難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクター
【課題】第１に、難分解性の有機化合物の酸化，分解について、正確で精密なデータが得られると共に、第２に、しかも効率面や時間面にも優れつつ、このように正確で精密なデータを得ることができる、難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターを提案する。
【解決手段】このマイクロリアクター１は、難分解性の有機化合物２を含有した第１流体３と、オゾンや過酸化水素を含有した第２流体１１とが、流路形成面２１に光触媒１８が付着された微細構造のマイクロ流路４を、層流となって流れつつ、対向配設された紫外線照射手段１９から紫外線が照射される。そして、生成されたＯＨラジカルにより、第１流体３と第２流体１１との界面２２、および第１流体３と光触媒１８との界面２４における分子拡散に基づき、第１流体３中の難分解性の有機化合物２が、酸化，分解される。
【解決手段】このマイクロリアクター１は、難分解性の有機化合物２を含有した第１流体３と、オゾンや過酸化水素を含有した第２流体１１とが、流路形成面２１に光触媒１８が付着された微細構造のマイクロ流路４を、層流となって流れつつ、対向配設された紫外線照射手段１９から紫外線が照射される。そして、生成されたＯＨラジカルにより、第１流体３と第２流体１１との界面２２、および第１流体３と光触媒１８との界面２４における分子拡散に基づき、第１流体３中の難分解性の有機化合物２が、酸化，分解される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターに関する。すなわち、流体中に含有された難分解性の有機化合物を酸化，分解して、そのデータを取得するために用いられる、マイクロリアクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
《技術背景１について》
化学的処理設備から排出された難分解性の有機化合物を含有した排水は、通常そのまま生物処理されていた。
例えば、ダイオキシンDioxin，ビスフェノールＡ（ＢＰＡ）や、モノクロロベンゼンＣＢ，メチルイソブチルケトンＭＩＢＫ，ベンジルアルコールＢＡ，イソプロピルアルコールＩＰＡ，ジメチルホルムアミドＤＭＦ等の難分解性の有機化合物を含有した大量の排水は、従来一般的に、タンクローリ等にて遠隔地の一般貯蔵所へと運搬されて、活性汚泥法等にて生物処理されていた。
しかしながら、この技術背景１については、処理設備，処理能力，処理時間，処理コスト等に、問題が指摘されていた。すなわち、まず、一旦貯留用の大型タンク，運搬用のタンクローリ，生物処理用の一般貯蔵所、等々の大型処理設備を要し、更に、これらの処理設備は処理能力に限界があり、処理に長期日数を要し処理コストもかさむ、等々の問題が指摘されていた。
【０００３】
《技術背景２について》
これに対し、このような排水を化学的処理設備の現場で、つまり一般貯蔵所へと運搬することなく排出現場で分解，廃棄せんとすることも、試みられていた。代表的には、オゾンＯ３を使用して、排水に含有された難分解性の有機化合物を、炭酸ガスＣＯ２や水Ｈ２Ｏ等に酸化，分解，浄化させて、一般廃水せんとすることも試みられていた。
しかしながら、この技術背景２については、難分解性の有機化合物の酸化，分解が非常に遅く、分解反応が先へ進まず、不完全，不確実のままで止まり易い、という問題が指摘されていた。
すなわち、オゾンＯ３によるメチルイソブチルケトンＭＩＢＫ，イソプロピルアルコールＩＰＡ，ジメチルホルムアミドＤＭＦ等のオレフィン系化合物やパラフィン系化合物等、鎖状炭化水素の分解は、オゾニドozonide段階までに止まっていた。つまり、オゾニドを形成して結合を切り、アルデヒド類段階までは進むが、その先の分解反応へは、極めて時間を要し進みにくかった。
又、オゾンＯ３によるモノクロロベンゼンＣＢ，ベンジルアルコールＢＡ等の芳香環を持った環状炭化水素，その他の環状炭化水素の分解は、グリオキサールglyoxal（ＣＨＯ−ＣＨＯ）段階までに止まっていた。つまり、進んでもせいぜいグリオキサールを含むアルデヒド類レベルまでであり、その先の分解反応へは極めて時間を要し進みにくかった。
