(57)【要約】      （修正有）【課題】紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のための分解予測方法の提供。【解決手段】以下のステップを含む。（Ｓ１）ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンを参照物質として、紫外線／過硫酸ナトリウム下での標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸、ナプロキセンとフリーラジカルとの反応速度論モデルを確立する。（Ｓ２）実際の水サンプルへ標的汚染物質、p-クロロ安息香酸、ナプロキセンを加え、紫外線/過硫酸ナトリウム高度酸化プロセスを用いて酸化分解を行う。（Ｓ３）モデルを用いてｐ−クロロ安息香酸とナプロキセンへの分解効果に従ってフリーラジカル含有量を計算し、標的汚染物質の分解を予測する。【選択図】図４
2020104091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のための分解予測方法で
あって、
Ｓ１、ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンを参照物質として、ＵＶ／ＰＳ下での標
的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸、ナプロキセンとフリーラジカルとの反応機構に基づい
て、ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンの見かけの反応速度定数を独立変数として、
速度論モデルによって設計された実験スキームを用いて、全体の設計は複数の試験点を有
するステップと、
Ｓ２、速度論モデルによって設計された実験スキームに従って、標的汚染物質、ｐ−ク
ロロ安息香酸、ナプロキセンを実際の水サンプルに加え、そして固定濃度のＮａ２Ｓ２Ｏ
８を水に加え、かつＮａ２Ｓ２Ｏ８といくつかの添加物の合計濃度とのモル濃度比を１０
：１になり、続いて溶液を光反応器に入れて光反応を行い、電磁／超音波配合撹拌によっ
て均一に保たれ、一定時間ＵＶ照射を行い、最後に、取り出されたサンプルに重量比が１
．５％の過剰のＮａＮＯ2を添加して反応を停止させるステップと、
Ｓ３、ステップＳ２でサンプリングされた水サンプルを分析し、標的汚染物質、ｐＣＢ
Ａ、ＮＰＸについて濃度検出および分析を行い、ｐＣＢＡとＮＰＸの濃度変化によって見
かけの反応速度定数を計算し、次に速度論モデルに従って異なる実験条件下での標的汚染
物質の見かけの反応速度定数を適合するステップと、
Ｓ４、実際の水サンプルにおけるｐ−クロロ安息香酸とナプロキセンの見かけの反応速
度定数に従って、ステップＳ３で適合された速度論モデルを代入し、実際の水サンプルに
おける標的汚染物質の実際の分解データを分析し、実際の水サンプルにおける標的汚染物
質の計算された見かけの反応速度定数と比較分析を行うステップと、を含むことを特徴と
する、
紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のための分解予測方法。
【請求項２】
前記ステップＳ１における前記標的参照物質は、１つまたは複数であってもよい、ことを
特徴とする、
請求項１に記載の紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のため
の分解予測方法。
【請求項３】
前記ステップＳ２における前記光反応器は石英ガラス製であり、反応器本体は中間層を
含む円筒形構造であり、前記石英ガラス管は反応器本体の長手方向軸の中心位置に配置さ
れ、前記紫外線水銀ランプロッドは石英ガラス管内に配置され、紫外線水銀ランプに通電
して紫外線を放射する、ことを特徴とする、
請求項１に記載の紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のため
の分解予測方法。
【請求項４】
前記ステップＳ２における前記水銀ランプは、電力が２２Ｗの低圧水銀ランプであり、照
度は１．０２μＷ／ｃｍ２である、ことを特徴とする、
請求項１に記載の紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のため
の分解予測方法。
【請求項５】
前記ステップＳ２において、標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンを水
に添加した後、溶液中の標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンの濃度は
それぞれ１μＭになる、ことを特徴とする、
請求項１に記載の紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のため
の分解予測方法。
【請求項６】
前記ステップＳ２における前記反応時間は、１〜３０ｍｉｎである、ことを特徴とする、
請求項１に記載の紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のため
の分解予測方法。
【請求項７】
前記ステップＳ３における速度論モデル式は、
2020104091.tif 000231
(1)
2020104091.tif 000232
(2)
2020104091.tif 000233
(3)
であり、ここで、
2020104091.tif 000234
、
2020104091.tif 000235
および
2020104091.tif 000236
は、ＵＶ／ＰＳ下での標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンの見かけの
反応速度定数を表し、
2020104091.tif 000237
、
2020104091.tif 000238
および
2020104091.tif 000239
は、標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンの直接光分解率を表し、単位
はｓ−１であり、
2020104091.tif 000240
、
2020104091.tif 000241
および
2020104091.tif 000242
は、ヒドロキシルラジカル（
2020104091.tif 000243
）と標的汚染物質、p-クロロ安息香酸とナプロキセンとの二次反応速度定数を表し、単位
はＭ−１ｓ−１であり、
2020104091.tif 000244
、
2020104091.tif 000245
および
2020104091.tif 000246
は、硫酸根フリーラジカル（
2020104091.tif 000247
）と標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸とナプロキセンとの二次反応速度定数を表し、単
位はＭ−１ｓ−１であり、
2020104091.tif 000248
と
2020104091.tif 000249
は、
2020104091.tif 000250
と
2020104091.tif 000251
の定常状態の濃度を表し、単位はＭである。
ここで、
2020104091.tif 000252
、
2020104091.tif 000253
、
2020104091.tif 000254
、
2020104091.tif 000255
、
2020104091.tif 000256
、
2020104091.tif 000257
および
2020104091.tif 000258
は、調査によって、
2020104091.tif 000259
=5.0 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000260
=8.99 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000261
=3.6 × 108 M-1s-1、
2020104091.tif 000262
=5.64 × 109 M-1s-1を得ることができ、ｐＣＢＡとＮＰＸの直接光分解が弱く、無視で
きるため、式（２）と（３）を式（４）と（５）に簡略化する、
