JP6214091B2 - ナノバブルを含む水の製造方法 - Google Patents
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Description
また、請求項2記載の製造方法は、請求項1記載の製造方法において、マイクロバブルを発生させてから30秒以上が経過した時点で、塩分濃度が0.5重量%以上の水を加える。
また、請求項3記載の製造方法は、請求項1または2記載の製造方法において、マイクロバブルを発生させてから2分以上が経過した時点で、塩分濃度が0.5重量%以上の水を加える。
また、請求項4記載の製造方法は、請求項1乃至3のいずれかに記載の製造方法において、マイクロバブルを発生させた水に、塩分濃度が0.5重量%以上の水を等倍量以上加える。
また、請求項5記載の製造方法は、請求項1乃至4のいずれかに記載の製造方法において、塩分濃度が0.5重量%以上の水が海水である。
また、請求項6記載の製造方法は、請求項1乃至5のいずれかに記載の製造方法において、マイクロバブルを発生させるための気体が二酸化炭素である。
また、本発明は、請求項7記載の通り、塩分濃度が0.5重量%以上の水中にマイクロバブルを発生させた後、マイクロバブルを発生させた水に、塩分濃度が0.5重量%以上の水を加えることにより、水中に生成するナノバブルの個数を増やす方法である。
3Lのビーカーに瀬戸内海で採取した海水(塩分濃度:約3.5重量%)を入れ、二相流旋回方式による微小気泡発生装置を用いて粒径が50μm以下の二酸化炭素マイクロバブルを水中に発生させた。微小気泡発生装置への二酸化炭素の供給量は約50mL/分とした。微小気泡発生装置を作動させることによって二酸化炭素マイクロバブルを水中に発生させることを開始してから3分が経過した時点で装置を停止し、ピペットを用いて二酸化炭素マイクロバブルを含む海水10mLを採取し、別のビーカーに入れておいた二酸化炭素マイクロバブルを発生させるために用いた海水と同じ海水40mLに添加してよく混合した(この操作により二酸化炭素マイクロバブルを含む海水をその4倍量の海水を用いて5倍希釈したことになる)。水中で二酸化炭素マイクロバブルが縮小してその一部から粒径が10〜500nmの二酸化炭素ナノバブルが生成したことを動的光散乱光度計(大塚電子社製FDLS−3000。以下同じ)を用いた測定により確認した。生成した二酸化炭素ナノバブルの濃度を電子スピン共鳴法(ESR)により定量解析した。ナノバブルはスピントラップ剤と塩酸を適量加えることにより不安定化し、消滅する。消滅時に気液界面に電荷量として蓄えられたエネルギーが発散され、ナノバブルの内部や周囲に存在する気体分子や水分子の一部を分解することでフリーラジカル(水酸基ラジカルなど)を発生する。このフリーラジカル量は水質などの基本的な条件が整っていれば、ナノバブルの濃度の大小をほぼリニアに反映する特徴がある。ここではスピントラップ剤としてDMPO(5,5−Dimethyl−1−pyrroline N−oxide)を用いた。微小気泡発生装置を停止した直後の二酸化炭素マイクロバブルを含む海水を5倍希釈したサンプルのESRスペクトルを図1に示す。図1から明らかなように、左右のMn指標の間に1:2:2:1の特徴的なDMPO−OHの信号を確認することができた。海水を用いて希釈しない二酸化炭素マイクロバブルを含む海水そのものの水中に生成した二酸化炭素ナノバブルの濃度を同様にして定量解析したところ、DMPO−OHの信号のピークの高さは、二酸化炭素マイクロバブルを含む海水を5倍希釈したサンプルの1/3以下であった。このことから、二酸化炭素マイクロバブルを含む海水を5倍希釈したことで、水中に生成した二酸化炭素ナノバブルの濃度を3倍以上(水量は5倍なので二酸化炭素ナノバブルの個数としては15倍以上)に増やせたことがわかった。
30Lの容器に脱イオン水をベースとした市販の人工海水(塩分濃度:約3.5重量%、八重洲薬品社製アクアマリンS)を入れ、二相流旋回方式による微小気泡発生装置(実施例1で用いた装置とは別のもの)を用いて粒径が50μm以下の二酸化炭素マイクロバブルを水中に発生させた。微小気泡発生装置への二酸化炭素の供給量は約1L/分とした。水中で二酸化炭素マイクロバブルが縮小してその一部から粒径が10〜500nmの二酸化炭素ナノバブルが生成したことを動的光散乱光度計を用いた測定により確認した。微小気泡発生装置を作動させることによって二酸化炭素マイクロバブルを水中に発生させることを開始してから1分、2分、3分が経過した時点で、二酸化炭素マイクロバブルを含む人工海水を採取した。