このように、排出現場で浄化せんとする試みは、酸化，分解が工業的許容時間内では実現困難であり、実用化に至っていなかった。
【０００４】
《従来技術について》
そこで発明者は、このような状況に鑑み、第１に、上記技術背景１の問題点を克服し、処理設備，能力，時間，コスト等に優れると共に、第２に、上記技術背景２の問題点を克服し、難分解性の有機化合物を迅速かつ確実に酸化，分解することができる、難分解性の有機化合物の酸化分解装置を研究，開発し、特願２００５−０２２４９５号として特許出願した。
そして、この酸化分解装置の浄化装置では、予め排水にオゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２を導入すると共に、これと併用的に、光触媒と紫外線照射手段を採用したことを、特徴とする。
すなわち、この浄化装置では、光触媒とオゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２とに紫外線が照射され、もって、生成されたＯＨラジカルの強力な酸化力，分解力により、特に、光触媒とオゾンや過酸化水素との併用による相乗作用により一段と強力な酸化力，分解力により、難分解性の有機化合物が、迅速かつ確実に酸化されて炭酸ガスや水等に分解され、排水が浄化されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような従来技術については、次のような指摘があった。
《第１の指摘について》
第１に、難分解性の有機化合物について、酸化，分解の精密なデータが集めるのが、容易でなかった。
すなわち、この酸化分解装置，浄化装置は、難分解性の有機化合物を、初めて確実かつ迅速に酸化，分解可能であり、非常に優れている。そこで実用化を目指し、研究，テスト，実験中の段階にある。そして、浄化装置の実物大の実験機を使用し、バッチ式にて各種データを取得しているが、精密なデータ、定量的に安定したデータ、条件が制御されコントロールされた反応に基づくデータ、正確なデータが得られにくかった。
すなわち、この浄化装置の実験機では、難分解性の有機化合物を含有した排水に、オゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２が導入され、乱流となって流れつつ、光触媒中で紫外線が照射される。
このように、排水が乱流となり、含有物質の混合が進み、物質オーダーでの物質移動が活発で、拡散距離の長い拡散が行われる、等々の状況下では、精密なデータが得られにくかった。目的とする純粋反応以外の外的諸条件が複雑に絡み合い、外的諸条件に左右されて、目的とする酸化，分解反応が十分にコントロール制御できず、副生成物質等の他物質も混入しやすく、目的とする酸化，分解反応の幅が広がる等々、定量的に安定したデータが得られにくかった。
例えば、排水の流量、難分解性の有機化合物の種類，濃度，酸化分解率、紫外線の波長，照射時間、光触媒の構成内容，付着態様、オゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２の状況、温度条件、等々の各ポイント相互間の関係，その他について、正確なデータが得られにくかった。
【０００６】
《第２の指摘について》
第２に、データ取得に時間がかかると共に、大量の排水等を使用し効率も悪かった。
すなわち前述したように、浄化装置の実物大の実験機を使用し、バッチ式にてデータを取得していたので、データ取得という目的に対し、効率が悪く反応速度も遅く、例えば１つのデータ取得に数時間を要していた。又、大量の排水，オゾンＯ３，過酸化水素Ｈ２Ｏ２，光触媒等々を使用すると共に、長時間にわたる紫外線照射も要する等、これらの面からも効率が悪かった。
【０００７】
《本発明について》
本発明の難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターは、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべく、発明者の鋭意研究努力の結果なされたものである。
そして、難分解性の有機化合物を含有した第１流体と、オゾンや過酸化水素を含有した第２流体とが、光触媒が付着されたマイクロ流路を層流となって流れつつ、紫外線が照射される。そして、生成されたＯＨラジカルにより、界面における分子拡散に基づき、第１流体の難分解性の有機化合物が酸化，分解されること、を特徴とする。