2020104091.tif 000263
(4)
2020104091.tif 000264
(5)
、ことを特徴とする、
請求項１に記載の紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のため
の分解予測方法。
【請求項８】
前記ステップＳ２における光反応器は、主にフレーム（１）、石英ガラス管（２）、超音
波プローブ（３）、電磁撹拌機（４）、電源を含み、前記フレーム（１）の頂部には戻り
流路（１−１）が設けられ、前記戻り流路（１−１）には水平方向にスクリーニンググリ
ッド（１−２）が設けられ、戻り流路（１−１）の下端には回転ノズル（１−３）が均一
に分布され、フレーム（１）の外壁の左右両側に螺旋戻り管（１−４）が配置され、前記
螺旋戻り管（１−４）の液体入口がフレーム（１）の下端と連通し、前記螺旋戻り管（１
−４）の液体出口は戻り流路（１１）と連通し、前記石英ガラス管（２）は螺旋構造であ
り、石英ガラス管（２）は３つがあり、フレーム（１）の内部に均一に分布され、石英ガ
ラス管（２）の内部には紫外線水銀ランプロッド（２−１）が設けられ、フレーム（１）
の垂直方向中央部には電動ネジ（１−５）が設けられ、前記電動ネジ（１−５）には移動
ブロック（１−６）が設けられ、前記移動ブロック（１−６）には超音波プローブ（３）
が設けられ、前記電磁撹拌機（４）はコア（４−１）およびコイル（４−２）を含み、前
記コア（４−１）はフレーム（１）の外壁に固定され、前記コイル（４−２）はコア（４
−１）の外に嵌着され、フレーム（１）と電磁撹拌機（４）との間に伝熱管が設けられ、
前記電源は電動ネジ（１−５）、超音波プローブ（３）、紫外線水銀ランプロッド（２−
１）、スクリーニンググリッド（１−２）、電磁撹拌機（４）に電力を供給する、ことを
特徴とする、
請求項１に記載の紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のため
の分解予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水浄化処理技術の分野に属し、具体的には、紫外線／過硫酸ナトリウムに
よる二次排水中の微量汚染物質除去のための分解予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
検出技術の向上に伴い、分解しにくく、毒性の高い微量汚染物質が水中で検出されること
が多く、従来の水処理プロセスによりこのような分解しにくい有機微量汚染物質を効果的
に除去することができない。有機微量汚染物質は、水質管理において管理する必要がある
物質の一種であり、環境汚染を引き起こすだけでなく、人間の健康にも大きな危険をもた
らす。環境水中に一般に見られる農薬、多環式芳香族炭化水素、ハロゲン化脂肪族炭化水
素、ポリ塩化ビフェニル、およびフェノールなどの有機化合物はいずれも有機微量汚染物
質である。有機微量汚染物質は、通常、（１）濃度が低く、ミリグラムまたはマイクログ
ラムのみであり、またはさらに低く、（２）分解しにくく、主に持続性のある汚染物質で
あり、（３）生体内蓄積効果であり、食物連鎖の濃縮によって何百倍も増幅される可能性
があり、（４）毒性が大きく、そしてそれらのほとんどは３つの致病効果を有するという
共通点を有する。有機微量汚染物質のこれらの問題に対して、水環境中の微量汚染物質を
除去する方法がホットスポットとなる。
【０００３】
排水の高度処理は、排水を安全に排出するための重要な水処理過程であり、高度酸化技術
は、効果的で非選択的な処理プロセスとして広く注目され、応用される。紫外線／過硫酸
ナトリウム（ＵＶ／ＰＳ）は効果的な高度酸化技術であるが、様々な有機物質に対するＵ
Ｖ／ＰＳの分解効果は不明であり、複数回の試験計算が必要である。本明細書では、反応
速度論に基づく紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質の除去を予測
するための分解モデルが開発され、モデルを使用してフリーラジカル濃度を計算し、それ
により紫外線／過硫酸ナトリウムシステムにおける微量汚染物質の分解効果を予測する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のた
めの分解予測方法を提供することであり、選択された参照汚染物質の分解濃度に従って二
次排水中の標的汚染物質の分解を予測することができ、それによって二次排水中の標的汚
染物質を除去するための紫外線／過硫酸ナトリウムの実行可能性を評価する。本発明は、
フリーラジカルの二次反応速度論に基づいて、参照汚染物質を用いてフリーラジカルの濃
度を計算し、そしてフリーラジカル濃度に従って標的汚染物質の分解速度を計算し、分解
速度の予測値と実際値を比較し、それによって実際のデータに対するモデルの正確な適合
および予測が実現される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の技術的解決手段は、以下のとおりである、
紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のための分解予測方法
は、以下のステップを含む。
Ｓ１、ｐ−クロロ安息香酸（ｐＣＢＡ）およびナプロキセン（ＮＰＸ）を参照物質とし
て、ＵＶ／ＰＳ下での標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸、ナプロキセンとフリーラジカ
ルとの反応機構に基づいて、ｐＣＢＡおよびＮＰＸの見かけの反応速度定数を独立変数と
して、速度論モデルによって設計された実験スキームを用いて、全体の設計は複数の試験
点を有する。
Ｓ２、速度論モデルによって設計された実験スキームに従って、標的汚染物質、ｐＣＢ
Ａ、ＮＰＸを実際の水サンプルに加え、そして固定濃度のＮａ２Ｓ２Ｏ８を水に加え、か
つＮａ２Ｓ２Ｏ８といくつかの添加物の合計濃度とのモル濃度比を１０：１になり、続い
て溶液を光反応器に入れて光反応を行い、電磁／超音波配合撹拌によって均一に保たれ、
電磁撹拌周波数は３〜３０Ｈｚであり、電磁撹拌力は２〜７４ｋＷであり、一定時間ＵＶ
照射を行い、最後に、取り出されたサンプルに重量比が１．５％の過剰のＮａＮＯ2を添
加して反応を停止させる。
Ｓ３、ステップＳ２でサンプリングされた水サンプルを分析し、標的汚染物質、ｐＣＢ
Ａ、ＮＰＸについて濃度検出および分析を行い、ｐＣＢＡとＮＰＸの濃度変化によって見
かけの反応速度定数を計算し、次に速度論モデルに従って異なる実験条件下での標的汚染
物質の見かけの反応速度定数を適合する。
Ｓ４、実際の水サンプルにおけるｐＣＢＡとＮＰＸの見かけの反応速度定数に従って、
ステップＳ３で適合された速度論モデルを代入し、実際の水サンプルにおける標的汚染物
質の実際の分解データを分析し、実際の水サンプルにおける標的汚染物質の計算された見
かけの反応速度定数と比較分析を行う。
【０００６】
さらに、ステップＳ１における前記標的参照物質は、１つまたは複数であってもよい。
【０００７】
さらに、ステップＳ２における前記光反応器は石英ガラス製であり、反応器本体は中間
層を含む円筒形構造であり、前記石英ガラス管は反応器本体の長手方向軸の中心位置に配
置され、前記紫外線水銀ランプロッドは石英ガラス管内に配置され、紫外線水銀ランプに
通電して紫外線を放射する。
【０００８】
さらに、ステップＳ２における前記水銀ランプは、電力が２２Ｗの低圧水銀ランプであ
り、照度は１．０２μＷ／ｃｍ２である。
【０００９】
さらに、前記ステップＳ２において、標的汚染物質、ｐＣＢＡおよびＮＰＸを水に添加
した後、溶液中の標的汚染物質、ｐＣＢＡおよびＮＰＸの濃度はそれぞれ１μＭになる。
【００１０】
さらに、ステップＳ２における前記反応時間は、１〜３０ｍｉｎである。
【００１１】
さらに、ステップＳ２における光反応器は、主にフレーム、石英ガラス管、超音波プロ
ーブ、電磁撹拌機、電源を含み、前記フレームの頂部には戻り流路が設けられ、前記戻り
流路には水平方向にスクリーニンググリッドが設けられ、戻り流路の下端には回転ノズル
が均一に分布され、フレームの外壁の左右両側に螺旋戻り管が配置され、螺旋戻り管の液
