WO2011025069A1 - アンモニア及びアンモニウム化合物の製造方法 - Google Patents

アンモニア及びアンモニウム化合物の製造方法 Download PDF

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大成博文
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株式会社ナノプラネット研究所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/21—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams with submerged injectors, e.g. nozzles, for injecting high-pressure jets into a large volume or into mixing chambers
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    • B01F25/51—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle in which the mixture is circulated through a set of tubes, e.g. with gradual introduction of a component into the circulating flow
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    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/022—Preparation of aqueous ammonia solutions, i.e. ammonia water

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing ammonia, and more particularly to a method for producing ammonia and an ammonium compound that are effective for plant cultivation from microbubble-containing water containing nitrogen gas.
  • a method for producing ammonia using hydrogen ions generated by the decomposition of water or / and the reaction of hydrogen to produce ammonia, and nitrogen gas and hydrogen gas having a diameter of 10 to 50 ⁇ m at normal pressure when generated in water.
  • the present invention relates to a method for producing ammonia.
  • microbubbles generated and dispersed in water are bubbles with a diameter of several tens of ⁇ m or less, which are quite unstable, increase the negative potential in the process of contraction, generate a light emission phenomenon, and jump at the center High energy is generated.
  • a method of rotating a gas-liquid two-phase fluid at an extremely high speed is known. JP 2000-447 A JP 2002-85949 A JP 2003-205228 A International Publication No. 2006/076843 Pamphlet
  • microbubbles have a small buoyancy due to their small particle size and are difficult to ascend.Therefore, they have a long residence time in water. It reaches. At that time, various energy such as negative potential increase, high pressure, high temperature, and light emission is generated due to the concentration of energy accompanying the contraction. Conventionally, some free radicals generated by the energy are used for cleaning and sterilization, but are not so often used for other applications. As a result of diligent research, the present inventor has found that the energy can be used for, for example, fixing nitrogen in the air, that is, reproducing ammonia synthesis by the Harbor Bosch method (1913). Therefore, the present invention provides a method for producing a compound by chemical synthesis reaction including ammonia synthesis based on this discovery.
  • the present invention is a method for producing ammonia and an ammonium compound having the following constitution or a method for producing various compounds.
  • a method for producing ammonia and an ammonium compound having the following constitution or a method for producing various compounds.
  • the ammonia gas is produced by reacting hydrogen ions or / and hydrogen generated by the decomposition of the nitrogen gas and water by the above.
  • a high-temperature energy is generated, and the hydrogen gas or / and hydrogen generated by decomposition of the nitrogen gas and water by the energy react to generate ammonia, and the generated ammonia becomes an ammonium salt aqueous solution.
  • a method for producing an ammonium compound [4] By generating nitrogen gas-containing microbubbles having a diameter of 10 to 50 ⁇ m at normal pressure when microbubbles are generated in a weakly acidic water such as a heated dilute hydrochloric acid solution or dilute sulfuric acid aqueous solution, the microbubbles then shrink.
  • a process for producing an ammonium compound In the process, high-pressure and high-temperature energy is generated, and the hydrogen gas or / and hydrogen generated by decomposition of the nitrogen gas and water by the energy react to generate ammonia, and the generated ammonia is converted into an ammonium salt aqueous solution.
  • a process for producing an ammonium compound In the method described in [3] or [4] above, microbubbles are generated in weakly acidic water such as dilute hydrochloric acid or dilute sulfuric acid, so that the generated alkaline ammonia water is immediately absorbed by the weakly acidic water. It is summed and repeated in order to obtain ammonium compound-containing water such as high-concentration ammonium chloride water or ammonium sulfate water.
  • a method for promoting cultivation of a plant characterized in that the ammonia or ammonium compound-containing water obtained by the method according to any one of [1] to [6] is used as water for plant cultivation.
  • [8] Process of generating mixed gas microbubbles containing a mixed gas composed of an A element-containing gas and a B element-containing gas having a diameter of 10 to 50 ⁇ m at normal pressure when generated in a liquid, and then the mixed microbubbles contract A method for producing a compound comprising an A element and a B element, wherein high-pressure and high-temperature energy is generated and the A element gas and B element gas react with each other to generate an AB compound.
  • Examples of the A element and B element include H 2 , N 2 , O 2 , O 3, and Cl 2 , and examples of the AB compound include NH 3 , NO, and HCl.
