@phdthesis{oai:muroran-it.repo.nii.ac.jp:00005112,
 author = {林, 押忍 and HAYASHI, Shinobu},
 month = {2016-02-15, 2016-02-15},
 note = {application/pdf, 光化学スモッグや浮遊粒子状物質の原因となる揮発性有機化合物（VOC）を放電プラズマを用いて分解する方法が注目されている。この方法では，放電中の高エネルギー粒子や活性種による分解反応が利用され，難分解性化学物質の処理にも適用できるなどの特長がある。大気への排出量が多いVOCであるトルエンおよびキシレンは，基本骨格に安定で付加反応を受けにくいベンゼン環を有しているが，ベンゼン環の結合エネルギーが5.37eV程度であるのに対して，放電プラズマの発生に不可欠な電離衝突に必要なエネルギーが概ね10eV以上であることを考慮すると，放電プラズマを用いることでベンゼン環を開裂させ，トルエンおよびキシレンを無毒あるいは低毒性の化学物質へ転化させることが可能である。放電によるVOC分解において効率の向上は最も重要な課題のひとつであるが，加えて，安全性の保証も不可欠である。すなわち，VOC分解で生じる中間生成物および最終生成物を詳細に分析するとともに有害物質が生成されないように放電をコントロールすることが必要である。しかし，これまでのVOC分解に関する研究では，分解率や分解効率のみが議論され，分解過程に関する報告は極めて少ない。そこで本研究では，ベンゼン環を含む最も単純な構造を持ち，自動車や化学工場等の排ガスに含まれる発がん性物質であるベンゼンを分解対象とし，低気圧直流グロー放電による分解を行うとともに，そのときの分解生成物を詳細に分析し，それに基づいて分解過程の検討を行った。また，VOCの中で大気への排出量が多いトルエンおよびキシレンについても同様の検討を行った。N2またはArにベンゼンを混合したガス中で低気圧直流グロー放電を発生させ，そのときの放電中のガス組成を四重極質量分析計で分析し，ベンゼンおよび分解生成物の分圧変化を求める。また，ベンゼンおよび分解生成物の分圧変化が注入エネルギーに対して記述されることを仮定したレート方程式を立て，その解を実測値にフィッティングさせることでレート係数を導出し，それに基づいてベンゼン分解過程の検討を行った。質量分析によって特定された分解生成物のみを含むレート方程式解析では，実測値と一致する分圧変化は得られないが，ベンゼンのフラグメント（中間生成物）の生成を考慮することで，レート方程式解析の結果を実測値と一致させることができた。これより，ベンゼン分解反応は低気圧グロー放電中の質量分析測定では検出できないベンゼンフラグメントである中間生成物に分解され，その後，その中間生成物からC2H2を経てH2およびHCN（N2の場合のみ）に転化されることがわかった。また，トルエンおよびキシレンの分解過程も，ベンゼンの分解過程と同様にそれぞれのフラグメントと予想される中間生成物を経てC2H2およびCH4が生成されることがわかった。, Volatile organic compounds (VOCs), such as, toluene, xylene, etc., have been reported as source of suspended particulate matter and photo-chemical smog, so that the development of effective treatment techniques have been expected. Gas-cleanup techniques using discharge plasma have attracted attention, because high energy species like electrons, ions and excited molecules, the energy of which are higher than the dissociation energy of molecules forming VOCs, and chemically active species like radicals, ozone, etc. are produced in the plasma, and those can ignite the degradation of VOCs. Therefore, studies to increase the decomposition rate and efficiency of gas-cleanup techniques have been carried out. Although these two factors, namely, the decomposition rate and efficiency, are important for VOC treatment, it is also necessary to clarify the decomposition processes of the VOC, based on the detailed analyses of by-products, to control the plasma treatment of the VOC properly. Further, the decomposition processes of the VOC are discussed in a few papers as far as I know.In this work, we focus on benzene, a pollutant in exhaust fumes of automobiles, chemical factories etc., having simple structure with an aromatic ring. The decomposition process of benzene in a low-pressure DC glow discharge in N2 and Ar is examined from the partial pressure variations of gaseous products, and then similar examination has been carried out for toluene and xylene.For benzene, the variations in the partial pressure of gaseous molecules produced by the decomposition in a low pressure DC glow discharge in N2 and Ar are measured by the mass spectrometry. Further, rate equations for the partial pressure variations with the electrical energy input, which consider possible reaction among the gaseous products, are proposed, and rate constants are determined by fitting the calculated partial pressure variations to the measured partial pressure variations. The partial pressure variations obtained by solving the rate equations considering only the products detected in the mass spectrometry do not agree with those measured. However, the partial pressure variations of the gaseous molecules obtained by solving rate equations added an intermediate from benzene agree well with those measured. The rate constants deduced here indicate that benzene is mainly decomposed into the intermediate, which is regarded as a fragment of benzene, the intermediate is decomposed into mainly C2H2, and then C2H2 is converted into H2 and HCN (only in N2). Also, toluene and xylene found to be decomposed into intermediates, which are regarded as fragments of toluene and xylene, the intermediate is decomposed into C2H2 and CH4.},
 school = {室蘭工業大学, Muroran Institute of Technology},
 title = {揮発性有機化合物の放電分解過程に関する研究},
 year = {},
 yomi = {ハヤシ, シノブ}
}