体入口がフレーム本体の下端に接続され、螺旋戻り管の液体出口は戻り流路と連通し、前
記石英ガラス管は螺旋構造であり、石英ガラス管は３つがあり、フレームの内部に均一に
分布され、石英ガラス管の内部には紫外線水銀ランプロッドが設けられ、フレームの垂直
方向中央部には電動ネジが設けられ、前記電動ネジには移動ブロックが設けられ、前記移
動ブロックには超音波プローブが設けられ、電磁撹拌機はコアおよびコイルを含み、前記
コアはフレームの外壁に固定され、前記コイルはコアの外に嵌着され、コイルとコアが電
磁石を形成し、コイルに交流電流を流すと、回転磁界が発生でき、フレーム内の溶液を運
転させ、それによって撹拌効果が実現され、フレームと電磁撹拌機との間に伝熱管が設け
られ、熱を迅速に伝達し、放熱効率を向上させ、前記電源は前記電動ネジ、超音波プロー
ブ、紫外線水銀ランプロッド、スクリーニンググリッド、電磁撹拌機に電力を供給し、紫
外線の利用率を向上させ、光反応中に溶液への均一性処理を向上させ、実験データに対す
る外部要因の影響を回避することができる。
【００１２】
さらに、ステップＳ２において標的汚染物質と参照汚染物質の反応パラメータを決定し
、常温常圧下で使用することができる。
【００１３】
さらに、特定のサンプリング間隔は、物質の反応速度によって決定される。ｐＣＢＡと
ＮＰＸのサンプリング時間は０、５、１０、３０、６０ｓである。
【００１４】
さらに、ステップＳ３における速度論モデル式は、以下のとおりであり、
2020104091.tif 000003
(1)
2020104091.tif 000004
(2)
2020104091.tif 000005
(3)
ここで、
2020104091.tif 000006
、
2020104091.tif 000007
および
2020104091.tif 000008
は、ＵＶ／ＰＳ下での標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンの見かけの
反応速度定数を表し、
2020104091.tif 000009
、
2020104091.tif 000010
および
2020104091.tif 000011
は、標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンの直接光分解率を表し、単位
はｓ−１であり、
2020104091.tif 000012
、
2020104091.tif 000013
および
2020104091.tif 000014
は、ヒドロキシルラジカル（
2020104091.tif 000015
）と標的汚染物質、p-クロロ安息香酸とナプロキセンとの二次反応速度定数を表し、単位
はＭ−１ｓ−１であり、
2020104091.tif 000016
、
2020104091.tif 000017
および
2020104091.tif 000018
は、硫酸根フリーラジカル（
2020104091.tif 000019
）と標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸とナプロキセンとの二次反応速度定数を表し、単
位はＭ−１ｓ−１であり、
2020104091.tif 000020
と
2020104091.tif 000021
は、
2020104091.tif 000022
と
2020104091.tif 000023
の定常状態の濃度を表し、単位はＭである。
ここで、
2020104091.tif 000024
、
2020104091.tif 000025
、
2020104091.tif 000026
、
2020104091.tif 000027
、
2020104091.tif 000028
、
2020104091.tif 000029
および
2020104091.tif 000030
は、調査によって、
2020104091.tif 000031
=5.0 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000032
=8.99 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000033
=3.6 × 108 M-1s-1、
2020104091.tif 000034
=5.64 × 109 M-1s-1を得ることができる。ｐＣＢＡとＮＰＸの直接光分解が弱く無視で
きるため、式（２）と（３）を式（４）と（５）に簡略化し、
2020104091.tif 000035
(4)
2020104091.tif 000036
(5)
【発明の効果】
【００１５】
従来技術に比べて、本発明の有益な効果は以下のとおりであり、フリーラジカルの二次
反応速度論に基づいて、参照汚染物質を用いてフリーラジカルの濃度を計算し、そしてフ
リーラジカル濃度に従って標的汚染物質の分解速度を計算し、分解率の予測値と実際値を
比較し、それによって実際のデータに対するモデルの正確な適合および予測が実現される
。光反応器と共に光反応を行うとき、光反応器処理ときの均一性が保証され、実験データ
に対する外部要因の干渉が排除され、それによって紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次
排水中の標的汚染物質の除去の実行可能性を評価し、小規模試験のコストを効果的に低減
させる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明のモデルによるＷＴＴＰ１中のＡＣＥとＳＵＣ除去率値および実際の実験中の除去率を予測する図である。
【図２】図２は本発明のモデルによるＷＴＴＰ２中のＡＣＥとＳＵＣ除去率値および実際の実験中の除去率を予測する図である。
【図３】図３は本発明のモデルによるＷＴＴＰ３中のＡＣＥとＳＵＣ除去率値および実際の実験中の除去率を予測する図である。
【図４】図４は本発明における光反応器の構造概略図である。このうち、１-フレーム、１-１-戻り流路、１-２-スクリーニンググリッド、１-３-回転ノズル、１-４-螺旋戻り管、１-５-電動ネジ、１-６-移動ブロック、２?石英ガラス管、２?１?紫外線水銀ランプ、３?超音波プローブ、４?電磁撹拌機、４?１?コア、４?２?コイル。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下は具体的な実施例と共に本発明についてさらに説明するが、本発明の保護範囲はそれ
に限定されない。
【００１８】
実施例１
以下の実施例では、人工甘味料中のアセスルファム（ＡＣＥ）およびスクラロース（ＳＵ
Ｃ）を標的汚染物質として選択し、ＵＶ／ＰＳで二次排水中のＡＣＥおよびＳＵＣを除去
する分解モデルの確立を説明する。
【００１９】
紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のための分解予測方法は
、以下のステップを含む。
Ｓ１、ｐ−クロロ安息香酸（ｐＣＢＡ）およびナプロキセン（ＮＰＸ）を参照物質として
、ＵＶ／ＰＳ下でのアセスルファム（ＡＣＥ）、スクラロース（ＳＵＣ）、ｐ−クロロ安
息香酸、ナプロキセンとフリーラジカルとの反応機構に基づいて、ｐＣＢＡおよびＮＰＸ
の見かけの反応速度定数を独立変数として、それぞれ高、中、低という３つのレベルの濃
度で設計され、速度論モデルによって設計された実験スキームを用いて、全体の設計は複
数の試験点を有する。
【００２０】
Ｓ２、速度論モデルによって設計された実験スキームに従って、３つの家庭下水処理場（
ＷＷＴＰ）の二次沈殿タンクからの水に対して０．４５μｍフィルタをかけ、水サンプル
中のＡＣＥ、ＳＵＣ、ｐＣＢＡ、およびＮＰＸの濃度を１μＭになり、そして４０μＭの
Ｎａ２Ｓ２Ｏ８を水に加え、かつＮａ２Ｓ２Ｏ８といくつかの添加物の合計濃度とのモル
濃度比を１０：１になり、続いて溶液を光反応器に入れて光反応を行い、電磁／超音波配
合撹拌によって均一に保たれ、前記紫外線ランプの電力は２２Ｗであり、照度は１．０２
μＷ／ｃｍ２であり、電磁撹拌周波数は３Ｈｚであり、電磁撹拌力は２ｋＷであり、超音
波周波数は３０ＫＨｚであり、３０ｍｉｎのＵＶ照射を行い、最後に、取り出されたサン
プルに重量比が１．５％の過剰のＮａＮＯ２を添加して反応を停止させる。このうち、ｐ
