オゾン分解触媒によるトルエンの光分解実験

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1 オゾン分解触媒によるトルエンの光分解実験
20 大気汚染物質の光化学反応による変質と評価 Chemical conversion of air pollutants by photochemical reaction 参加登録学生指名 指導担当教員名 : 北代哲也（Tetsuya KITASHRO）, 木下勝利史（Masatoshi　KINOSHITA）, 栗田優樹（Yuki　KURITA） :関口和彦（Kazuhiko SEKIGUCHI） 概要 　大気中に存在する揮発性有機化合物 (VOC) ガスは、光化学反応を経て大気中で有害なナノ粒子へと変質する。その一方で、これら光化学反応を触媒等を複合し人工的に起こせば、VOCガスの無害の無機ガスへと変換可能である。本プロジェクトでは、大気中超微小粒子における昼夜別 挙動を明らかにするため、8月7～19日の間、サンプリングを行った。また、これら光化学反応を用いたVOCガスの処理技術について基礎的検討を加えた。 Summary 　Volatile organic compound (VOC) gas that exists in the atmosphere changes to harmful nanoparticles in the atmosphere through the photochemical reaction. On the other hand, if this photochemical reaction is caused artificially with catalyst, VOC gas is decomposed and converted to harmless inorganic gases, such as CO and CO2. In this project, atmospheric sampling was carried out at daytime and nighttime to clarify the behavior of ultra-fine particles during 7th-19th in August. Furthermore, a fundamental examination of VOC gas treatment using photochemical reaction was also carried out. サンプリング&分析 オゾン分解触媒によるトルエンの光分解実験 Fig1 Photograph of sampling sites in Saitama University. (a) background, (b) roadside (b) (a) Fig.4 Setup for removal and decomposition of toluene vapor by ODC in coexistence with ozone OC１=VOC char-EC=EC1-PyOC soot-EC=EC2+EC3 Table2 Temperature program of IMPROVE method 実験結果 Fig.2. DRI Model 2001 Thermal/Optical Carbon Analyzer 測定結果 Soot-EC(mg/m3) char-EC(mg/m3) PyOC　(mg/m3) OC4　(mg/m3) OC3　(mg/m3) OC2　(mg/m3) OC1　(mg/m3) Fig.5 Comparison of toluene removal rate, O3 decomposition one and mineralization one for three-stage ODC reactor with and without UV irradiation Table 3 Conversion efficiency of toluene at Q=1.0 L/min, Cin=40 ppm (30t×1s) without UV irradation Organic fraction Conversion efficiency [%] Acetoldehyde 30.2 Acrolein 62.4 ・多段にすることで除去率が増加した。これより、オゾン分解は、ODC入口付近でのみ反応が起こっていることが示唆された 。 ・触媒単体での分解性能をみると、Q=1.0 L/min, Cin=40ppm 奥行き3 cmのODC1つの条件で、トルエン除去率80 %程度となっており、そのうちの60%がアクロレイン、30%がアセトアルデヒド、10%が一酸化炭素、二酸化炭素に分解されていることが分かった。 ・今後は、無機化率向上のため、オゾン濃度や触媒形状などの条件を検討していく予定である。 Fig3. Carbonaceous component in PM0.1 and PM2.5 during measuring period at background(10F) and roadside ・PM0.1、PM2.5共に日中の方が夜間に比べ高濃度であるという結果が得られた。OC (有機物) 濃度とオキシダント濃度との間に高い相関が得られ、これらは、主として光化学生成によるものと推察された。 ・EC成分に関しては、roadside の方がより高濃度であり、自動車由来と考えられるが、char-EC（一般にバイオマス起源）が高濃度に検出された原因については、今後検討していく。