  • the mixed gas which consists of X compound containing gas and Y compound containing gas can be made to react directly in a liquid, and an XY compound can be produced
  • Examples of the X compound and Y compound include CO 2 , NH 3 , NO 2 , HCl 2, and CH 4.
  • Examples of the XY compound include HCOOH, HCHO, NH 4 Cl, HNO 3 , and CH 3 OH. Is mentioned.
  • Microbubble-containing water is added to a container body having a bottomed cylindrical space and a part of the inner wall circumferential surface of the bottomed cylindrical space in a direction tangential to the inner wall circumferential surface.
  • a gas composed of a pressurized liquid inlet, a gas inlet formed at the bottom of the bottomed cylindrical space, and a swirling gas-liquid mixture outlet opened at the front of the bottomed cylindrical space.
  • [1] to [6], [8] or [9] wherein the liquid two-phase fluid is obtained by using a swirl type microbubble generating device that swirls around 400 to 600 times per second.
  • Microbubble-containing water is added to a container body having a bottomed cylindrical space, and a portion of the inner wall circumferential surface of the bottomed cylindrical space that is opened in a tangential direction of the inner wall circumferential surface.
  • a gas composed of a pressurized liquid inlet, a gas inlet formed at the bottom of the bottomed cylindrical space, and a swirling gas-liquid mixture outlet opened at the front of the bottomed cylindrical space.
  • various compounds can be produced using microbubbles, for example, various alcohols including ammonia and ammonium compounds, various hydrocarbon gases, and other various compounds can be produced.
  • ammonia-containing water obtained in the present invention it is also very preferable to use as it is for cultivating and growing plants as it is, and it is also very useful for agriculture.
  • it can be used for prevention of cancer cell growth, killing, etc. by supplying medical use, for example, nascent hydrogen gas and hydrogen ions to the affected part.
  • FIG. 1 is a chart of HPLC analysis results of treated water treated by a microbubble generator.
  • FIG. 2 is a chart of HPLC analysis results of untreated water that has not been treated by the microbubble generator.
  • FIG. 3 is a graph showing the change over time of the pH of the microbubble treated water generated by the microbubble generator of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the negative potential of microbubbles generated by the microbubble generator of the embodiment of the present invention and the pH of the microbubble-treated water.
  • FIG. 5 is an explanatory view of an apparatus for producing microbubble treated water by the microbubble generator of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the pH of the microbubble treated water produced by the microbubble generator of the embodiment of the present invention and the ammonium ion (NH 4) concentration (ppm).
  • FIG. 7 is a graph showing the change over time of the pH of the microbubble-treated water generated by the microbubble generator of the example when the water temperature of the present invention is changed.
  • FIG. 8 is a graph showing the changes over time in the pH value and formic acid concentration of the microbubble-treated water.
  • FIG. 5 is an explanatory view of the apparatus, in which a swirling microbubble generator 3 disposed in a liquid (for example, water) 2 placed in a container 1 is disposed. And the circulation relationship of the liquid 2 is comprised between the container 1 and the microbubble generator 3 by the water supply pump 4 and the circulation line 6 which were provided outside the vessel.
  • 2a is a high-concentration ammonia water layer
  • 3a is a gas intake pipe
  • 3b is a valve
  • 8 is a high-concentration ammonia water outlet pipe
  • 8a is a valve.
  • the water pump 4 is operated to generate a swirling water flow with a water temperature of about 19 ° C.
  • the liquid 2 has a diameter of 10 to 50 ⁇ m occupying 90% or more (the peak of the distribution is 20 to 30 ⁇ m).
  • the circulation circuit of the microbubble generator 3 ⁇ the liquid 2 ⁇ the water pump 4 ⁇ the microbubble generator 3 is repeatedly circulated through the circulation line 6.
  • the microbubbles 5 made of the fine bubbles 5 made of, for example, air fine bubbles (fine bubbles in which nitrogen gas occupies about 80%) having a diameter of 20 to 30 ⁇ m are generated.
  • the microbubble 5 contracts and collapses within a few seconds to several minutes after generation, but at that time, high pressure and high temperature are generated in the microbubble 5, and the nitrogen gas in the air and the water near the inner wall of the microbubble are generated. Reacts with hydrogen ions or / and hydrogen generated by decomposition by the high pressure and high temperature, N 2 + 8H + + 8e ⁇ ⁇ 2NH 3 + H 2 N 2 + 3H 2 ⁇ 2NH 3 , NH 3 + H 2 O ⁇ NH 4 OH, Ammonia and aqueous ammonia (ammonium compound) are produced. By repeating this reaction to circulate the liquid 2 through the circulation line 6, the production of ammonia and aqueous ammonia with higher concentrations proceeds.
