特開2020-104091(P2020-104091A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特開2020-104091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
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2020-104091(P2020-104091A)
(43)【公開日】2020年7月9日
(54)【発明の名称】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
(51)【国際特許分類】
   C02F 1/72 20060101AFI20200612BHJP
   C02F 1/32 20060101ALI20200612BHJP
   G01N 33/18 20060101ALI20200612BHJP
【FI】
   C02F1/72 101
   C02F1/32
   G01N33/18 Z
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】33
(21)【出願番号】特願2019-17525(P2019-17525)
(22)【出願日】2019年2月1日
(11)【特許番号】特許第6551917号(P6551917)
(45)【特許公報発行日】2019年7月31日
(31)【優先権主張番号】201811611203.9
(32)【優先日】2018年12月27日
(33)【優先権主張国】CN
(71)【出願人】
【識別番号】515190906
【氏名又は名称】南京大学
(74)【代理人】
【識別番号】100088063
【弁理士】
【氏名又は名称】坪内 康治
(72)【発明者】
【氏名】耿金菊
(72)【発明者】
【氏名】傅▲いん▼▲いん▼
(72)【発明者】
【氏名】任洪強
(72)【発明者】
【氏名】許柯
(72)【発明者】
【氏名】黄輝
(72)【発明者】
【氏名】張徐祥
【テーマコード(参考)】
4D037
4D050
【Fターム(参考)】
4D037AA11
4D037AB04
4D037AB17
4D037BA18
4D037BB02
4D037BB09
4D037CA11
4D050AA12
4D050AB04
4D050AB11
4D050BB13
4D050BC09
4D050BD08
(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
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【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、
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(1)
[この文献は図面を表示できません]
(2)
[この文献は図面を表示できません]
(3)
であり、ここで、
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[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
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、
[この文献は図面を表示できません]

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および
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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、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
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は、ヒドロキシルラジカル(
[この文献は図面を表示できません]
)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、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、硫酸根フリーラジカル(
[この文献は図面を表示できません]
)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、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
は、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
の定常状態の濃度を表し、単位はMである。
ここで、
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および
[この文献は図面を表示できません]
は、調査によって、
[この文献は図面を表示できません]
=5.0 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=8.99 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=3.6 × 108 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=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、

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(4)
[この文献は図面を表示できません]
(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、
[この文献は図面を表示できません]
(1)
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(2)
[この文献は図面を表示できません]
(3)
ここで、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
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、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
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、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、ヒドロキシルラジカル(
[この文献は図面を表示できません]
)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、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、硫酸根フリーラジカル(
[この文献は図面を表示できません]
)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、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
は、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
の定常状態の濃度を表し、単位はMである。
ここで、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]

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[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、調査によって、
[この文献は図面を表示できません]
=5.0 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=8.99 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=3.6 × 108 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=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、
[この文献は図面を表示できません]
(4)
[この文献は図面を表示できません]
(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。
[この文献は図面を表示できません]
(6)
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(7)
[この文献は図面を表示できません]
(2)
[この文献は図面を表示できません]
(3)
ここで、
[この文献は図面を表示できません]

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および
[この文献は図面を表示できません]
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、
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および
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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

[この文献は図面を表示できません]

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および
[この文献は図面を表示できません]
は、ヒドロキシルラジカル(
[この文献は図面を表示できません]
)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、
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および
[この文献は図面を表示できません]
は、硫酸根フリーラジカル(
[この文献は図面を表示できません]
)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、
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は、
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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、
[この文献は図面を表示できません]
=0.00013 s-1
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=5.21 × 108 M-1s-1
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=5.16 × 108 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=5.0 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=8.99 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=6.81 × 107 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=1.31 × 107 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=3.6 × 108 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=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、
[この文献は図面を表示できません]
(8)
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(4)
[この文献は図面を表示できません]
(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
[この文献は図面を表示できません]

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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】
[この文献は図面を表示できません]
【0024】
次に
[この文献は図面を表示できません]

