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Report
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。
サンプリング&分析
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.
Table.1 Sampling condition.
Sampling site
オゾン分解触媒によるトルエンの光分解実験
period
Sampling time
Sampler
8/7~8/19
8:00~19:30(11.5h)
20:00~07:30(11.5h)
PM0.1nanosampler
PM2.5 cyclone
Background(10F)
Roadside
(a)
(b)
Fig.4 Setup for removal and decomposition of toluene vapor by ODC in coexistence with ozone
Fig1 Photograph of sampling sites in Saitama University. (a) background, (b) roadside
Table2 Temperature program of IMPROVE method
実験結果
Carbon fraction
OC1
OC2
OC3
OC4
EC1
EC2
EC3
Fig.2. DRI Model 2001 Thermal/Optical Carbon
Analyzer
Temperature (℃)
140
280
480
580
580
740
840
Gas
He
He 98%: O22%
OC1=VOC
char-EC=EC1-PyOC
soot-EC=EC2+EC3
測定結果
Soot-EC(mg/m3)
char-EC(mg/m3)
PyOC (mg/m3)
1.6
6
1.4
5
1.2
Concentration (mg/m3)
7
4
Concentration (mg/m3)
OC4 (mg/m3)
3
2
1
OC3 (mg/m3)
OC2 (mg/m3)
OC1 (mg/m3)
Table 3 Conversion efficiency of toluene at Q=1.0 L/min, Cin=40 ppm (30t×1s)
without UV irradation
Organic fraction
Acetoldehyde
Acrolein
1
0.8
0.6
PM2.5 day
10F
PM2.5 night
10F
PM2.5 day
roadside
PM2.5 night
roadside
Conversion efficiency [%]
30.2
62.4
0.4
0.2
0
Fig.5 Comparison of toluene removal rate, O3 decomposition one and mineralization one for
three-stage ODC reactor with and without UV irradiation
0
PM0.1 day
10F
PM0.1 night
10F
PM0.1 day
roadside
PM0.1 night
roadside
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。
・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。

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