  • FIG. 1 is a chart of the HPLC analysis result of the treated water treated by the microbubble generator 3, which is 7.332 min.
  • the peak (x) of NH4 is clearly generated in FIG.
  • the HPLC chart of FIG. 2 of the comparative experiment shows 7.332 min. There is no product. Since the sample water is tap water, there are a Na peak (a), a Mg peak (b), a Ca peak (c), and a K peak (d).
  • the volume of water (tap water) in the water tank 2 is 20 L
  • the water temperature is 19 ° C.
  • the amount of microbubbles generated from the microbubble generator 3 is 1 L / min. Met.
  • the pH value of the treated water when microbubbles were generated in tap water increased with the passage of time (water temperature 20 ° C. before the start of the experiment, water temperature 35 ° C. at the end of the experiment).
  • the negative potential (zeta potential) of the microbubbles increased with increasing pH value (water temperature at the time of experiment 25 ° C.).
  • each experiment was performed by changing the water temperature of the water in the microbubble generator 3 and the water tank 2.
  • Example 2 The microbubble generator shown in FIG. 5 was enlarged, and six microbubble generators were installed in a 500 L water tank. Carbon dioxide with a gas concentration of 100% at a water temperature of about 15 ° C. is sucked into the microbubble generator, and the amount of microbubbles generated in the tap water in the water tank is 6 L / min. Was generated. As a result, it was confirmed by analysis by ion chromatography that formic acid was produced in the treated water.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the concentration of formic acid in the treated water and pH. The formic acid concentration was about 0.011 ppm and pH 4.5 after 100 minutes of bubbling.

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Abstract

　水中において発生させたマイクロバブルを利用してアンモニア又はアンモニウム化合物を製造する。　水中あるいは弱酸性の水中においてマイクロバブル発生時に、常圧で直径１０～５０μｍの窒素ガス含有マイクロバブルを発生させ、次いで同マイクロバブルが収縮する過程で発生する高圧・高温のエネルギーによって前記窒素ガスと水が分解して生じた水素又は／及び水素イオンを反応せしめてアンモニアを製造する。　マイクロバブルとして窒素含有ガス及び水素含有ガスよりなる混合ガスを用いてもよい。得られたアンモニア水は植物栽培用の水として用いてもよい。

Description

アンモニア及びアンモニウム化合物の製造方法
