JP5204061B2 - 気液2相流プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
有機フッ素化合物は耐熱性、耐薬品性、界面活性に優れているために、食物がこげつかない鍋、汚れのつかない家具や敷物、撥水加工のレインコート、乳化剤、消火剤等に用いられており、その利便性が高いため、長く用いられてきた。
(1)水中(液中)有機フッ素化合物の分解処理過程で二次処理物発生の問題がある。
(2)環境水の大量処理システムの構築が困難である。
(3)薬液の添加が必要であり、環境水中の有機フッ素化合物分解に向かない。
そこで、発明者らはプラズマを直接作用させることで有機フッ素化合物を分解する技術を開発した。プラズマ法の特徴は、(1)薬液が必要ない、(2)高速分解、(3)2次廃棄物ゼロである。
本発明は、上述したように、バブリングした気体内に放電プラズマを発生する高電圧電源を備えている。本発明に係るプラズマ処理装置の一例としては、後述する図1に示すように、放電プラズマの発生のための電極間に少なくとも一つ以上の誘電体バリアを介することによる、誘電体バリア放電によってプラズマを発生する場合が挙げられる。図1の場合、外側金属電極と内側電極間の外側絶縁管と内側絶縁管が誘電体バリアとして機能する。ここで、図1の場合、高電圧電源は、パルス状の電圧を発生することが好ましい。これにより、液体に流れる電流をパルス状にして導体損を減らし、液体をキャパシティブ・カップリングすることで、液体の高効率処理が可能となる。
(実施例1)
図1を参照する。
図中の符番1は絶縁物の円筒体であり、上下に鍔部1aを有している。前記円筒体1の内側の上部側には、円形状の絶縁物の誘電体2が円筒体1の内面と密接に配置されている。この誘電体2の周縁部には、上下方向に貫通する複数の小穴3が略均等な間隔で設けられている。円筒体1には、該円筒体1と同軸の絶縁物の外側絶縁管4が隣接して設けられ、上下に鍔部4aを有している。外側絶縁管4の内側には、上部が開口したU字状の絶縁管(内側絶縁管)5が配置されている。ここで、外側絶縁管4と内側絶縁管5の外側面とのギャップは、1mmである。
なお、実施例1では、誘電体の材質として絶縁物を用いたが、Al2O3を用いてもよい。また、絶縁物の材質としてAl2O3を用いることができる。
次に、本発明に係る2相流プラズマ処理装置の実施例2を、図3を用いて説明する。但し、図1と同部材は同符番を付して説明を省略する。
図中の符番21は、絶縁物の円筒体を示す。この円筒体21の下部には、中央部に開口部22aが形成された円形状の第1の金属電極22が配置されている。第1の金属電極21の下部には、中央部分に小穴23が開けられた円板状の誘電体24が配置されている。誘電体24の下部には、板状の第2の金属電極25が設けられている。第1の金属電極21と第2の金属電極25は、高電圧電源12を介装したケーブル11により電気的に接続されている。
図4を参照する。図中の符番31,32,33は下部から順に同軸状に隣接して積み重ねられた絶縁物の第1の円筒体,外側絶縁管,絶縁物の第2の円筒体である。第1の円筒体31の下部と第2の円筒体33の上部には、中央部に小穴(図示せず)が開けられた閉止蓋34が夫々配置されている。第1の円筒体31,外側絶縁管32,第2の円筒体33は、ブロア35を介装したガス配管36により閉ループ状に連結されている。なお、図4では、詳細は説明していないが、電極構造は例えば実施例1のような構造となっており、難分解性有機物である有機フッ素化合物、ダイオキシン、農薬、あるいは病原性菌類を含む液体中にガスを小穴(図示せず)を通してバブリングしている。
実施例3によれば、ガスは外部に漏れず、ガスの使用量を減らすことができ、液体を高効率で処理することが可能になる。
図5を参照する。なお、図3と同部材は同符番を付して説明を省略する。
図中の符番41は、液体8が収容される領域Aとガス9が供給される領域Bに誘電体24により区分されたガラス製の容器である。誘電体24の領域A側(図中の左側)の面には第1の金属電極22が配置され、誘電体24の領域B側の面には第2の金属電極25が配置されている。ガス9は、ガス供給管42より領域Bに供給される。本実施例4では、バブル10を流体8とともに横に流して処理することを特徴とする。なお、本実施例では、先に示した実施例1〜3ともに、難分解性有機物である有機フッ素化合物、ダイオキシン、農薬、あるいは病原性菌類を含む液体8中にガスを、小穴を通してバブリングしている。
Claims (4)
- 難分解性有機物を含む液体中にガスをバブリングする気液2相流装置において、
絶縁物の円筒体と、
この円筒体の上部内側に配置され,上下方向に複数の小穴が周縁部に設けられた誘電体と、
前記円筒体と隣接して該円筒体と同軸に設けられた外側絶縁管と、
前記外側絶縁管の内側に配置され、上部が開口したU字状の内側絶縁管と、
前記外側絶縁管の外側に配置された円筒状の外側金属電極と、
前記内側絶縁管の内面に形成された円筒状の内側金属電極と、
前記外側金属電極及び内側金属電極に接続され、パルス状の電圧を発生する高電圧電源とを具備し、
前記円筒体の内側でかつ誘電体の上部の領域、及び前記外側絶縁管と前記内側絶縁管の領域には前記液体が収容され、前記誘電体の小穴から該液体中にガスをバブリングすることにより、前記液体中を上昇するバブルを生じさせるようにし、
前記高圧電源は、前記外側金属電極と前記内側金属電極との間に前記パルス状の電圧を印加することにより誘電体バリア放電による放電プラズマを前記バブル内に発生させることを特徴とする気液2相流プラズマ処理装置。 - 前記ガスが、酸素ガスであることを特徴とする請求項1記載の気液2相流プラズマ処理装置。
- 前記外側金属電極と前記内側金属電極の高さ方向の長さが、10〜100mmであることを特徴とする請求項1または2記載の気液2相流プラズマ処理装置。
- 前記外側金属電極と前記内側金属電極とは、対向して配置されており、前記バブルは、前記外側絶縁管と前記内側絶縁管との間を経て前記液体中を上昇し、その上昇につれて径が大きくなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の気液二相流プラズマ処理装置。
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