ＣＢＡとＮＰＸのサンプリング時間は０、５、１０、３０、６０ｓで、ＡＣＥとＳＵＣの
サンプリング時間は０、３００、６００、１２００、１８００ｓである。このうち、光反
応器は石英ガラス製であり、反応器本体は中間層を含む円筒形構造であり、前記石英ガラ
ス管は反応器本体の長手方向軸の中心位置に配置され、前記紫外線水銀ランプロッドは石
英ガラス管内に配置され、紫外線水銀ランプに通電して紫外線を放射する。
【００２１】
Ｓ３、ステップＳ２でサンプリングされた水サンプルを分析し、アセスルファム（ＡＣＥ
）、スクラロース（ＳＵＣ）、ｐＣＢＡ、ＮＰＸについて濃度検出および分析を行い、ｐ
ＣＢＡとＮＰＸの濃度変化によって見かけの反応速度定数を計算し、その異なる実験条件
下でのアセスルファム（ＡＣＥ）とスクラロース（ＳＵＣ）の見かけの反応速度定数を従
属変数として、速度論モデルを適合する。
2020104091.tif 000037
(6)
2020104091.tif 000038
(7) 
2020104091.tif 000039
(2)
2020104091.tif 000040
(3)
ここで、
2020104091.tif 000041
、
2020104091.tif 000042
、
2020104091.tif 000043
および
2020104091.tif 000044
は、ＵＶ／ＰＳ下でのＡＣＥ、ＳＵＣ、ｐＣＢＡ、およびＮＰＸの見かけの反応速度定数
を表し、
2020104091.tif 000045
、
2020104091.tif 000046
、
2020104091.tif 000047
および
2020104091.tif 000048
は、ＡＣＥ、ＳＵＣ、ｐＣＢＡおよびＮＰＸの直接光分解率を表し、単位はｓ−１であり
、
2020104091.tif 000049
、
2020104091.tif 000050
、
2020104091.tif 000051
および
2020104091.tif 000052
は、ヒドロキシルラジカル（
2020104091.tif 000053
）とＡＣＥ、ＳＵＣ、ｐＣＢＡ、ＮＰＸとの二次反応速度定数を表し、単位はＭ?１ｓ?１
であり、
2020104091.tif 000054
、
2020104091.tif 000055
、
2020104091.tif 000056
および
2020104091.tif 000057
は、硫酸根フリーラジカル（
2020104091.tif 000058
）とＡＣＥ、ＳＵＣ、ｐＣＢＡ、ＮＰＸとの二次反応速度定数を表し、単位はＭ−１ｓ−
１であり、
2020104091.tif 000059
と
2020104091.tif 000060
は、
2020104091.tif 000061
と
2020104091.tif 000062
の定常状態の濃度を表し、単位はＭである。
ここで、モデル中のパラメータは、調査によって、
2020104091.tif 000063
=0.00013 s-1、
2020104091.tif 000064
=5.21 × 108 M-1s-1、
2020104091.tif 000065
=5.16 × 108 M-1s-1、
2020104091.tif 000066
=5.0 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000067
=8.99 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000068
=6.81 × 107 M-1s-1、
2020104091.tif 000069
=1.31 × 107 M-1s-1、
2020104091.tif 000070
=3.6 × 108 M-1s-1、
2020104091.tif 000071
=5.64 × 109 M-1s-1を得ることができる。ＳＵＣ、ｐＣＢＡとＮＰＸの直接光分解が弱
く無視できるため、式（７）、（２）と（３）を式（８）、（４）と（５）に簡略化し、
2020104091.tif 000072
(8)
2020104091.tif 000073
(4)
2020104091.tif 000074
(5)
【００２２】
Ｓ４、実際の水サンプルにおけるｐＣＢＡとＮＰＸの見かけの反応速度定数に従って、ス
テップＳ３で適合された速度論モデルを代入し、ＡＣＥ、ＳＵＣ、ｐＣＢＡおよびＮＰＸ
について濃度検出および分析を行う。ｐＣＢＡとＮＰＸの見かけの反応速度定数値を計算
し、かつ式により３つの実際の水サンプルにおける
2020104091.tif 000075
と
2020104091.tif 000076
の定常状態濃度を計算し、計算された具体的な値を表１に示す。
【００２３】
2020104091.tif 000077
【００２４】
次に
2020104091.tif 000078
と
2020104091.tif 000079
の定常状態濃度を式（６）と（８）に代入して３つの実際の水サンプルにおけるＡＣＥと
ＳＵＣの見かけの反応速度定数を計算し、すなわちモデルによって適合されたＡＣＥとＳ
ＵＣ分解の見かけの反応速度定数の計算された具体的な値を表２に示す。
2020104091.tif 000080
【００２５】
実施例２
以下の実施例では、残留農薬中のペニシリン（ＰＧ）とアモキシシリン（ＡＭＸ）を標的
汚染物質として選択し、ＵＶ／ＰＳで二次排水中のＰＧおよびＡＭＸを除去する分解モデ
ルの確立を説明する。
【００２６】
紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のための分解予測方法は
、以下のステップを含む。
【００２７】
Ｓ１、ｐ−クロロ安息香酸（ｐＣＢＡ）およびナプロキセン（ＮＰＸ）を参照物質として
、ＵＶ／ＰＳ下でのペニシリン（ＰＧ）、アモキシシリン（ＡＭＸ）、ｐ−クロロ安息香
酸、ナプロキセンとフリーラジカルとの反応機構に基づいて、ｐＣＢＡおよびＮＰＸの見
かけの反応速度定数を独立変数として、速度論モデルによって設計された実験スキームを
用いて、全体の設計は複数の試験点を有する。
【００２８】
Ｓ２、速度論モデルによって設計された実験スキームに従って、３つの家庭下水処理場（
ＷＷＴＰ）の二次沈殿タンクからの水に対して０．４５μｍフィルタをかけ、水サンプル
中のＰＧ、ＡＭＸ、ｐＣＢＡ、およびＮＰＸの濃度を１μＭになり、そして４０μＭのＮ
ａ２Ｓ２Ｏ８を水に加え、かつＮａ２Ｓ２Ｏ８といくつかの添加物の合計濃度とのモル濃
度比を１０：１になり、続いて溶液を光反応器に入れて光反応を行い、電磁／超音波配合
撹拌によって均一に保たれ、前記紫外線Ｖランプの電力は２２Ｗであり、照度は１．０２
μＷ／ｃｍ２であり、電磁撹拌周波数は３０Ｈｚであり、電磁撹拌力は７４ｋＷであり、
超音波周波数は３０ＫＨｚであり、３０ｍｉｎのＵＶ照射を行い、最後に、取り出された
サンプルに重量比が１．５％の過剰のＮａＮＯ２を添加して反応を停止させる。このうち
、ｐＣＢＡとＮＰＸのサンプリング時間は０、５、１０、３０、６０ｓで、ＰＧとＡＭＸ
のサンプリング時間は０、３００、６００、１２００、１８００ｓである。このうち、光
反応器は石英ガラス製であり、反応器本体は中間層を含む円筒形構造であり、前記石英ガ
ラス管は反応器本体の長手方向軸の中心位置に配置され、前記紫外線水銀ランプロッドは
石英ガラス管内に配置され、紫外線水銀ランプに通電して紫外線を放射する。
【００２９】
Ｓ３、ステップＳ２でサンプリングされた水サンプルを分析し、ペニシリン（ＰＧ）、ア
モキシシリン（ＡＭＸ）、ｐＣＢＡ、ＮＰＸについて濃度検出および分析を行い、ｐＣＢ
ＡとＮＰＸの見かけの反応速度定数を独立変数として、その異なる実験条件下でのペニシ
リン（ＰＧ）とアモキシシリン（ＡＭＸ）の見かけの反応速度定数を従属変数として、速
度論モデルを適合する。
2020104091.tif 000081
(9)
2020104091.tif 000082
(10) 
2020104091.tif 000083
(2)
2020104091.tif 000084
(3)
ここで、
2020104091.tif 000085
、
2020104091.tif 000086
、
2020104091.tif 000087