本発明は、アンモニアの製造方法に関し、特に窒素ガスを含むマイクロバブル含有水から植物栽培用等に有効なアンモニア及びアンモニウム化合物の製造法に関するものである。
　特に、水中において発生時に常圧で直径１０~５０μｍの窒素ガス含有マイクロバブルを発生させることにより、次いで同マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記窒素ガスと水が分解して生じた水素イオン又は／及び水素が反応してアンモニアが生成されることを利用したアンモニアの製造方法に関し、また水中において発生時に常圧で直径１０~５０μｍの窒素ガスと水素ガスの混合ガス含有マイクロバブルを発生させることにより、次いで同マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記窒素ガスと水素ガスが反応してアンモニアが生成されることを利用したアンモニアの製造方法に関する。
　従来、水中に生成・分散されたマイクロバブルは直径数十μｍ以下の気泡で、かなり不安定であり、収縮する過程で負電位を増大させるとともに、発光現象を発生させ、その中心部においては飛躍的に高いエネルギーが発生する。
　このようなマイクロバブルを発生させる装置としては、超高速で気液二相の流体を旋回させる方式が知られている。
特開２０００−４４７号公報 特開２００２−８５９４９号公報 特開２００３−２０５２２８号公報 国際公開２００６／０７６８４３号パンフレット
　上記のようにマイクロバブルは粒径が小さいので浮力が小さく、浮上しにくいために水中での滞留時間が長い特徴があるが、マイクロサイズで発生したマイクロバブルは、収縮してナノサイズにまでに至る。その際に、収縮に伴うエネルギーの集中によって負電位増加・高圧・高温・発光等の各種エネルギーが生じる。
　従来、そのエネルギーによって生じるいくつかのフリーラジカルが洗浄や殺菌作用に利用されているが、その他の用途にはあまり利用されていない。
　本発明者は、鋭意研究の結果、前記エネルギーを例えば空中窒素の固定、すなわちハーバー・ボッシュ法（１９１３年）によるアンモニア合成の再現に利用できることを発見した。
　よって、本願発明はこの発見に基づいてアンモニア合成を始めとする化学合成反応による化合物の製造方法を提供するものである。
　また、その水中内でのアンモニア生成によって植物の根からアンモニアを直接吸収することが容易に可能な栽培法の発明においても新開発を可能とした。
　さらに、水中において発生時に常圧で直径１０~５０μｍの炭酸ガス（二酸化炭素ガス）含有マイクロバブルを発生させることにより、次いで同マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記炭素ガスと水が分解して生じた水素又は／及び水素イオンが反応して蟻酸（ＨＣＯＯＨ）が生成されることを利用した蟻酸の製造方法を開発した。
　すなわち本願発明は下記構成のアンモニア及びアンモニウム化合物の製造方法あるいは各種化合物の製造方法である。
［１］　水中においてマイクロバブル発生時に常温、常圧で直径１０~５０μｍの窒素ガス含有マイクロバブルを発生させることにより、次いで同マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記窒素ガスと水が分解して生じた水素イオン又は／及び水素が反応してアンモニアが生成されることを特徴とするアンモニアの製造方法。
［２］　加温された水中においてマイクロバブル発生時に常圧で直径１０~５０μｍの窒素ガス含有マイクロバブルを発生させることにより、次いで同マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記窒素ガスと、水が分解して生じた水素イオン又は／及び水素とが反応してアンモニアが生成されることを特徴とするアンモニアの製造方法。
［３］　希塩酸水溶液、希硫酸水溶液等の弱酸性の水中においてマイクロバブル発生時に常圧で直径１０~５０μｍの窒素ガス含有マイクロバブルを発生させることにより、次いで同マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記窒素ガスと水が分解して生じた水素イオン又は／及び水素とが反応してアンモニアが生成され、かつ生成したアンモニアがアンモニウム塩水溶液となることを特徴とするアンモニウム化合物の製造方法。
［４］　加温された希塩酸水溶液、希硫酸水溶液等の弱酸性の水中においてマイクロバブル発生時に常圧で直径１０~５０μｍの窒素ガス含有マイクロバブルを発生させることにより、次いで同マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記窒素ガスと水が分解して生じた水素イオン又は／及び水素とが反応してアンモニアが生成され、かつ生成したアンモニアがアンモニウム塩水溶液となることを特徴とするアンモニウム化合物の製造方法。