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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。
[この文献は図面を表示できません]
【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。
[この文献は図面を表示できません]
(9)
[この文献は図面を表示できません]
(10)
[この文献は図面を表示できません]
(2)
[この文献は図面を表示できません]
(3)
ここで、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
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、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、PG、AMX、pCBAおよびNPXの直接光分解率を表し、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、ヒドロキシルラジカル(
[この文献は図面を表示できません]
)とPG、AMX、pCBA、NPXとの二次反応速度定数を表し、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、硫酸根フリーラジカル(
[この文献は図面を表示できません]
)とPG、AMX、pCBA、NPXとの二次反応速度定数を表し、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
は、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
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、
[この文献は図面を表示できません]
=0.00127 s-1
[この文献は図面を表示できません]
=0.0013 s-1
[この文献は図面を表示できません]
=9.86 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=6.67 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=5.0 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=8.99 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=9.32 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=3.9 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=3.6 × 108 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=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
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
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】
[この文献は図面を表示できません]
【0032】
次に
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
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。
[この文献は図面を表示できません]
【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。
[この文献は図面を表示できません]
(11)
[この文献は図面を表示できません]
(12)
[この文献は図面を表示できません]
(2)
[この文献は図面を表示できません]
(3)
ここで、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
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、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、2−MIB、GSM、pCBAおよびNPXの直接光分解率を表し、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、ヒドロキシルラジカル(
[この文献は図面を表示できません]
)と2−MIB、GSM、pCBA、NPXとの二次反応速度定数を表し、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、硫酸根フリーラジカル(
[この文献は図面を表示できません]
)と2−MIB、GSM、pCBA、NPXとの二次反応速度定数を表し、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
は、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
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、
[この文献は図面を表示できません]
=4.3 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=5.7 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=5.0 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=8.99 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=4.2 × 108 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=7.6 × 108 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=3.6 × 108 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=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
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
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】
[この文献は図面を表示できません]
【0040】
次に
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
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】
[この文献は図面を表示できません]
【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

[この文献は図面を表示できません]
(13)
[この文献は図面を表示できません]
(2)
[この文献は図面を表示できません]
(3)
ここで、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
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、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、CA、pCBAおよびNPXの直接光分解率を表し、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、ヒドロキシルラジカル(
[この文献は図面を表示できません]
)とCA、pCBA、NPXとの二次反応速度定数を表し、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、硫酸根フリーラジカル(
[この文献は図面を表示できません]
)とCA、pCBA、NPXとの二次反応速度定数を表し、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
は、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
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、
[この文献は図面を表示できません]
=0.00014 s-1
[この文献は図面を表示できません]
=2.72 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=5.0 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=8.99 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=1.73 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=3.6 × 108 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=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
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
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】
[この文献は図面を表示できません]
【0047】
次に
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
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。
[この文献は図面を表示できません]
【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。
[この文献は図面を表示できません]
(14)
[この文献は図面を表示できません]
(2)
[この文献は図面を表示できません]
(3)
ここで、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
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、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、CAP、pCBAおよびNPXの直接光分解率を表し、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、ヒドロキシルラジカル(
[この文献は図面を表示できません]
)とCAP、pCBA、NPXとの二次反応速度定数を表し、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
および
[この文献は図面を表示できません]
は、硫酸根フリーラジカル(
[この文献は図面を表示できません]
)とCAP、pCBA、NPXとの二次反応速度定数を表し、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
は、
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
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、
[この文献は図面を表示できません]
=0.0019 s-1
[この文献は図面を表示できません]
=2.0 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=5.0 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=8.99 × 109 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=1.33 × 1010 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=3.6 × 108 M-1s-1
[この文献は図面を表示できません]
=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
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
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】

[この文献は図面を表示できません]
【0054】
次に
[この文献は図面を表示できません]

[この文献は図面を表示できません]
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】
[この文献は図面を表示できません]
【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
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図2
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図3
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図4
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【手続補正書】
【提出日】2019年4月28日
【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、
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(1)
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(2)
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(3)
であり、ここで、
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および
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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、
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および
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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、
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および
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は、ヒドロキシルラジカル(
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)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、
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および
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は、硫酸根フリーラジカル(
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)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、
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は、
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の定常状態の濃度を表し、単位はMである。
ここで、
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および
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は、調査によって、
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=5.0 × 109 M-1s-1
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=8.99 × 109 M-1s-1
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=3.6 × 108 M-1s-1
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=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、

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(4)
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(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。