もって本発明は、第１に、酸化，分解の精密なデータが得られると共に、第２に、効率面や時間面にも優れた、難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターを、提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のとおりである。まず、請求項１については次のとおり。
請求項１の難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターは、流体中に含有された難分解性の有機化合物を、酸化，分解するために用いられ、微細構造のマイクロ流路を備えている。
そして該マイクロ流路は、該有機化合物を含有した第１流体と、オゾンや過酸化水素を含有した第２流体とが供給され、紫外線照射手段が対向配設されると共に、紫外線照射面以外の流路形成面に光触媒が付着せしめられていること、を特徴とする。
請求項２については次のとおり。請求項２のマイクロリアクターでは、請求項１において、該マイクロ流路は、入口部が略Ｙ字状に分岐されており、一方の入口から該第１流体が圧入されると共に、他方の入口から該第２流体が圧入される。
そして該マイクロ流路内では、該第１流体と該第２流体とが、それぞれ層流を形成しつつ界面接触する。これと共に、該紫外線照射手段による紫外線照射により、該光触媒および該オゾンや過酸化水素にて生成されたＯＨラジカルが、該光触媒と該第１流体との界面および該第２流体と該第１流体との界面において、分子拡散に基づき、該第１流体の該有機化合物を酸化，分解すること、を特徴とする。
【０００９】
請求項３については次のとおり。請求項３のマイクロリアクターでは、請求項２において、該マイクロ流路は、流路幅が、１００μｍ以上で５００μｍ以下程度で、流路深さが、２５μｍ以上で１００μｍ以下程度よりなること、を特徴とする。
請求項４については次のとおり。請求項４のマイクロリアクターでは、請求項３において、該有機化合物は、パラフィン系化合物，オレフィン系化合物，その他の鎖状炭化水素や、芳香環を持った環状炭化水素、その他の環状炭化水素よりなること、を特徴とする。請求項３に記載した難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクター。
請求項５については次のとおり。請求項５のマイクロリアクターでは、請求項３において、該マイクロ流路の途中に添加流路が接続されており、該添加流路は、補充用の該第２流体を、該マイクロ流路の該第２流体に対して圧入すること、を特徴とする。
【００１０】
《作用について》
本発明の難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターは、このようになっているので、次のようになる。
（１）そのマイクロ流路は、流路幅が１００μｍ〜５００μｍ程度で、流路深さが２５μｍ〜１００μｍ程度の微細構造よりなる。
（２）マイクロ流路の入口部は、略Ｙ字状に分岐されており、一方の入口から、難分解性の有機化合物を含有した第１流体が圧入供給され、他方の入口から、オゾンや過酸化水素を含有した第２流体が圧入供給される。なお第２流体は、途中の補充用の添加流路からも、圧入供給される。
（３）そして、レイノルズ数が小さいので、マイクロ流路の第１流体と第２流体は、それぞれ層流となり、界面で接触しつつ平行に流れる。
（４）これと共に、紫外線照射手段から紫外線が照射され、流路形成面の光触媒および第２流体のオゾンや過酸化水素にて、ＯＨラジカルが生成される。
（５）ＯＨラジカルは、強力な酸化力，分解力を備えており、光触媒と第１流体との界面、および第２流体と第１流体との界面において、それぞれ分子拡散に基づき、第１流体の有機化合物を酸化，分解する。難分解性の有機化合物は、炭素連鎖，有機結合を切断され、迅速かつ確実に酸化されて、炭酸ガスや水等に分解される。
（６）そして第１流体は、第２流体と共に、出口部から排出される。
【００１１】