　前記［３］又は［４］記載の方法においては、稀塩酸水や稀硫酸水などの弱酸性水中でマイクロバブルを発生させるため、生成したアルカリ性のアンモニア水は直ちに弱酸性水に吸収されて中和され、それが順次繰り返されて高濃度の塩化アンモニウム水や硫酸アンモニウム水などのアンモニウム化合物含有水となる。
［５］　水中において発生時に常圧で直径１０~５０μｍの窒素含有ガス及び水素含有ガスよりなる混合ガスを含む混合ガスマイクロバブルを発生させることにより、次いで同混合ガスマイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記窒素ガスと水素又は／及び水素イオン含有ガスが反応してアンモニアが生成され、かつ生成したアンモニアがアンモニウム塩水溶液となることを特徴とするアンモニウム化合物の製造方法。
［６］　加温された水中において発生時に常圧で直径１０~５０μｍの窒素含有ガス及び水素含有ガスよりなる混合ガスを含む混合ガスマイクロバブルを発生させることにより、次いで同混合ガスマイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記窒素ガスと水素又は／及び水素イオン含有ガスが反応してアンモニアが生成され、かつ生成したアンモニアがアンモニウム塩水溶液となることを特徴とするアンモニウム化合物の製造方法。
　前記［５］又は［６］記載の方法においては、窒素ガスと水素ガスの混合ガスがマイクロバブルとなって生成し、収縮する過程で、両者ガスが直接反応して、Ｎ２＋３Ｈ２→２ＮＨ３となって効率的にアンモニア及びアンモニア水が生成する。
　上記発明において、特に加温された水又は酸性水を用いると、アンモニア又はアンモニウム化合物の生成量（含有濃度）が増大させることができる。
［７］　前記［１］~［６］のいずれか１項に記載の方法で得られたアンモニア又はアンモニウム化合物含有水を、植物栽培用の水として使用することを特徴とする植物の促進栽培方法。
［８］　液中において発生時に常圧で直径１０~５０μｍのＡ元素含有ガス及びＢ元素含有ガスよりなる混合ガスを含む混合ガスマイクロバブルを発生させることにより、次いで同混合マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記Ａ元素ガスとＢ元素ガスが反応してＡＢ化合物が生成されることを特徴とするＡ元素とＢ元素とからなる化合物の製造方法。
［９］　液中において発生時に常圧で直径１０~５０μｍのＸ化合物含有ガス及びＹ化合物含有ガスよりなる混合ガスを含む混合ガスマイクロバブルを発生させることにより、次いで同混合マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記Ｘ化合物ガスとＹ化合物ガスが反応してＸＹ化合物が生成されることを特徴とするＸＹ化合物の製造方法。
　本願発明の技術思想の元に、Ａ元素含有ガスとＢ元素含有ガスとをマイクロバブルとして液中において直接反応させ、ＡＢ化合物を生成させることができる。
　Ａ元素、Ｂ元素としては、例えばＨ２、Ｎ２、Ｏ２、Ｏ３、Ｃｌ２等が挙げられ、ＡＢ化合物としては、例えばＮＨ３，ＮＯ、ＨＣｌ等が挙げられる。
　また、Ｘ化合物含有ガス及びＹ化合物含有ガスよりなる混合ガスを液中において直接反応させ、ＸＹ化合物を生成させることができる。
　Ｘ化合物、Ｙ化合物としては、例えばＣＯ２、ＮＨ３、ＮＯ２、ＨＣｌ２、ＣＨ４等が挙げられ、ＸＹ化合物としては、例えば、ＨＣＯＯＨ、ＨＣＨＯ、ＮＨ４Ｃｌ，ＨＮＯ３、ＣＨ３ＯＨ等が挙げられる。
［１０］　マイクロバブル含有水が、有底円筒形のスペースを有する容器本体と、前記有底円筒形のスペースの内壁円周面の一部に該内壁円周面の接線方向に開設された加圧液体導入口と、前記有底円筒形のスペースの底部に開設された気体導入孔と、前記有底円筒形スペースの先部に開設された旋回気液混合体導出口とから構成された気液二相流体を毎秒４００~６００回前後で旋回させる旋回式マイクロバブル発生装置を用いて得られたものであることを特徴とする前記［１］~［６］、［８］又は［９］のいずれか１項に記載のアンモニア又は化合物の製造方法。
［１１］　マイクロバブル含有水が、有底円筒形のスペースを有する容器本体と、前記有底円筒形のスペースの内壁円周面の一部に該内壁円周面の接線方向に開設された加圧液体導入口と、前記有底円筒形のスペースの底部に開設された気体導入孔と、前記有底円筒形スペースの先部に開設された旋回気液混合体導出口とから構成された気液二相流体を毎秒４００~６００回前後で旋回させる旋回式マイクロバブル発生装置を用いて得られたものであることを特徴とする前記［７］に記載の植物の促進栽培方法。
［１２］　液が、水であることを特徴とする前記［８］又は［９］に記載の方法。
　本発明により、マイクロバブルによる各種化合物の製造が可能となり、例えばアンモニア、アンモニウム化合物を始めとする各種アルコール類、各種炭化水素系ガスその他の各種化合物の製造が可能となる。
