日本オゾン協会第33回年次研究講演会講演番号24無水銀UVランプ方式と放電方式によるオゾン発生方法の違いが水処理へ及ぼす影響北澤成、○小林剛、松島峻也、太田一秀、芹澤和泉(株)オーク製作所Copyright @2024 ORC Manufacturing Co.,Ltd. All right reserved
特徴•水銀不使用の紫外線(UV)ランプ•中心波長は172 nm (Xe封入) •大気中の酸素を原料としてNOxフリーのオゾン生成が可能スマートエキシマ®ランプ発光スペクトルオゾン(分解せずOと反応しない)無水銀UVランプで、有害物質を作らないO₂+ hv (λ≤ 242 nm) → O(₃P) + O(₃P) O₂+ hv (λ≤ 176 nm) → O(₁D) + O(₃P) O( i D) + M → O( 3 P) + M O(₃P) + O₂+ M → O₃+ M O₃+ hv (λ≤ 320 nm) → O₂+ (₁D) Copyright @2024 ORC Manufacturing Co.,Ltd. All right reserved 1
N₂ : Babcock et al. (1976)   O₂ : Ackerman (1971) O 3 : Ackerman (1971) CO₂ : Babcock et al. (1976)、Bastien et al.(1985) H,O : Chung et al.(2001)、Cheng et al.(2004)、Ranjan et al.(2020)結合解離工ネルギーD（298.15K）および相当する光波長λ¹)
1)光励起プロセスハンドブック(サイエンスフォーラム)
窒素酸化物測定(FT-IR)
2
金属板へのオゾンガス曝露試験
早川ら(2022)空気を原料としてオゾン発生器で生成したオゾンガスに含まれる窒素酸化物の測定とその影響,医療・環境オゾン研究, Vol. 29 (2), pp48-56 Copyright @2024 ORC Manufacturing Co.,Ltd. All right reserved
高野ら. (2023) 異なるオゾン発生方式が硝酸イオン濃度･pH推移に及ぼす影響日本オゾン協会年次研究講演会,2023 Copyright @2024 ORC Manufacturing Co.,Ltd. All right reserved水処理におけるオゾン利用において、スマートエキシマランプによるUV方式と、一般的な放電方式のオゾン発生方法の違いがオゾン処理に及ぼす影響を明らかにする。 ①配管、容器などに使用される金属に与える影響②溶存オゾン濃度の変化③殺菌･脱色の効果

オゾンバブリング処理条件
. .放電方式:市販品オゾナイザ（300mg/h）消費電力10W UV方式:スマートエキシマ®UVランプ(500mg/h→分岐調整)消費電力38W供給ガス:シリカゲル通気(乾燥大気) . .水量: 1.8 L(純水) .水深:約850mm .バブリングガス流量: 1.0 L/min .オゾンガス濃度:約1800 ppm .銅板・鉄板・真鍮板を水面から約200mm位置に吊り下げ1)定期的に金属板を取り出し乾燥後に表面を撮影2)  同タイミングでpH試験紙によるpH測定を実施Φ15mm発光長160mm実験系模式図Copyright @2024 ORC Manufacturing Co.,Ltd. All right reserved
オゾンバブリング処理による金属表面の変化
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UV方式(スマートエキシマランプ)放電方式
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処理条件. UV方式:才一ク製作所製スマートエキシマランプ搭載オゾン発生モジュール(消費電力: 15W) .放電方式:市販品オゾナイザ 8台  (消費電力: 37W) .シリカゲル通気(乾燥大気) .水量: 150 mL(純水) .バブリングガス流量: 0.4 L/min .オゾンガス濃度:約1300 ppm .連続稼働し、定期的に採水(mL) →溶存オゾン濃度測定、NO3濃度測定
イオンクロマトグラフィー (IC)
•標準物質(NO3)を段階希釈して検量線作成・サンプル採水量:1 mL(冷暗所保管) ※NO3濃度100 mg/L以上のサンプルは純水で希釈し測定ーク製作所製オゾン発生モジュール
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. .放電方式:硝酸イオン濃度は増加し、溶存オゾン濃度が減少。 UV方式:硝酸イオン濃度の増加は僅かであり、溶存オゾン濃度も高濃度を維持。 NOxにより生成される亜硝酸イオンとオゾンの反応式•2NO2 + H2O → HNO3 + HNO2 （2HNO2 → 2NO2- + H2） •NO2- + O3 → NO3- + O2 Copyright @2024 ORC Manufacturing Co.,Ltd. All right reserved
殺菌評価実験方法①再生水を使用しているトイレタンクより採水した水(菌液)を1 mL滴下②バブリングにより生成したオゾン水※を8 mL滴下・撹拌し30分間静置③0.1Mチオ硫酸ナトリウム水溶液を1 mL滴下･撹拌しオゾンの反応を停止④1mLを採取し溶解させた標準寒天培地に添加⑤35°C下で72時間培養後、コロニー数から生菌数を計数•3反復の実験結果より効果確認を実施※硝酸イオン評価時には希釈硝酸を8mL滴下72h培養後コロニ
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・オゾンバブリング時間に対する生菌数UV方式でも放電方式と同等の殺菌効果Copyright @2024 ORC Manufacturing Co.,Ltd. All right reserved
脱色評価メチレンブルー試薬を純水に溶解、段階希釈して検量線作成.紫外可視分光光度計による665nm吸光度より濃度を算出し、濃度減少.割合から分解率を算出。メチレンブルー溶液吸光度
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UV方式でも、放電方式と同等の脱色効果が得られる
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.水処理におけるオゾン利用において、オゾン発生方法の違いが及ぼす影響を明らかにするため、①配管材、容器などに使用される金属に与える影響、②溶存オゾン濃度の変化、③殺菌・脱色の効果について調査を実施した。 .スマートエキシマランプを搭載したUV方式のオゾン発生器による水処理は、金属の腐食および処理水の汚染が発生しなかった。一方で、放電方式のオゾン発生器では、金属が腐食し処理水も汚染されることが分かった。 .スマートエキシマランプを搭載したUV方式のオゾン発生器によるオゾンバブリングは、硝酸イオン濃度の増加が極めて少なく、溶存オゾン濃度が高濃度で安定した。 ー方で、放電方式のオゾン発生器は、NOxの影響により硝酸イオン濃度が増加し、溶存オゾン濃度が徐々に減少した。 .殺菌・脱色の評価では、スマートエキシマランプを搭載したUV方式のオゾン発生器においても、硝酸イオンも生成する放電方式と同等の殺菌・脱色結果が得られた。ご清聴ありがとうございました光の技術で未来をつなぐば会社オーク製作所社/  〒194-0295東京都町田市小山ヶ丘3-9-6本護訪工場/  〒391-0011長野県茅野市玉川4896番地日の出工場/   〒190-0182東京都西多摩郡日の出町平井28-5大阪営業所/  〒564-0051大阪府吹田市豊津町41-14榎原ビルTEL:042-798-5131  FAX:042-798-5135 TEL:0266-72-3956  FAX:0266-73-5816 TEL:042-597-4398  FAX:042-597-5862 TEL:06-6386-0731 FAX:06-6386-0757
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