および
2020104091.tif 000088
は、ＵＶ／ＰＳ下でのＰＧ、ＡＭＸ、ｐＣＢＡ、およびＮＰＸの見かけの反応速度定数を
表し、
2020104091.tif 000089
、
2020104091.tif 000090
、
2020104091.tif 000091
および
2020104091.tif 000092
は、ＰＧ、ＡＭＸ、ｐＣＢＡおよびＮＰＸの直接光分解率を表し、
2020104091.tif 000093
、
2020104091.tif 000094
、
2020104091.tif 000095
および
2020104091.tif 000096
は、ヒドロキシルラジカル（
2020104091.tif 000097
）とＰＧ、ＡＭＸ、ｐＣＢＡ、ＮＰＸとの二次反応速度定数を表し、
2020104091.tif 000098
、
2020104091.tif 000099
、
2020104091.tif 000100
および
2020104091.tif 000101
は、硫酸根フリーラジカル（
2020104091.tif 000102
）とＰＧ、ＡＭＸ、ｐＣＢＡ、ＮＰＸとの二次反応速度定数を表し、
2020104091.tif 000103
と
2020104091.tif 000104
は、
2020104091.tif 000105
と
2020104091.tif 000106
の定常状態の濃度を表し、ｐＣＢＡとＮＰＸの直接光分解が弱いため、無視できる。
ここで、モデル中のパラメータは、調査によって、
2020104091.tif 000107
=0.00127 s-1、
2020104091.tif 000108
=0.0013 s-1、
2020104091.tif 000109
=9.86 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000110
=6.67 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000111
=5.0 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000112
=8.99 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000113
=9.32 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000114
=3.9 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000115
=3.6 × 108 M-1s-1、
2020104091.tif 000116
=5.64 × 109 M-1s-1を得ることができる。ｐＣＢＡとＮＰＸの直接光分解が弱いため、
無視できる。
【００３０】
Ｓ４、実際の水サンプルにおけるｐＣＢＡとＮＰＸの見かけの反応速度定数に従って、ス
テップＳ３で適合された速度論モデルを代入し、ＰＧ、ＡＭＸ、ｐＣＢＡおよびＮＰＸに
ついて濃度検出および分析を行う。ｐＣＢＡとＮＰＸの見かけの反応速度定数値を計算し
、かつ式により３つの実際の水サンプルにおける
2020104091.tif 000117
と
2020104091.tif 000118
の定常状態濃度を計算し、計算された具体的な値を表２に示す。
【００３１】
2020104091.tif 000119
【００３２】
次に
2020104091.tif 000120
と
2020104091.tif 000121
の定常状態濃度を式（９）と（１０）に代入して３つの実際の水サンプルにおけるＰＧと
ＡＭＸの見かけの反応速度定数を計算し、すなわちモデルによって適合されたＰＧとＡＭ
Ｘ分解の見かけの反応速度定数の計算された具体的な値を表４に示す。
2020104091.tif 000122
【００３３】
実施例３
以下の実施例では、残留農薬中の２−メチルイソボルニル（２−ＭＩＢ）およびジェオス
ミン（ＧＳＭ）を標的汚染物質として選択し、ＵＶ／ＰＳで二次排水中の２−ＭＩＢおよ
びＧＳＭを除去する分解モデルの確立を説明する。
【００３４】
紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のための分解予測方法は
、以下のステップを含む。
【００３５】
Ｓ１、ｐ−クロロ安息香酸（ｐＣＢＡ）およびナプロキセン（ＮＰＸ）を参照物質として
、ＵＶ／ＰＳ下での２−メチルイソボルニル（２−ＭＩＢ）、ジェオスミン（ＧＳＭ）、
ｐ−クロロ安息香酸、ナプロキセンとフリーラジカルとの反応機構に基づいて、ｐＣＢＡ
およびＮＰＸの見かけの反応速度定数を独立変数として、速度論モデルによって設計され
た実験スキームを用いて、全体の設計は複数の試験点を有する。
【００３６】
Ｓ２、速度論モデルによって設計された実験スキームに従って、３つの家庭下水処理場（
ＷＷＴＰ）の二次沈殿タンクからの水に対して０．４５μｍフィルタをかけ、水サンプル
中の２−ＭＩＢ、ＧＳＭ、ｐＣＢＡ、およびＮＰＸの濃度を１μＭになり、そして４０μ
ＭのＮａ２Ｓ２Ｏ８を水に加え、かつＮａ２Ｓ２Ｏ８といくつかの添加物の合計濃度との
モル濃度比を１０：１になり、続いて溶液を光反応器に入れて光反応を行い、電磁／超音
波配合撹拌によって均一に保たれ、前記紫外線Ｖランプの電力は２２Ｗであり、照度は１
．０２μＷ／ｃｍ２であり、電磁撹拌周波数は３０Ｈｚであり、電磁撹拌力は７４ｋＷで
あり、超音波周波数は３０ＫＨｚであり、３０ｍｉｎのＵＶ照射を行い、最後に、取り出
されたサンプルに重量比が１．５％の過剰のＮａＮＯ２を添加して反応を停止させる。こ
のうち、ｐＣＢＡとＮＰＸのサンプリング時間は０、５、１０、３０、６０ｓで、２−Ｍ
ＩＢとＧＳＭのサンプリング時間は０、３００、６００、１２００、１８００ｓである。
このうち、光反応器は石英ガラス製であり、反応器本体は中間層を含む円筒形構造であり
、前記石英ガラス管は反応器本体の長手方向軸の中心位置に配置され、前記紫外線水銀ラ
ンプロッドは石英ガラス管内に配置され、紫外線水銀ランプに通電して紫外線を放射する
。
【００３７】
Ｓ３、ステップＳ２でサンプリングされた水サンプルを分析し、２−メチルイソボルニル
（２−ＭＩＢ）、ジェオスミン（ＧＳＭ）、ｐＣＢＡ、ＮＰＸについて濃度検出および分
析を行い、ｐＣＢＡとＮＰＸの見かけの反応速度定数を独立変数として、異なる実験条件
下での２−メチルイソボルニル（２−ＭＩＢ）とジェオスミン（ＧＳＭ）の見かけの反応
速度定数を従属変数として、速度論モデルを適合する。
2020104091.tif 000123
(11)
2020104091.tif 000124
(12) 
2020104091.tif 000125
(2)
2020104091.tif 000126
(3)
ここで、
2020104091.tif 000127
、
2020104091.tif 000128
、
2020104091.tif 000129
および
2020104091.tif 000130
は、ＵＶ／ＰＳ下での２−ＭＩＢ、ＧＳＭ、ｐＣＢＡ、およびＮＰＸの見かけの反応速度
定数を表し、
2020104091.tif 000131
、
2020104091.tif 000132
、
2020104091.tif 000133
および
2020104091.tif 000134
は、２−ＭＩＢ、ＧＳＭ、ｐＣＢＡおよびＮＰＸの直接光分解率を表し、
2020104091.tif 000135
、
2020104091.tif 000136
、
2020104091.tif 000137
および
2020104091.tif 000138
は、ヒドロキシルラジカル（
2020104091.tif 000139
）と２−ＭＩＢ、ＧＳＭ、ｐＣＢＡ、ＮＰＸとの二次反応速度定数を表し、
2020104091.tif 000140
、
2020104091.tif 000141
、
2020104091.tif 000142
および
2020104091.tif 000143
は、硫酸根フリーラジカル（
2020104091.tif 000144
）と２−ＭＩＢ、ＧＳＭ、ｐＣＢＡ、ＮＰＸとの二次反応速度定数を表し、