　また、本願発明で得られたアンモニア含有水はそのまま植物の栽培育成用に使用することも非常に好ましく、農業に資するところも大である。
　その他、医療用、例えば発生期の水素ガス及び水素イオンを患部に供給することにより、ガン細胞の増殖防止や死滅化等に利用可能である。
　第１図は、マイクロバブル発生装置により処理された処理水のＨＰＬＣ分析結果のチャート図である。
　第２図は、マイクロバブル発生装置により処理を受けていない未処理水のＨＰＬＣ分析結果のチャート図である。
　第３図は、本願発明実施例のマイクロバブル発生装置により生成したマイクロバブル処理水のｐＨの経時変化を示すグラフ図である。
　第４図は、本願発明実施例のマイクロバブル発生装置により生成したマイクロバブルの負電位とマイクロバブル処理水のｐＨの関係を示すグラフ図である。
　第５図は、本願発明のマイクロバブル発生装置によるマイクロバブル処理水の製造装置の説明図である。
　第６図は、本願発明実施例のマイクロバブル発生装置により生成したマイクロバブル処理水のｐＨとアンモニウムイオン（ＮＨ４）濃度（ｐｐｍ）の関係を示すグラフ図である。
　第７図は、本願発明の水温を変化させた場合の実施例のマイクロバブル発生装置により生成したマイクロバブル処理水のｐＨの経時変化を示すグラフ図である。
　第８図は、マイクロバブル処理水のｐＨ値と蟻酸濃度の経時変化を示すグラフ図である。
　１：容器、
　２：液体、
　２ａ：高濃度のアンモニア水層、
　３：マイクロバブル発生装置、
　３ａ：気体取り入れ管、
　３ｂ：バルブ、
　４：送水ポンプ、
　５：微細気泡（マイクロバブル）、
　６：循環管路、
　７：空間、
　８：高濃度アンモニア水導出管、
　８ａ：バルブ、
　以下、本願発明の実施の形態を実施例によって説明する。
　まず、本願発明の実施例のアンモニア又はアンモニウム化合物の製造方法に使用する装置について説明する。
実施例１：
　第５図は、その装置の説明図であり、容器１に入れられた液体（例えば水）２の中に配設された旋回式マイクロバブル発生装置３が配設されている。
　そして、器外に設けられた送水ポンプ４と循環管路６とにより、容器１とマイクロバブル発生装置３との間に液体２の循環関係を構成している。
　また、図中、２ａは高濃度のアンモニア水層であり、３ａは気体取り入れ管、３ｂはバルブであり、８は高濃度アンモニア水導出管、８ａはバルブである。
　送水ポンプ４を稼働させマイクロバブル発生装置３内に水温約１９℃の旋回水流を生成し、液体２中に直径１０~５０μｍが９０％以上を占める（その分布のピークは２０~３０μｍ）のマイクロバブルを発生させる。
　循環管路６を経由してマイクロバブル発生装置３→液体２→送水ポンプ４→マイクロバブル発生装置３の循環回路を反復循環する。
　上記のようにして、例えば水よりなる液体中において、直径２０~３０μｍの例えば空気微細気泡（窒素ガスが約８０％を占める微細気泡）よりなる微細気泡５よりなるマイクロバブル５を生成すると、それらマイクロバブル５は発生から数秒~数分間で収縮・崩壊するが、その際に、同微細気泡（マイクロバブル）５内において高圧と高温が発生し、空中の窒素ガスとマイクロバブル内壁部付近の水が前記高圧と高温によって分解されて生じた水素イオン又は／及び水素とが反応して、
Ｎ２＋８Ｈ＋＋８ｅ−　→２ＮＨ３＋Ｈ２
Ｎ２＋３Ｈ２→２ＮＨ３、ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ→ＮＨ４ＯＨとなって、
アンモニア及びアンモニア水（アンモニウム化合物）が生成される。
　この反応を循環管路６による液体２の循環をを繰り返すことによって、より高濃度のアンモニア及びアンモニア水の製造が進行する。
　本願発明者は実験により、水中にアンモニアが生成していることを確認した。
　すなわち第１図は、マイクロバブル発生装置３により処理された処理水のＨＰＬＣ分析結果のチャートであり、７．３３２ｍｉｎ．にＮＨ４のピーク（ｘ）が明らかに生成している。他方、比較実験（未処理水）の第２図のＨＰＬＣチャートには７．３３２ｍｉｎ．に何らの生成物も見受けられない。
　なお、試料水は水道水であるため、Ｎａのピーク（ａ）、Ｍｇのピーク（ｂ）、Ｃａのピーク（ｃ）及びＫのピーク（ｄ）がそれぞれ存在する。
　また、実験によれば水として水道水、井戸水や天然水を使用することが好ましい。
　なお、水槽２中の水（水道水）の容積は２０Ｌ、水温は１９℃、マイクロバブル発生装置３からのマイクロバブル発生量は１Ｌ／ｍｉｎ．であった。
　さらに、第３図に見られるように、水道水中でマイクロバブルを発生させたときの処理水のｐＨ値は時間の経過とともに増大した（実験開始前の水温２０℃、実験終了時の水温３５℃）。
　さらに、第４図に見られるように、マイクロバブルの負電位（ゼータ電位）は、ｐＨ値の増大とともに増大した（実験時の水温２５℃）。
