932377B1 (en) Method of water purification using high density underwater plasma torch
US9352984B2 (en) Fluid treatment using plasma technology
KR100924649B1 (en) Generator and method of high desity underwater plasma torch
US20020089275A1 (en) Dielectric barrier discharge-driven (V)UV light source for fluid treatment
JPH0899082A (en) Treating device for flowable body by ultraviolet ray
Oppenländer Mercury-free sources of VUV/UV radiation: application of modern excimer lamps (excilamps) for water and air treatment
KR100581746B1 (en) System for treating water
KR20110109111A (en) Apparatus and method for treating water by using plasma gun
JP2010137212A (en) Apparatus for generating plasma
US6858988B1 (en) Electrodeless excimer UV lamp
JP2010194379A (en) Water treatment apparatus
JP2005235607A (en) Optical processor
US20030124042A1 (en) Method for separating each substance from mixed gas containing plural substances and apparatus thereof
JPS6146290A (en) Fluid treating apparatus
US20170144898A1 (en) Device for the Photochemical Treatment of Polluted Water
JP4516251B2 (en) Ultraviolet irradiation device and operation method thereof
JP2004089941A (en) Ultraviolet irradiation apparatus
RU2142915C1 (en) Method of treatment of aqueous media containing organic admixtures
JP2001052653A (en) Ultraviolet ray generating device
KR20010048824A (en) The waterwaste treatment system for simultaneously occurring electrolysis reaction and photooxidation reaction
KR20150030803A (en) method for water treatment using liquid phase plasma reaction
JP2006281005A (en) Apparatus and method for treating water using photocatalyst
WO2023243288A1 (en) Ozone-containing gas generating method and ozone-containing gas generating system
Oppenländer Photochemical Treatment of Water: Comparison of Incoherent Excimer Lamps with a Medium‐Pressure Mercuy Lamp

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20070501