2020104091.tif 000145
と
2020104091.tif 000146
は、
2020104091.tif 000147
と
2020104091.tif 000148
の定常状態の濃度を表し、２−ＭＩＢ、ＧＳＭ、ｐＣＢＡとＮＰＸの直接光分解が弱いた
め、無視できる。
ここで、モデル中のパラメータは、調査によって、
2020104091.tif 000149
=4.3 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000150
=5.7 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000151
=5.0 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000152
=8.99 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000153
=4.2 × 108 M-1s-1、
2020104091.tif 000154
=7.6 × 108 M-1s-1、
2020104091.tif 000155
=3.6 × 108 M-1s-1、
2020104091.tif 000156
=5.64 × 109 M-1s-1を得ることができ、２−ＭＩＢ、ＧＳＭ、ｐＣＢＡとＮＰＸの直接
光分解が弱いため、無視できる。
【００３８】
Ｓ４、実際の水サンプルにおけるｐＣＢＡとＮＰＸの見かけの反応速度定数に従って、ス
テップＳ３で適合された速度論モデルを代入し、２−ＭＩＢ、ＧＳＭ、ｐＣＢＡおよびＮ
ＰＸについて濃度検出および分析を行う。ｐＣＢＡとＮＰＸの見かけの反応速度定数値を
計算し、かつ式により３つの実際の水サンプルにおける
2020104091.tif 000157
と
2020104091.tif 000158
の定常状態濃度を計算し、計算された具体的な値を表５に示す。
【００３９】
2020104091.tif 000159
【００４０】
次に
2020104091.tif 000160
と
2020104091.tif 000161
の定常状態濃度を式（１１）と（１２）に代入して３つの実際の水サンプルにおける２−
ＭＩＢとＧＳＭの見かけの反応速度定数を計算し、すなわちモデルによって適合された２
−ＭＩＢとＧＳＭ分解の見かけの反応速度定数の計算された具体的な値を表６に示す。
【００４１】
2020104091.tif 000162
【００４２】
実施例４
以下の実施例では、残留農薬中のＰ−クロロフェノキシイソ酪酸（ＣＡ）を標的汚染物質
として選択し、ＵＶ／ＰＳで二次排水中のＣＡを除去する分解モデルの確立を説明する。
紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のための分解予測方法は
、以下のステップを含む。
【００４３】
Ｓ１、ｐ−クロロ安息香酸（ｐＣＢＡ）およびナプロキセン（ＮＰＸ）を参照物質として
、ＵＶ／ＰＳ下でのＰ−クロロフェノキシイソ酪酸（ＣＡ）、ｐ−クロロ安息香酸、ナプ
ロキセンとフリーラジカルとの反応機構に基づいて、ｐＣＢＡおよびＮＰＸの見かけの反
応速度定数を独立変数として、速度論モデルによって設計された実験スキームを用いて、
全体の設計は複数の試験点を有する。
【００４４】
Ｓ２、速度論モデルによって設計された実験スキームに従って、３つの家庭下水処理場（
ＷＷＴＰ）の二次沈殿タンクからの水に対して０．４５μｍフィルタをかけ、水サンプル
中のＣＡ、ｐＣＢＡ、およびＮＰＸの濃度を１μＭになり、そして４０μＭのＮａ２Ｓ２
Ｏ８を水に加え、かつＮａ２Ｓ２Ｏ８といくつかの添加物の合計濃度とのモル濃度比を１
０：１になり、続いて溶液を光反応器に入れて光反応を行い、電磁／超音波配合撹拌によ
って均一に保たれ、前記紫外線Ｖランプの電力は２２Ｗであり、照度は１．０２μＷ／ｃ
ｍ２であり、電磁撹拌周波数は３０Ｈｚであり、電磁撹拌力は７４ｋＷであり、超音波周
波数は３０ＫＨｚであり、３０ｍｉｎのＵＶ照射を行い、最後に、取り出されたサンプル
に重量比が１．５％の過剰のＮａＮＯ２を添加して反応を停止させる。このうち、ｐＣＢ
ＡとＮＰＸのサンプリング時間は０、５、１０、３０、６０ｓで、ＣＡのサンプリング時
間は０、３００、６００、１２００、１８００ｓである。このうち、光反応器は石英ガラ
ス製であり、反応器本体は中間層を含む円筒形構造であり、前記石英ガラス管は反応器本
体の長手方向軸の中心位置に配置され、前記紫外線水銀ランプロッドは石英ガラス管内に
配置され、紫外線水銀ランプに通電して紫外線を放射する。
【００４５】
Ｓ３、ステップＳ２でサンプリングされた水サンプルを分析し、Ｐ−クロロフェノキシイ
ソ酪酸（ＣＡ）、ｐＣＢＡ、ＮＰＸについて濃度検出および分析を行い、ｐＣＢＡとＮＰ
Ｘの見かけの反応速度定数を独立変数として、異なる実験条件下でのＰ−クロロフェノキ
シイソ酪酸（ＣＡ）の見かけの反応速度定数を従属変数として、速度論モデルを適合する
。
2020104091.tif 000163
(13)
2020104091.tif 000164
(2)
2020104091.tif 000165
(3)
ここで、
2020104091.tif 000166
、
2020104091.tif 000167
および
2020104091.tif 000168
は、ＵＶ／ＰＳ下でのＣＡ、ｐＣＢＡ、およびＮＰＸの見かけの反応速度定数を表し、
2020104091.tif 000169
、
2020104091.tif 000170
および
2020104091.tif 000171
は、ＣＡ、ｐＣＢＡおよびＮＰＸの直接光分解率を表し、
2020104091.tif 000172
、
2020104091.tif 000173
および
2020104091.tif 000174
は、ヒドロキシルラジカル（
2020104091.tif 000175
）とＣＡ、ｐＣＢＡ、ＮＰＸとの二次反応速度定数を表し、
2020104091.tif 000176
、
2020104091.tif 000177
および
2020104091.tif 000178
は、硫酸根フリーラジカル（
2020104091.tif 000179
）とＣＡ、ｐＣＢＡ、ＮＰＸとの二次反応速度定数を表し、
2020104091.tif 000180
と
2020104091.tif 000181
は、
2020104091.tif 000182
と
2020104091.tif 000183
の定常状態の濃度を表し、ｐＣＢＡとＮＰＸの直接光分解が弱いため、無視できる。
ここで、モデル中のパラメータは、調査によって、
2020104091.tif 000184
=0.00014 s-1、
2020104091.tif 000185
=2.72 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000186
=5.0 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000187
=8.99 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000188
=1.73 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000189
=3.6 × 108 M-1s-1、
2020104091.tif 000190
=5.64 × 109 M-1s-1を得ることができ、ｐＣＢＡとＮＰＸの直接光分解が弱いため、無
視できる。
Ｓ４、実際の水サンプルにおけるｐＣＢＡとＮＰＸの見かけの反応速度定数に従って、ス
テップＳ３で適合された速度論モデルを代入し、ＣＡ、ｐＣＢＡおよびＮＰＸについて濃
度検出および分析を行う。ｐＣＢＡとＮＰＸの見かけの反応速度定数値を計算し、かつ式
により３つの実際の水サンプルにおける
2020104091.tif 000191
と
2020104091.tif 000192
の定常状態濃度を計算し、計算された具体的な値を表７に示す。
【００４６】
2020104091.tif 000193
【００４７】
次に