　次に、マイクロバブル発生装置３及び水槽２中の水の水温を変えて各々の実験を行った。　すなわち、水温を２０℃、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃及び６５℃に調整して実験を行ったところ、その結果は図７に示すとおり、水温の上昇に伴ってｐＨ値が増大することでアンモニアの生成量が大幅に増大していることが推察された。
　水温が常温（２０℃）の場合、バブリング時間２００ｍｉｎ．ではｐＨが７．７であるのに対して、３０℃ではｐＨ７．９２、４０℃ではｐＨ８．０７、５０℃ではｐＨ８．１０、６０℃ではｐＨ８．２、６５℃ではｐＨ８．３９となり、水温（液温）の上昇に伴ってアンモニアの合成が大幅に増加することが理解された。
実施例２：
　第５図に示すマイクロバブル発生装置を大型化し、容量５００Ｌ水槽内で、マイクロバブル発生装置を６機設置した。
　水温約１５℃でガス濃度１００％の炭酸ガスをマイクロバブル発生装置に吸入させ、水槽内の水道水中にマイクロバブル発生量６Ｌ／ｍｉｎ．を発生させた。
　その結果、処理水中に蟻酸が生成したことがイオンクロマトグラフィによる分析で確認された。
　第８図は、処理水中の蟻酸の濃度とｐＨの関係を示すグラフ図であり、バブリング時間１００分で蟻酸濃度約０．０１１ｐｐｍ、ｐＨ４．５となった。
　また、炭酸ガスをマイクロバブルにすることによって、その気体が溶解することで、時間経過とともに処理水のｐＨ値が減少していることが明かであり、また、その減少とともに炭酸ガスマイクロバブルと水が反応して蟻酸量が増大した。
　以上の実施例から明きらかなごとく、本発明によれば、マイクロバブルによる各種化合物の製造が可能となり、例えばアンモニアや蟻酸のほか、各種アルコール類、各種炭化水素系ガス、ホルムアルデヒド類その他の各種化合物の製造が可能となることが理解される。

Claims (12)

  1. 　水中においてマイクロバブル発生時に常圧で直径１０~５０μｍの窒素ガス含有マイクロバブルを発生させることにより、次いで同マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記窒素ガスと、水が分解して生じた水素イオン又は／及び水素とが反応してアンモニアが生成されることを特徴とするアンモニアの製造方法。
  2. 　加温された水中においてマイクロバブル発生時に常圧で直径１０~５０μｍの窒素ガス含有マイクロバブルを発生させることにより、次いで同マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記窒素ガスと、水が分解して生じた水素イオン又は／及び水素とが反応してアンモニアが生成されることを特徴とするアンモニアの製造方法。
  3. 　希塩酸水溶液、希硫酸水溶液等の弱酸性の水中においてマイクロバブル発生時に常圧で直径１０~５０μｍの窒素ガス含有マイクロバブルを発生させることにより、次いで同マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記窒素ガスと水が分解して生じた水素イオン又は／及び水素とが反応してアンモニアが生成され、かつ生成したアンモニアがアンモニウム塩水溶液となることを特徴とするアンモニウム化合物の製造方法。
  4. 　加温された希塩酸水溶液、希硫酸水溶液等の弱酸性の水中においてマイクロバブル発生時に常圧で直径１０~５０μｍの窒素ガス含有マイクロバブルを発生させることにより、次いで同マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記窒素ガスと水が分解して生じた水素イオン又は／及び水素とが反応してアンモニアが生成され、かつ生成したアンモニアがアンモニウム塩水溶液となることを特徴とするアンモニウム化合物の製造方法。
  5. 　水中において発生時に常圧で直径１０~５０μｍの窒素含有ガス及び水素含有ガスよりなる混合ガスを含む混合ガスマイクロバブルを発生させることにより、次いで同混合ガスマイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記窒素ガスと水素又は／及び水素イオン含有ガスが反応してアンモニアが生成され、かつ生成したアンモニアがアンモニウム塩水溶液となることを特徴とするアンモニウム化合物の製造方法。
  6. 　加温された水中において発生時に常圧で直径１０~５０μｍの窒素含有ガス及び水素含有ガスよりなる混合ガスを含む混合ガスマイクロバブルを発生させることにより、次いで同混合ガスマイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記窒素ガスと水素又は／及び水素イオン含有ガスが反応してアンモニアが生成され、かつ生成したアンモニアがアンモニウム塩水溶液となることを特徴とするアンモニウム化合物の製造方法。
  7. 　前記１~６のいずれか１項に記載の方法で得られたアンモニア又はアンモニウム化合物含有水を、植物栽培用の水として使用することを特徴とする植物の促進栽培方法。
