JP5294370B2 - 反応活性種を含む水の製造方法および反応活性種を含む水 - Google Patents
反応活性種を含む水の製造方法および反応活性種を含む水 Download PDFInfo
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また、請求項2記載の製造方法は、請求項1記載の製造方法において、微小気泡を発生させる水の電気伝導度を、電解質を加えることで調整することを特徴とする。
また、請求項3記載の製造方法は、請求項1記載の製造方法において、微小気泡を発生させる水のpHを、有機酸および/または無機酸を加えることで調整することを特徴とする。
また、請求項4記載の製造方法は、請求項1記載の製造方法において、反応活性種が水酸基ラジカルであることを特徴とする。
また、本発明の水中における反応活性種の生成方法は、請求項5記載の通り、電気伝導度が100μS/cm以上でpHが5以下の水中に、粒径が50μm以下の微小気泡を発生させた後、少なくとも10秒間、微小気泡を水中で自然浮遊させることにより、自然放置による物理的刺激がない条件下において当該微小気泡をその球形を維持させたまま気液界面に電荷を濃縮させながら縮小させることで反応活性種を生成させることを特徴とする。
また、本発明の酸化対象物の処理方法は、請求項6記載の通り、請求項1記載の製造方法によって製造された反応活性種を含む水の中に酸化対象物を存在せしめ、水中の反応活性種により酸化することを特徴とする。
例えば、特開2003−265938号公報に記載の方法に従って、4気圧の高圧下で空気を電気伝導度が100μS/cm以上でpHが5以下の水中に溶解させた後、これを大気圧に開放することにより生じた溶解空気の過飽和条件から粒径が50μm以下の微小気泡を発生させ、これをビーカーに採取した。なお、水の電気伝導度とpHは硫酸を加えることで調整した。ビーカーにスピントラップ剤であるDMPO(5,5−ジメチル−1−ピロリン−N−オキシド)を加えた後、いっさいの物理的刺激を与えることなく卓上でしばらく静置し、微小気泡を自然浮遊の条件下におくことで、水中に反応活性種を生成させた。以上の方法によって生成させた反応活性種を、電子スピン共鳴法(ESR)により測定した。図2に微小気泡が消滅した後にESRで分析した反応活性種のスペクトルを示す。図2から明らかなように、このスペクトルからは、水酸基ラジカルに特徴的な1:2:2:1の大きさを示す4個のピークが認められ、反応活性種として水酸基ラジカルが生成したことがわかった。水酸基ラジカルは水中における最も強力な酸化剤の一つであるので、この方法によれば、水中に生成させた水酸基ラジカルを利用して、様々な化学物質を酸化分解できることがわかった。
自体公知の微小気泡発生装置(必要であれば特開2003−265938号公報を参照のこと)を使用して、5Lの容器に満たしたフェノールを1.5mMの濃度で添加した電気伝導度が100μS/cm以上でpHが5以下の水中に、粒径が50μm以下の微小気泡を発生させた。なお、水の電気伝導度とpHは硝酸を加えることで調整した。供給した気体は空気であり、その供給量は約2L/分とした。発生した微小気泡の平均粒径は約10μm、気泡群の濃度は約2000個/Lであった。微小気泡を連続的に発生させる都合上、ポンプは駆動させ続けたが、循環量は8L/分程度とし、容器中に放出されている微小気泡の50%以上は、最低でも10秒間はポンプの駆動に伴う物理的刺激を受けることのない自然浮遊の条件下においた。微小気泡発生装置を作動させた後、水中に添加したフェノールの濃度がどのように変化するかを調べた結果を図3に示す。図3から明らかなように、微小気泡発生装置を3時間作動させることにより、フェノールを約30%分解することができた。また、これとともに、フェノールの分解中間物質であるベンゾキノンの他、ギ酸やシュウ酸などの生成を認めた。以上の結果は、実施例1で示したように、微小気泡が自然浮遊の過程で球形を維持しながら縮小し、消滅する瞬間に高濃度に濃縮した電荷がその濃縮の要因である界面を喪失することにより、超高電場として蓄えられた電荷エネルギーが瞬時に開放されることで、反応活性種として水酸基ラジカルが生成し、生成した水酸基ラジカルがフェノールを酸化分解したことによるものと考えられた。なお、水の電気伝導度が100μS/cm未満の場合や、pHが5よりも大きい場合には、フェノールの分解は起こらなかった。
Claims (6)
- 電気伝導度が100μS/cm以上でpHが5以下の水中に、粒径が50μm以下の微小気泡を発生させた後、少なくとも10秒間、微小気泡を水中で自然浮遊させることにより、自然放置による物理的刺激がない条件下において当該微小気泡をその球形を維持させたまま気液界面に電荷を濃縮させながら縮小させることで反応活性種を生成させることを特徴とする反応活性種を含む水の製造方法。
- 微小気泡を発生させる水の電気伝導度を、電解質を加えることで調整することを特徴とする請求項1記載の製造方法。
- 微小気泡を発生させる水のpHを、有機酸および/または無機酸を加えることで調整することを特徴とする請求項1記載の製造方法。
- 反応活性種が水酸基ラジカルであることを特徴とする請求項1記載の製造方法。
- 電気伝導度が100μS/cm以上でpHが5以下の水中に、粒径が50μm以下の微小気泡を発生させた後、少なくとも10秒間、微小気泡を水中で自然浮遊させることにより、自然放置による物理的刺激がない条件下において当該微小気泡をその球形を維持させたまま気液界面に電荷を濃縮させながら縮小させることで反応活性種を生成させることを特徴とする水中における反応活性種の生成方法。
- 請求項1記載の製造方法によって製造された反応活性種を含む水の中に酸化対象物を存在せしめ、水中の反応活性種により酸化することを特徴とする酸化対象物の処理方法。
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