二酸化炭素マイクロバブルを水中に発生させることを開始してから2分が経過した時点で、二酸化炭素マイクロバブルを含む人工海水を採取し、二酸化炭素マイクロバブルを発生させるために用いた人工海水と同じ人工海水を用いて5倍希釈したサンプルの水中に生成した二酸化炭素ナノバブルの濃度を、実施例1と同様にして定量解析した。このサンプルのESRスペクトルを図2に示す。また、二酸化炭素マイクロバブルを水中に発生させることを開始してから1分が経過した時点で、二酸化炭素マイクロバブルを含む人工海水を採取し、2分間放置したサンプルの水中に生成した二酸化炭素ナノバブルの濃度を、実施例1と同様にして定量解析した。このサンプルのESRスペクトルを図3に示す。図3から明らかなように、二酸化炭素マイクロバブルを含む人工海水を、人工海水を用いて希釈せずに2分間放置したサンプルは、水中に生成した二酸化炭素ナノバブルの濃度が低いことで、DMPO−OHの信号のピークが非常に小さかった。一方、図2から明らかなように、二酸化炭素マイクロバブルを含む人工海水を、人工海水を用いて希釈したサンプルは、水中に生成した二酸化炭素ナノバブルの濃度が高いことで、DMPO−OHの信号のピークは大きかった。二酸化炭素マイクロバブルを水中に発生させることを開始してから1分が経過した時点と3分が経過した時点で、二酸化炭素マイクロバブルを含む人工海水を採取し、二酸化炭素マイクロバブルを発生させるために用いた人工海水と同じ人工海水を用いて5倍希釈したそれぞれのサンプルの水中に生成した二酸化炭素ナノバブルの濃度を、実施例1と同様にして定量解析した結果も同様であり、水中に生成した二酸化炭素ナノバブルの濃度が高いことで、DMPO−OHの信号のピークは大きかった。
実施例1と同様にして微小気泡発生装置を作動させることによって二酸化炭素マイクロバブルを水中に発生させることを開始してから3分が経過した時点で装置を停止し、二酸化炭素マイクロバブルを含む海水を2分間放置した後、二酸化炭素マイクロバブルを発生させるために用いた海水と同じ海水を用いて5倍希釈したサンプルの水中に生成した二酸化炭素ナノバブルの濃度を、実施例1と同様にして定量解析したところ、水中に生成した二酸化炭素ナノバブルの濃度が高いことで、DMPO−OHの信号のピークは大きかった。
実施例1と同様にして微小気泡発生装置を作動させることによって二酸化炭素マイクロバブルを水中に発生させることを開始してから5分が経過した時点で装置を停止し、二酸化炭素マイクロバブルを含む海水を、二酸化炭素マイクロバブルを発生させるために用いた海水と同じ海水を用いて2倍希釈したサンプルの水中に生成した二酸化炭素ナノバブルの濃度を、実施例1と同様にして定量解析したところ、水中に生成した二酸化炭素ナノバブルの濃度が高いことで、DMPO−OHの信号のピークは大きかった。
微小気泡発生装置に酸素を供給すること以外は実施例1と同様の実験を行うことで、酸素ナノバブルを含む水について、実施例1と同様の結果を得た。
二酸化炭素マイクロバブルを発生させるために用いる水、および、二酸化炭素マイクロバブルを発生させた水に加えるために用いる水として、蒸留水に塩化ナトリウムを溶解することによって調製した塩分濃度が1.0重量%の塩水を用いること以外は実施例1と同様の実験を行うことで、実施例1と同様の結果を得た。
二酸化炭素マイクロバブルを発生させるために用いる水として実施例1で用いた海水を用い、二酸化炭素マイクロバブルを発生させた水に加えるために用いる水として蒸留水に塩化ナトリウムを溶解することによって調製した塩分濃度が1.0重量%の塩水を用いること以外は実施例1と同様の実験を行うことで、実施例1と同様の結果を得た。
Claims (7)
- 塩分濃度が0.5重量%以上の水中にマイクロバブルを発生させた後、マイクロバブルを発生させた水に、塩分濃度が0.5重量%以上の水を加えることによるナノバブルを含む水の製造方法。
- マイクロバブルを発生させてから30秒以上が経過した時点で、塩分濃度が0.5重量%以上の水を加える請求項1記載の製造方法。
- マイクロバブルを発生させてから2分以上が経過した時点で、塩分濃度が0.5重量%以上の水を加える請求項1または2記載の製造方法。
- マイクロバブルを発生させた水に、塩分濃度が0.5重量%以上の水を等倍量以上加える請求項1乃至3のいずれかに記載の製造方法。
- 塩分濃度が0.5重量%以上の水が海水である請求項1乃至4のいずれかに記載の製造方法。
- マイクロバブルを発生させるための気体が二酸化炭素である請求項1乃至5のいずれかに記載の製造方法。
- 塩分濃度が0.5重量%以上の水中にマイクロバブルを発生させた後、マイクロバブルを発生させた水に、塩分濃度が0.5重量%以上の水を加えることにより、水中に生成するナノバブルの個数を増やす方法。
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