  8. 　液中において発生時に常圧で直径１０~５０μｍのＡ元素含有ガス及びＢ元素含有ガスよりなる混合ガスを含む混合ガスマイクロバブルを発生させることにより、次いで同混合マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記Ａ元素ガスとＢ元素ガスが反応してＡＢ化合物が生成されることを特徴とするＡ元素とＢ元素とからなる化合物の製造方法。
  9. 　液中において発生時に常圧で直径１０~５０μｍのＸ化合物含有ガス及びＹ化合物含有ガスよりなる混合ガスを含む混合ガスマイクロバブルを発生させることにより、次いで同混合マイクロバブルが収縮する過程で高圧・高温のエネルギーが発生し、そのエネルギーによって前記Ｘ化合物ガスとＹ化合物ガスが反応してＸＹ化合物が生成されることを特徴とするＸＹ化合物の製造方法。
  10. 　マイクロバブル含有水が、有底円筒形のスペースを有する容器本体と、前記有底円筒形のスペースの内壁円周面の一部に該内壁円周面の接線方向に開設された加圧液体導入口と、前記有底円筒形のスペースの底部に開設された気体導入孔と、前記有底円筒形スペースの先部に開設された旋回気液混合体導出口とから構成された気液二相流体を毎秒４００~６００回前後で旋回させる旋回式マイクロバブル発生装置を用いて得られたものであることを特徴とする前記１~６、８又は９のいずれか１項に記載のアンモニア又は化合物の製造方法。
  11. 　マイクロバブル含有水が、有底円筒形のスペースを有する容器本体と、前記有底円筒形のスペースの内壁円周面の一部に該内壁円周面の接線方向に開設された加圧液体導入口と、前記有底円筒形のスペースの底部に開設された気体導入孔と、前記有底円筒形スペースの先部に開設された旋回気液混合体導出口とから構成された気液二相流体を毎秒４００~６００回前後で旋回させる旋回式マイクロバブル発生装置を用いて得られたものであることを特徴とする前記７に記載の植物の促進栽培方法。
  12. 　液が、水であることを特徴とする前記８又は９に記載の方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013179684A1 (ja) * 2012-06-01 2013-12-05 Hasegawa Tadamasa 水素ガス製造装置および水素ガス製造方法
JP2019072707A (ja) * 2017-10-12 2019-05-16 株式会社小嶌電工 超微細気泡ノズルを用いた急速気体充填装置により生成する超微細気泡含有液体

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5459162B2 (ja) * 2010-09-24 2014-04-02 株式会社Ｉｈｉ 過塩素酸アンモニウムの製造装置および製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000000447A (ja) * 1997-12-30 2000-01-07 Hirobumi Onari 旋回式微細気泡発生装置
JP2002085949A (ja) * 2000-09-13 2002-03-26 Asupu:Kk 超微細気泡発生装置
JP2003205228A (ja) * 1997-12-30 2003-07-22 Hirobumi Onari 旋回式微細気泡発生装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000000447A (ja) * 1997-12-30 2000-01-07 Hirobumi Onari 旋回式微細気泡発生装置
JP2003205228A (ja) * 1997-12-30 2003-07-22 Hirobumi Onari 旋回式微細気泡発生装置
JP2002085949A (ja) * 2000-09-13 2002-03-26 Asupu:Kk 超微細気泡発生装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HIROBUMI ONARI: "The Characteristics and Possibilities of Micro Bubble Technology", JOURNAL OF MMIJ, vol. 123, no. 3, 25 March 2007 (2007-03-25), pages 89 - 96 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013179684A1 (ja) * 2012-06-01 2013-12-05 Hasegawa Tadamasa 水素ガス製造装置および水素ガス製造方法
JP2019072707A (ja) * 2017-10-12 2019-05-16 株式会社小嶌電工 超微細気泡ノズルを用いた急速気体充填装置により生成する超微細気泡含有液体

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