2020104091.tif 000194
と
2020104091.tif 000195
の定常状態濃度を式（１３）に代入して３つの実際の水サンプルにおけるＣＡの見かけの
反応速度定数を計算し、すなわちモデルによって適合されたＣＡ分解の見かけの反応速度
定数の計算された具体的な値を表８に示す。
2020104091.tif 000196
【００４８】
実施例５
以下の実施例では、残留農薬中のクロラムフェニコール（ＣＡＰ）を標的汚染物質として
選択し、ＵＶ／ＰＳで二次排水中のＣＡＰを除去する分解モデルの確立を説明する。
紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のための分解予測方法は
、以下のステップを含む。
【００４９】
Ｓ１、ｐ−クロロ安息香酸（ｐＣＢＡ）およびナプロキセン（ＮＰＸ）を参照物質として
、ＵＶ／ＰＳ下でのクロラムフェニコール（ＣＡＰ）、ｐ−クロロ安息香酸、ナプロキセ
ンとフリーラジカルとの反応機構に基づいて、ｐＣＢＡおよびＮＰＸの見かけの反応速度
定数を独立変数として、速度論モデルによって設計された実験スキームを用いて、全体の
設計は複数の試験点を有する。
【００５０】
Ｓ２、速度論モデルによって設計された実験スキームに従って、３つの家庭下水処理場（
ＷＷＴＰ）の二次沈殿タンクからの水に対して０．４５μｍフィルタをかけ、水サンプル
中のＣＡＰ、ｐＣＢＡ、およびＮＰＸの濃度を１μＭになり、そして４０μＭのＮａ２Ｓ
２Ｏ８を水に加え、かつＮａ２Ｓ２Ｏ８といくつかの添加物の合計濃度とのモル濃度比を
１０：１になり、続いて溶液を光反応器に入れて光反応を行い、電磁／超音波配合撹拌に
よって均一に保たれ、前記紫外線Ｖランプの電力は２２Ｗであり、照度は１．０２μＷ／
ｃｍ２であり、電磁撹拌周波数は３０Ｈｚであり、電磁撹拌力は７４ｋＷであり、超音波
周波数は３０ＫＨｚであり、３０ｍｉｎのＵＶ照射を行い、最後に、取り出されたサンプ
ルに重量比が１．５％の過剰のＮａＮＯ２を添加して反応を停止させる。このうち、ｐＣ
ＢＡとＮＰＸのサンプリング時間は０、５、１０、３０、６０ｓで、ＣＡＰのサンプリン
グ時間は０、３００、６００、１２００、１８００ｓである。このうち、光反応器は石英
ガラス製であり、反応器本体は中間層を含む円筒形構造であり、前記石英ガラス管は反応
器本体の長手方向軸の中心位置に配置され、前記紫外線水銀ランプロッドは石英ガラス管
内に配置され、紫外線水銀ランプに通電して紫外線を放射する。
【００５１】
Ｓ３、ステップＳ２でサンプリングされた水サンプルを分析し、クロラムフェニコール（
ＣＡＰ）、ｐＣＢＡ、ＮＰＸについて濃度検出および分析を行い、ｐＣＢＡとＮＰＸの見
かけの反応速度定数を独立変数として、異なる実験条件下でのクロラムフェニコール（Ｃ
ＡＰ）の見かけの反応速度定数を従属変数として、速度論モデルを適合する。
2020104091.tif 000197
(14)
2020104091.tif 000198
(2)
2020104091.tif 000199
(3)
ここで、
2020104091.tif 000200
、
2020104091.tif 000201
および
2020104091.tif 000202
は、ＵＶ／ＰＳ下でのＣＡＰ、ｐＣＢＡ、およびＮＰＸの見かけの反応速度定数を表し、
2020104091.tif 000203
、
2020104091.tif 000204
および
2020104091.tif 000205
は、ＣＡＰ、ｐＣＢＡおよびＮＰＸの直接光分解率を表し、
2020104091.tif 000206
、
2020104091.tif 000207
および
2020104091.tif 000208
は、ヒドロキシルラジカル（
2020104091.tif 000209
）とＣＡＰ、ｐＣＢＡ、ＮＰＸとの二次反応速度定数を表し、
2020104091.tif 000210
、
2020104091.tif 000211
および
2020104091.tif 000212
は、硫酸根フリーラジカル（
2020104091.tif 000213
）とＣＡＰ、ｐＣＢＡ、ＮＰＸとの二次反応速度定数を表し、
2020104091.tif 000214
と
2020104091.tif 000215
は、
2020104091.tif 000216
と
2020104091.tif 000217
の定常状態の濃度を表し、ｐＣＢＡとＮＰＸの直接光分解が弱いため、無視できる。
ここで、モデル中のパラメータは、調査によって、
2020104091.tif 000218
=0.0019 s-1、
2020104091.tif 000219
=2.0 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000220
=5.0 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000221
=8.99 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000222
=1.33 × 1010 M-1s-1、
2020104091.tif 000223
=3.6 × 108 M-1s-1、
2020104091.tif 000224
=5.64 × 109 M-1s-1を得ることができ、ｐＣＢＡとＮＰＸの直接光分解が弱いため、無
視できる。
【００５２】
Ｓ４、実際の水サンプルにおけるｐＣＢＡとＮＰＸの見かけの反応速度定数に従って、ス
テップＳ３で適合された速度論モデルを代入し、ＣＡＰ、ｐＣＢＡおよびＮＰＸについて
濃度検出および分析を行う。ｐＣＢＡとＮＰＸの見かけの反応速度定数値を計算し、かつ
式により３つの実際の水サンプルにおける
2020104091.tif 000225
と
2020104091.tif 000226
の定常状態濃度を計算し、計算された具体的な値を表９に示す。
【００５３】
2020104091.tif 000227
【００５４】
次に
2020104091.tif 000228
と
2020104091.tif 000229
の定常状態濃度を式（１４）に代入して３つの実際の水サンプルにおけるＣＡＰの見かけ
の反応速度定数を計算し、すなわちモデルによって適合されたＣＡＰ分解の見かけの反応
速度定数の計算された具体的な値を表１０に示す。
【００５５】
2020104091.tif 000230
【００５６】
結果分析
実際の水サンプルにおけるＡＣＥとＳＵＣの実際の分解データを分析し、実際の水サンプ
ルにおけるモデル適合されたＡＣＥとＳＵＣの見かけの反応速度定数と比較して分析し、
図１〜３は、実施例１における３つの実際の水サンプルにおけるＵＶ／ＰＳ下でのＡＣＥ
およびＳＵＣの実際の分解および適合した分解状態である。結果分析により、モデル適合
値は実験値に近いと、確立された予測モデルは信頼でき、すなわち本発明の方法は紫外線
／過硫酸ナトリウムで処理した二次排水中の汚染物質の分解を効果的に予測することがで
きる。
【図１】
2020104091.tif 000265
【図２】
2020104091.tif 000266
【図３】
2020104091.tif 000267
【図４】
2020104091.tif 000268
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月28日(2019.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のための分解予測方法で
あって、
Ｓ１、ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンを参照物質として、ＵＶ／ＰＳ下での標
的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸、ナプロキセンとフリーラジカルとの反応機構に基づい
て、ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンの見かけの反応速度定数を独立変数として、
前記標的汚染物質の分解速度を計算するステップと、
Ｓ２、速度論モデルによって設計された実験スキームに従って、標的汚染物質、ｐ−ク