（７）さてそこで、本発明によると、次のようになる。第１に、マイクロ流路が微細なので、第１流体等の層流の界面は、単位容積あたりの表面積が極めて大きい。もって、第２流体や光触媒との界面において、ＯＨラジカルによる有機化合物の酸化，分解が、効率良く広く直接的に促進される。
これと共に、第１流体等は層流となっており、物質の拡散は、（乱流の場合のように、流れ方向に対して直角方向・流路幅方向への拡散距離の長い物質移動ではなく、）界面での拡散距離の短い分子拡散のみとなる。そこで、ＯＨラジカルによる酸化，分解が、他の外的諸条件や他物質の影響を受けることなく、効率良く純粋に実施される。
これらにより、有機化合物の酸化，分解が、条件コントロールされ定量的に安定して行われるので、精密なデータが得られるようになる。
【００１２】
第２に、マイクロオーダーでの微視的な反応場において、つまりマイクロ流路の層流界面において、分子拡散により有機化合物を酸化，分解するので、効率が向上し時間も短縮される。
例えば、マイクロ流路は流路幅が極めて小さいので、流路幅方向への分子拡散を支配する界面や流路形成面からの温度勾配，圧力勾配が、流路幅に対して相対的に大きく、又、このため熱伝導にも優れており、又、分子拡散の拡散距離も格段に小さい等々により、効率面や時間面に優れている。なお、第１流体，第２流体，有機化合物，オゾン，過酸化水素等の使用量や紫外線照射等も、僅かで済む。
【発明の効果】
【００１３】
《本発明の特徴》
本発明に係る難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターは、このように、難分解性の有機化合物を含有した第１流体と、オゾンや過酸化水素を含有した第２流体とが、光触媒が付着されたマイクロ流路を層流となって流れつつ、紫外線が照射される。
そして、生成されたＯＨラジカルにより、界面における分子拡散に基づき、第１流体の難分解性の有機化合物が酸化，分解されること、を特徴とする。
そこで本発明は、次の効果を発揮する。
【００１４】
《第１の効果》
第１に、難分解性の有機化合物の酸化，分解について、正確で精密なデータが得られる。すなわち本発明では、生成されたＯＨラジカルが、層流の界面つまり単位容積あたりの表面積が極めて大きな界面での分子拡散に基づき、難分解性の有機化合物を酸化，分解して、そのデータを取得する。
前述したこの種従来技術のように、つまり浄化装置の実験機を使用して、バッチ式にてデータを取得していた従来技術のように、乱流中で混合が行われ、物質オーダーでの物質移動により、拡散距離の長い拡散が行われる状況下で、データが取得される訳ではない。
そこで、目的とする酸化，分解反応以外の外的諸条件の介入が防止され、外的諸条件に左右されずに純粋に目的とする反応のみが進行し、目的とする酸化，分解が十分にコントロール制御され、副生成物等の他物質の混入も阻止される。
もって、難分解性の有機化合物の酸化，分解について、精密なデータ、定量的に安定したデータ、十分に条件が制御されコントロールされた反応に基づく、正確なデータが得られる。
【００１５】
《第２の効果》
第２に、しかも効率面や時間面にも優れつつ、このように正確で精密なデータが得られる。すなわち本発明では、化学反応データは、マイクロオーダーでの微視的反応場において把握するという技術思想の基に、マイクロリアクターを採用し、層流の界面において分子拡散により、難分解性の有機化合物を酸化，分解する。
そこで、前述したこの種従来技術、つまり浄化装置の実験機を使用して、バッチ式にてデータを取得していた従来技術に比し、反応効率が向上し、全体の反応時間も、例えば数分間程度まで大幅短縮され、効率良く短時間でデータが取得可能となる。
又、使用する流体，有機化合物，オゾン，過酸化水素，光触媒等も、従来技術に比し極めて少量で済み、紫外線照射も僅かで済む等、この面からも効率的である。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
《図面について》
以下、本発明の難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターを、図面に示した発明を実施するための最良の形態に基づいて、詳細に説明する。
図１，図２，図３，図４は、本発明を実施するための最良の形態の説明に供する。そして、図１，図２は第１例を示し、図１の（１）図は、正断面説明図であり、（２）図は、斜視説明図である。図２の（１）図は、平面説明図であり、（２）図は、その要部拡大図である。
