省エネ型空気浄化技術開発プロジェクト 19 A Project for Developments of Energy-saving Air Cleaning Technology 半田美沙子 (Handa Misako)，大平泰生 (Ohira Yasuo) 関口和彦 (Sekiguchi Kazuhiko) 株式会社テクノ菱和，工学院大学，国立保健医療科学院，三菱電機株式会社 By instituting “Revised Air Pollution Control Act”, printing offices, paint shops, and some of places where emit volatile organic compounds (VOCs) are needed to regulate their VOCs emission by themselves. Present condition of counter measure which reduces solvent use and simple treatment act by adsorption has poor efficacy because of problems such as working hours and secondary treatment in small and medium sized enterprises. In addition, innovative unit of recovery and disassembly of VOCs has difficulties with the aspect of high capacity investment and running cost. In this project, we aimed at development of energy-saving air cleaning technology combining microbubble and ultrasonic mist with photocatalyzed reaction. In the experiment, we use water so that the low running cost and ecologically friendly cleaning technology can be achieved. In this project, graduate students and related company cooperated together in order to develop a practicable unit, and thereby we step up the measurement, analysis and obtain skills to make the best use of inventiveness from several aspects. 「改正大気汚染防止法」の制定により、印刷、塗装などの揮発性有機化合物（VOC）ガスを取り扱う工場や事業所では、VOCガスの排出削減に向けた自主規制の必要性に迫られている。中小事業所における対策の現状としては、溶媒の使用量の削減、吸着などによる簡易処理を行っているが、作業時間や吸着材の二次処理の問題等があり、有効な対策とは言えない。また、VOC回収・分解装置は高い設備投資やランニングコストの面から導入は困難と言える。そこで本プロジェクトでは、マイクロバブルや超音波霧と光触媒反応を組み合わせた省エネ型空気浄化技術の開発を目的とする。実験には水を用いるため、ランニングコストが安く、環境にも配慮した浄化技術であると言える。本プロジェクトでは、大学院生を中心とした評価実験を実践するだけでなく、共同で実施する実用化に向けた装置開発を進めることで、測定、分析技術を習得し、多角的な視点から創意工夫する能力を身につけることを目的とする。 UVとMB(マイクロバブル)を用いた処理装置前回の報告では、マイクロバブル（MB）と光触媒反応を組み合わせてﾄルエンの分解実験と共に、水に不溶であるp-キシレンの除去実験を行い、MB技術により汚染ガスの連続的処理や汚染ガスの溶液への捕集の効果があると確認した。今回は、Fig.1の実験系を用い、前回と引き続きマイクロバブル（MB）と光触媒反応を組み合わせ、4000 ppmのトルエンに対しUVランプの波長と出力を変えて分解実験を行った。その結果をFig.2に示す。オゾンランプ（254nm +3 % 185 nm）を使用した場合、殺菌ランプ（254 nm主波長）に比べ OHラジカルの生成量が増加し、除去率の向上がみられた。 Fig. 1. Schematic diagram of the experimental setup. 実験系の概要図 O2  h ( 243nm)  O(1 D)  O( 3 P) （1） O( 3 P)  O2  M  O3  M (M  O2 or N 2 ) （2） O3  h ( 310nm)  O( D)  O2 （3） O(1 D)  H 2 O  OH  （4） H 2O  h  H  OH  at 185nm （5） 1 Fig. 2. Time dependence of toluene removal ratio at the different kind of lamp. トルエンの除去率に対するランプの種類と出力の影響 A：容量40 Lの水槽。高速旋回方式MB発生装置を用いてモデルVOCガスを導入する。 B：反応槽を擁する部分。UVランプと光触媒担持不織布が設置いる。 C：加圧溶解式MB発生装置。 Aの水槽から送られた水に MBを含ませて送り返す役割を持っている。ランプ出力を増加させることで単位面積当たりの光量が増加したため、光触媒反応が活性化し、除去率が向上また、株式会社テクノ菱和と共同でFig. 3に示す新実験系を構築した。 UVとUS(超音波)を用いた処理装置トルエンと過酸化水素ミストの接触確率またはOHラジカルの生成速度が除去率に影響流量を変化させて実験を行った（Fig. 5）。流量を少なくすると、装置内のトルエンガスの滞留時間が増え、過酸化水素含有霧との反応が促進され、高い除去率を得たことが考えられる。 100 0.6L/min 75 60 50 29% 32% 33% 22% 25 8% 30% 13% 0 0 2 10 24 52 103 1000 H2O2 concentrations in solution [mg/L] Fig. 4. Removal ratios of toluene gas under UV254 irradiation. Toluene gas concentration: 4.0 ppm, Gas flow rate: 1.0 L/min. 254 nmのランプ照射下におけるトルエンガスの除去率 Removal ratio [%] Removal ratio [%] 前回の報告では、溶液中の過酸化水素濃度を増加させると、霧中の過酸化水素濃度も増加することを確認した後、254nmの主波長をもつUV ランプと過酸化水素を用い、トルエンの分解を行った。過酸化水素を含まない霧の場合、ほとんどトルエンガスを分解されていないことから、霧の表面上で紫外光と過酸化水素からOHラジカル生成していたものと考察を行った。 Fig. 4は過酸化水素濃度を0 ~ 1000 mg/Lと変化させ、トルエンの分解実験を行った結果である。 Fig. 3. Schematic diagram of the new experimental setup. 新実験系の概要図 50 1 L/min 1.5L/min 51% 37% 40 27% 30 20 10 0 Fig. 5. Effect of the gas flow rate for removal ratios. 流量変化が与えるトルエンガスの除去率への影響