ロロ安息香酸、ナプロキセンを実際の水サンプルに加え、そして固定濃度のＮａ２Ｓ２Ｏ
８を水に加え、かつＮａ２Ｓ２Ｏ８といくつかの添加物の合計濃度とのモル濃度比を１０
：１になり、続いて溶液を光反応器に入れて光反応を行い、電磁／超音波配合撹拌によっ
て均一に保たれ、一定時間ＵＶ照射を行い、最後に、取り出されたサンプルに重量比が１
．５％の過剰のＮａＮＯ2を添加して反応を停止させるステップと、
Ｓ３、ステップＳ２でサンプリングされた水サンプルを分析し、標的汚染物質、ｐＣＢ
Ａ、ＮＰＸについて濃度検出および分析を行い、ｐＣＢＡとＮＰＸの濃度変化によって見
かけの反応速度定数を計算し、次に速度論モデルに従って異なる実験条件下での標的汚染
物質の見かけの反応速度定数に適合させるステップと、
Ｓ４、実際の水サンプルにおけるｐ−クロロ安息香酸とナプロキセンの見かけの反応速
度定数に従って、前記標的汚染物質の分解速度に適合させ、実際の水サンプルにおける標
的汚染物質の実際の分解データを分析し、実際の水サンプルにおける標的汚染物質の計算
された見かけの反応速度定数と比較分析を行うステップと、を含むことを特徴とする、
紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のための分解予測方法。
【請求項２】
前記ステップＳ１における前記標的汚染物質は、１つまたは複数であってもよい、ことを
特徴とする、
請求項１に記載の紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のため
の分解予測方法。
【請求項３】
前記ステップＳ２における前記光反応器に石英ガラス管が設けられ、前記光反応器本体
は中間層を含む円筒形構造であり、前記石英ガラス管は反応器本体の長手方向軸の中心位
置に配置され、紫外線水銀ランプロッドは前記石英ガラス管内に配置され、前記紫外線水
銀ランプロッドに通電して紫外線を放射する、ことを特徴とする、
請求項１に記載の紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のため
の分解予測方法。
【請求項４】
前記ステップＳ２における前記紫外線水銀ランプロッドは、電力が２２Ｗの低圧水銀ラン
プであり、照度は１．０２μＷ／ｃｍ２である、ことを特徴とする、
請求項１に記載の紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のため
の分解予測方法。
【請求項５】
前記ステップＳ２において、標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンを水
に添加した後、溶液中の標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンの濃度は
それぞれ１μＭになる、ことを特徴とする、
請求項１に記載の紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のため
の分解予測方法。
【請求項６】
前記ステップＳ２における光反応時間は、１〜３０ｍｉｎである、ことを特徴とする、
請求項１に記載の紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のため
の分解予測方法。
【請求項７】
前記ステップＳ３における速度論モデル式は、
2020104091.tif 000269
(1)
2020104091.tif 000270
(2)
2020104091.tif 000271
(3)
であり、ここで、
2020104091.tif 000272
、
2020104091.tif 000273
および
2020104091.tif 000274
は、ＵＶ／ＰＳ下での標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンの見かけの
反応速度定数を表し、
2020104091.tif 000275
、
2020104091.tif 000276
および
2020104091.tif 000277
は、標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸およびナプロキセンの直接光分解率を表し、単位
はｓ−１であり、
2020104091.tif 000278
、
2020104091.tif 000279
および
2020104091.tif 000280
は、ヒドロキシルラジカル（
2020104091.tif 000281
）と標的汚染物質、p-クロロ安息香酸とナプロキセンとの二次反応速度定数を表し、単位
はＭ−１ｓ−１であり、
2020104091.tif 000282
、
2020104091.tif 000283
および
2020104091.tif 000284
は、硫酸根フリーラジカル（
2020104091.tif 000285
）と標的汚染物質、ｐ−クロロ安息香酸とナプロキセンとの二次反応速度定数を表し、単
位はＭ−１ｓ−１であり、
2020104091.tif 000286
と
2020104091.tif 000287
は、
2020104091.tif 000288
と
2020104091.tif 000289
の定常状態の濃度を表し、単位はＭである。
ここで、
2020104091.tif 000290
、
2020104091.tif 000291
、
2020104091.tif 000292
、
2020104091.tif 000293
、
2020104091.tif 000294
、
2020104091.tif 000295
および
2020104091.tif 000296
は、調査によって、
2020104091.tif 000297
=5.0 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000298
=8.99 × 109 M-1s-1、
2020104091.tif 000299
=3.6 × 108 M-1s-1、
2020104091.tif 000300
=5.64 × 109 M-1s-1を得ることができ、ｐＣＢＡとＮＰＸの直接光分解が弱く、無視で
きるため、式（２）と（３）を式（４）と（５）に簡略化する、
2020104091.tif 000301
(4)
2020104091.tif 000302
(5)
、ことを特徴とする、
請求項１に記載の紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のため
の分解予測方法。
【請求項８】
前記ステップＳ２における光反応器は、主にフレーム（１）、石英ガラス管（２）、超音
波プローブ（３）、電磁撹拌機（４）、電源を含み、前記フレーム（１）の頂部には戻り
流路（１−１）が設けられ、前記戻り流路（１−１）には水平方向にスクリーニンググリ
ッド（１−２）が設けられ、戻り流路（１−１）の下端には回転ノズル（１−３）が均一
に分布され、フレーム（１）の外壁の左右両側に螺旋戻り管（１−４）が配置され、前記
螺旋戻り管（１−４）の液体入口がフレーム（１）の下端と連通し、前記螺旋戻り管（１
−４）の液体出口は戻り流路（１１）と連通し、前記石英ガラス管（２）は螺旋構造であ
り、石英ガラス管（２）は３つがあり、フレーム（１）の内部に均一に分布され、石英ガ
ラス管（２）の内部には紫外線水銀ランプロッド（２−１）が設けられ、フレーム（１）
の垂直方向中央部には電動ネジ（１−５）が設けられ、前記電動ネジ（１−５）には移動
ブロック（１−６）が設けられ、前記移動ブロック（１−６）には超音波プローブ（３）
が設けられ、前記電磁撹拌機（４）はコア（４−１）およびコイル（４−２）を含み、前
記コア（４−１）はフレーム（１）の外壁に固定され、前記コイル（４−２）はコア（４
−１）の外に嵌着され、フレーム（１）と電磁撹拌機（４）との間に伝熱管が設けられ、
前記電源は電動ネジ（１−５）、超音波プローブ（３）、紫外線水銀ランプロッド（２−
１）、スクリーニンググリッド（１−２）、電磁撹拌機（４）に電力を供給する、ことを
特徴とする、
請求項１に記載の紫外線／過硫酸ナトリウムによる二次排水中の微量汚染物質除去のため
の分解予測方法。