図３は、他の例を示し、正断面説明図であり、（１）図は第２例を、（２）は第３例を、（３）図は第４例を示す。図４は、酸化，分解の計測データのグラフである。
【００１７】
《マイクロリアクター１の概要について》
まず、図１，図２，図３等を参照して、この難分解性の有機化合物２の酸化，分解用のマイクロリアクター１の概要について、説明する。
このマイクロリアクター１は、第１流体３中に含有された難分解性の有機化合物２を酸化，分解し、もってそのデータを取得するために用いられる。
まず、酸化，分解の対象となる難分解性の有機化合物２は、パラフィン系化合物，Ｃ＝Ｃ結合を持ったオレフィン系化合物，その他の鎖状炭化水素や、芳香環つまりフェニル基Ｃ６Ｈ５−を持った環状炭化水素，その他の環状炭化水素よりなる。
例えば、モノクロロベンゼンＣＢ，メチルイソブチルケトンＭＩＢＫ，ベンジルアルコールＢＡ，イソプロピルアルコールＩＰＡ，ジメチルホルムアミドＤＭＦ等や、ダイオキシンDioxinやビスフェノールＡ（ＢＰＡ）のような環境ホルモンが、代表的である。
そして、このような有機化合物２は、例えば溶剤として使用され、接着工程，塗装工程，その他の化学的処理設備から排出される排ガス等の気体中や、このような排ガスが水に混入された液体中、つまり流体中に含有されている。図示例の第１流体３は、試料としてモデル化された液体よりなる。
【００１８】
そしてマイクロリアクター１は、マイクロメートルオーダーの微細構造のマイクロ流路４を備えた反応器よりなる。このマイクロ流路４は、流路幅Ｗが１００μｍ〜５００μｍ程度で、流路深さＤが２５μｍ〜１００μｍ程度よりなる。
すなわち、図示のマイクロリアクター１は、例えば縦８０ｍｍ，横４０ｍｍ，肉厚２ｍｍ程度の３枚重ねのガラスプレートよりなり、プレート本体５の上下にプレートホルダー６，７が、密に重積，被覆，固定されたサンドイッチ構造よりなる。そして、プレート本体５にマイクロ流路４が形成され、上位のプレートホルダー６は、図示例では紫外線照射との関係から、必須的に透明であり、下位のホルダー７は、図示例では透明でなくてもよい。
マイクロ流路４は、チャネル状をなし、プレート本体５の長手方向に直線的、かつ短手方向に複数回繰り返して、略ジグザク状に連続的に往復折曲形成されており、各折曲箇所は湾曲状にカーブしている。
なお図示例では、１セットのプラズマリアクター１が示されているが、このような図示例によらず、複数セットのプラズマリアクター１を積層使用し、相互のマイクロ流路４間を、微網チューブ等で接続，連結することにより、マイクロ流路４の総延長を長く確保することも考えられる。
【００１９】
《マイクロリアクター１の詳細について》
マイクロリアクター１のマイクロ流路４は、入口部８が略Ｙ字状の２流路に分岐されており（図２を参照）、一方の入口９から第１流体３が圧入されると共に、同時に、他方の入口１０から第２流体１１が圧入される。
第１流体３は、難分解性の有機化合物２を含有している。第２流体１１は、オゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２を含有している。すなわち、オゾンＯ３と過酸化水素Ｈ２Ｏ２のいずれか一方又は双方を、含有している。
そして、第１流体３や第２流体１１は、それぞれの供給部１２，１３から供給される。供給部１２，１３は、それぞれポンプ等を備えており、供給部１２は、第１流体３を微細チューブ１４を介し、マイクロ流路４の入口部８の一方の入口９へと、圧送供給する。供給部１３は、第２流体１１を微細チューブ１４を介し、マイクロ流路４の入口部８の他方の入口１０へと、圧送供給する。
【００２０】
又、マイクロ流路４の途中には添加流路１５が接続されており、添加流路１５は、不足した分を補充するための第２流体１１を、マイクロ流路４の第２流体１１に対して圧入する（図１の（２）図，図２の（１）図を参照）。
すなわち、ポンプ等を備えた供給部１６は、微細チューブ１４を介し、補充用の第２流体１１を添加流路１５に圧送供給する。そして、添加流路１５を経由した第２流体１１は、マイクロ流路４中を流れる第２流体１１に対して、圧入される。なお図示例では、このような添加流路１５等が１本設けられているが、第２流体１１の補充ニーズに応じ、更に複数本を間隔を置いて設けることも考えられる。
