新規ラジカル生成系と高勾配磁気分離を融合した環境保全システムの構築

Material type: 文書・図像類

Author: 清水, 宣明ほか

Publisher: 金沢大学環日本海域環境研究センター

Publication date: 2007-04-01

Material Format: Digital

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NDC: -

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Note (General)：: 本研究において以下の成果を得る事ができた。 (1)光触媒・超音波照射法によるOHラジカル生成機構:二酸化チタンへの超音波照射時のOHラジカルの生成機構に関して,溶液中に粒子が存在する場合キャビテーション気泡の生成が促進され,気泡圧壊による局所高温場(>5000K)での二酸化チタンの熱励起によってOH...

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Material Type: 文書・図像類
Title: 新規ラジカル生成系と高勾配磁気分離を融合した環境保全システムの構築
Author/Editor: 清水, 宣明
Shimizu, Nobuaki
Author Heading: 清水, 宣明
Shimizu, Nobuaki
Publication, Distribution, etc.: 金沢大学環日本海域環境研究センター
Publication Date: 2007-04-01
Publication Date (W3CDTF): 2007-04-01
Alternative Title: An environmental assurance system by catalytic ultrasonic irradiation with functional TiO2 particles
Periodical title: 平成18(2006)年度科学研究費補助金基盤研究(B) 研究成果報告書 = 2006 Fiscal Year Final Research Report
No. or year of volume/issue: 2004-2006
Volume: 2004-2006
Pages: 20p.-
Text Language Code: jpn
Subject Heading: 二酸化チタン
超音波照射
磁気分離
OHラジカル
環境ホルモン
殺菌
キャビテーション
ソノケミストリー
titanium dioxide
irradiation of ultrasound
OH radical
disinfection
cavitation
sonochemistry
endocrine disrupting
magnetic separation chemicals
Target Audience: 一般
Note (General): 本研究において以下の成果を得る事ができた。 (1)光触媒・超音波照射法によるOHラジカル生成機構:二酸化チタンへの超音波照射時のOHラジカルの生成機構に関して,溶液中に粒子が存在する場合キャビテーション気泡の生成が促進され,気泡圧壊による局所高温場(>5000K)での二酸化チタンの熱励起によってOHラジカル生成量が促進すると考えられる。またソノルミネッセンスによる光触媒作用でもOHラジカルの生成が促進する可能性がある。 (2)有害微生物の殺菌:二酸化チタン・超音波触媒法による殺菌法の優位性は,OHラジカルによる病原性微生物の細胞膜傷害のみならず,キャビテーション気泡の崩壊時に二酸化チタン界面近傍で生ずる超高速の流れ(ジェットストリーム)及び衝撃波による物理的な細胞膜傷害が挙げられる。またキャビテーション気泡圧壊時に形成される高温・高圧場の形成も極めて有効に殺菌に寄与する。 (3)機能性二酸化チタン微粒子の構築と光触媒活性の評価:磁性をもつ粒子に二酸化チタン層をコーティングすることで、磁場の付加により水相から簡便に分離・回収可能な機能性二酸化チタン微粒子を作製した。また抗エストロゲン抗体のアミノ基を縮合試薬で結合することで,二酸化チタン・ナノ粒子に抗エストロゲン抗体を固定化することに成功し,極めて低濃度のエストロゲンを二酸化チタン・ナノ粒子表面に濃縮し高効率で分解できることを示した。 (4)有害化学物質の分解及び病原性微生物殺菌のためのリアクターの開発:二酸化チタン・超音波照射法を用いたリアクターでの実用化を目指し,プロトタイプの流通管型反応装置を試作した。この試作装置では大腸菌濃度が100,000cells/mL,あるいは環境ホルモンであるビスフェノールA(濃度1ppm)を含む処理水(10L)を30分以内で完全に殺菌あるいは分解する事に成功した。
The results of this study are summarized as follows:1. The presence of TiO_2 accelerates the formation of OH raidicals during ultrasonic irradiation even in the absence of UV irradiation. The effect of TiO_2 may be due to the heterogeneous nucleation of bubbles, which enhances the cavitation power. The effect of dissolved gases on the formation of OH radicals was further studied and the power of the dissolved gases on the formation of OH radicals was in the order Xe>Ar>O_2>N_2. The degassing of the irradiation solution completely suppressed the formation of OH radicals. These results indicate that the presence of TiO_2 accelerates the formation of OH raidicals during ultrasonic irradiation even in the absence of UV irradiation and the process may be mediated through the induction of cavitation bubbles in irradiating solutions.2. Ultrasonification of bisphenol A (BPA) and pentachlorophenol (PCP), a representative endocrine disruptors, were carried out in the presence of TiO_2 and the change in the concentration of BPA and PCP were measured by HPLC/ECD. The initial concentration of BPA (1 ppm) was gradually decreased with the irradiation time and was totally decomposed by 15 minute irradiation of ultrasound. The similar results were observed for PCP.3. It was shown that the rate of disinfection obtained in the case of TiO_2 was higher than that observed in the presence of Al_2O_3, indicating a higher synergistic effect for TiO_2. The results obtained in the disinfection of E. call showed that the addition of glutathione and histidine could suppress the cell disinfection process. These results were supported by the same results obtained in the disinfection of Legionella, indicating the primary role of hydroxyl radicals in this process.The irradiation of ultrasound on TiO_2 in aqueous solution significantly generate hydroxyl radicals which is responsible for the decomposition of the hazardous materials such as endocrine disruptors and pathogenic microorganisms.
研究課題/領域番号:16310055, 研究期間(年度):2004–2006
出典：「新規ラジカル生成系と高勾配磁気分離を融合した環境保全システムの構築」研究成果報告書　課題番号16310055 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）)　　　本文データは著者版報告書より作成
DOI: 10.24517/00034736
Access Restrictions: 限定公開
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https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16310055/
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Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
https://irdb.nii.ac.jp
Original Data Provider (Database): 金沢大学 : 金沢大学学術情報リポジトリKURA