超音波を利用した環境対応プロセスによる材料の創製と環境汚染物質の無害化

摘要

疎密波である高出力の超音波を溶液中に照射すると，媒体中におけるキャビティーの発生，成長および内崩に伴い局所的，瞬間的に数千度·数百気圧の反応場が発生する。 これらの高温高圧反応場で，水の分解が起こり，水素，酸素，過酸化水素が生成する。 同時に空気の成分である酸素と窒素の高温反応により亜硝酸や硝酸が溶液内に生成する。 超音波の反応場を環境浄化に利用しようとすると，まずこの高温の利用，すなわち熱分解や燃焼反応が対象となる。 しかし超音波反応はプラズマ反応や燃焼反応と比較すると，数千度に到達し室温まで戻る，いわゆる加熱と冷却にかかる時間が数匹砂と極めて短いため，10~9 deg C/sという超急加熱，超急冷の反応場が構築される。 しかもこのような高温·高圧は液体中に生成する気泡であるキャビテーションに基づくため，水溶液中の溶質はその水に対する親和力（疎水性または親水性）と揮発のしやすさ（沸点および蒸気圧）によって，キャビティー近傍への濃縮と水中からキャビティー内への逃散量が異なり，反応速度が異なる。 このように超音波反応場は気-液不均一反応場であるためこれを適切に利用する七とが不可欠である。 超音波反応場を簡単にまとめると，さ図1に示すように，以下の3つの役割の異なった反応場が相互に組み合わさっていることが分かる。