図中１７はフィルタであり（図２の（１）図を参照）、第１流体３中に含有された他物質や微細ゴミ等を、酸化，分解に支障が生じないように、予め除去する。
又、第１流体３は、有機化合物１が水に対し、例えば、分散・混濁したエマルジョン状態として供給されるが、均一に飽和した溶解状態，その他の状態でも供給可能である。
第２流体１１は、オゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２が水に対し、例えば、均一に飽和した溶解状態、その他の状態で供給される。因にオゾンＯ３は、例えば、酸素Ｏ２を電気放電によりオゾンＯ３に転化させるオゾナイザーや、１８５ｎｍ近傍にピーク値を有する紫外線波長のオゾンランプにて、生成されたものが供給部１３，１６に供給される。
マイクロリアクター１は、概略このようになっている。
【００２１】
《光触媒１８や紫外線照射手段１９について》
次に、図１の（１）図，図３の各図を参照して、このマイクロリアクター１の光触媒１８や紫外線照射手段１９について、説明する。マイクロ流路４の紫外線照射面２０以外の流路形成面２１には、光触媒１８が付着せしめられている。
すなわちマイクロ流路４は、内部に第１流体３や第２流体１１の流路を形成すべく、上面，両側面，底面を備えている。そして、上面（開放されると共に、上位のプレートホルダー６で密閉しても可）が、紫外線が通過する紫外線照射面２０となる。
そして、このような紫外線照射面２０を除く、両側面および底面の流路形成面２１に、光触媒１８が付着せしめられている。光触媒１８は、通常、チタニアつまり酸化チタンＴｉＯ２の粒子を、例えば金属微粒子や吸着材と共に、流路形成面２１に対し、塗布や焼結等の膜状担持方式により、付着せしめられている。
【００２２】
ところで、図１の（１）図に示した例のマイクロ流路４は、断面において、略半円形が２個連続した形状よりなるが、その他各種形状のものも可能である。例えば、図３の（１）図に示した例のように、断面において浅い弧状の略半円形状をなすマイクロ流路４や、図３の（２）図に示した例のように、断面において横長の長方形状をなすマイクロ流路４も、考えられる。
又、図３の（３）図に示した例のマイクロ流路４は、図１の（１）図等の例のように、プレート本体５の１面（上面）に形成されるだけでなく、プレート本体５の両面（上面と下面）に形成されている。この例では、両面のマイクロ流路４が、接続，連結されると共に、紫外線照射手段１９がそれぞれに対向配設されている。
なお、図３の各図の例について、その他の構成，機能等は、図１，図２の例について前述した所に準じるので、同符号を付し、その説明は省略する。
【００２３】
紫外線照射手段１９は、マイクロ流路４に対向配設されている。すなわち紫外線照射手段１９は、マイクロ流路４が形成されたプレート本体５に対し、プレートホルダー６（図３の（３）図の例では、更に透明なプレートホルダー７）を介し、若干の間隔空間を存しつつ、対向配設されている。
そして紫外線照射手段１９は、例えば、２４０ｎｍ〜２８０ｎｍ（例えば２５４ｎｍ）の中波長紫外線を、マイクロ流路４に対して照射する。又、１６０ｎｍ〜１９０ｎｍ（例えば１８５ｎｍ）の短波長紫外線や、３１０ｎｍ〜３９０ｎｍ（例えば３６０ｎｍ）の長波長紫外線を、照射するものも使用可能である。
又、このような紫外線照射手段１９の光源としては、水銀灯等の専用ランプの他、ブラックライトやＬＥＤ等も使用可能である。
光触媒１８や紫外線照射手段１９は、このようになっている。
【００２４】
《有機化合物２の酸化，分解等について》
次に、図１の（１）図，図２の（２）図，図３の（１）図，（２）図，（３）図等を参照して、難分解性の有機化合物２の酸化，分解等について、説明する。
マイクロ流路４に供給された第１流体３と第２流体１１とは、それぞれ層流を形成しつつ界面２２接触する。第１流体３と第２流体１１は、マイクロ流路４内を、入口部８から出口部２３（図１の（２）図，図２の（１）図を参照）へと流れるが、それぞれ層流となって流れる。
すなわちマイクロ流路４は、流路幅Ｗが極めて小さく狭いと共に、供給される第１流体３や第２流体１１もポンプ等で圧入される等により、レイノズル数（慣性力と粘性による摩擦力との比である無次元数）が小さく、層流が生じる。マイクロ流路４を流れる第１流体３と第２流体１１は、その粘性力が支配的で乱れがなく、流体粒子が入り乱れることなく、滑り合うように、それぞれ層流となって流れる。
そして、このように層流となって流れる第１流体３と第２流体１１とは、相間の境界面である界面２２で接触しつつ、左右平行状態で併送される。
【００２５】
このように層流を形成して流れる第１流体３と第２流体１１に対して、紫外線照射手段１９から、紫外線が照射される。
そして紫外線照射により、光触媒１８およびオゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２にて生成されたＯＨラジカルが、光触媒１８と第１流体３との界面２４、および第２流体１１と第１流体３との界面２２において、分子拡散に基づき、第１流体３の有機化合物２を酸化，分解する。
すなわち、マイクロ流路４の流路形成面２１に付着された光触媒１８は、第１流体３や第２流体１１を介した紫外線照射により、ＯＨラジカルを生成する。又、第２流体１１のオゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２も、紫外線照射によりＯＨラジカルを生成する。そして、このように生成されたＯＨラジカルが、界面２２や界面２４において、分子拡散に基づき、第１流体３中の有機化合物２を酸化，分解する。
ＯＨラジカルは、層流の界面２２および界面２４において、（乱流の場合のように、物質オーダーでの流路幅Ｗ方向への物質移動ではなく、）層間の分子拡散，分子移動のみによって物質拡散し、もって、第１流体３中の有機化合物２を酸化，分解する。
有機化合物２は、このように酸化，分解される。
【００２６】
《ＯＨラジカルの生成について》
ここで、上述したＯＨラジカルの生成について、更に詳述しておく。まず、光触媒１８によるＯＨラジカルの生成については、次のとおり。
すなわち、光触媒１８に例えば中波長や長波長の紫外線の光エネルギー（光量子）ｈνを照射すると、→酸化チタンＴｉＯ２表面の外殻電子域にある価電子帯の電子ｅ−が、励起され飛び出して伝導体に移り、電流になる。→その結果、価電子帯に、電子ｅ−が抜け出て欠損した正孔ｈｏｌｅ＋が生じる。→次の化１の式を参照。
【００２７】
【化１】
【００２８】
そして正孔ｈｏｌｅ＋は、電子欠損を埋めるべく、→接触する他物質、例えば接触する水Ｈ２Ｏから、電子ｅ−を引き抜こうとする性質、つまり強い酸化力を持つ。
一方、水Ｈ２Ｏは、光エネルギーの照射により電離して、→次の化２の式により、水酸イオンＯＨ−を生成する。
【００２９】
【化２】
【００３０】
そこで、前述により強い酸化力の正孔ｈｏｌｅ＋は、水Ｈ２Ｏの水酸イオンＯＨ−から電子ｅ−を引き抜く。→もって、電子ｅ−を奪われる水酸イオンＯＨ−は、次の化３の式により、→ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）つまりＯＨラジカルを生成する。
【００３１】
【化３】
【００３２】
次に、第２流体１１中のオゾンＯ３によるＯＨラジカルの生成については、次のとおり（なお、過酸化水素Ｈ２Ｏ２によるＯＨラジカルの生成も、これに準じる）。
すなわち、オゾンＯ３に例えば中波長紫外線の光エネルギー（光量子）ｈνを照射すると、→励起一重項酸素原子Ｏ（１Ｄ）つまり極めて反応性に富んだ酸素原子が、生成される。→次の化４の式を参照。
【００３３】
【化４】
【００３４】
そして、この一重項酸素原子Ｏ（１Ｄ）は、接する水Ｈ２Ｏと反応して、→次の化５の式により、→ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）つまりＯＨラジカルを生成する。
【００３５】
【化５】
【００３６】
《ＯＨラジカルによる酸化，分解について》
又、このようなＯＨラジカルによる酸化，分解について、更に詳細に説明しておく。
このように光触媒１８，オゾンＯ３，過酸化水素Ｈ２Ｏ２と紫外線にて生成されたＯＨラジカルは、活性酸素種として、他に類を見ない極めて強力な酸化力，活性力，分解力を有しており、→近くの有機化合物２から強力に電子を奪って安定化しようとする。
すなわち、ＯＨラジカルに接する第１流体３中の難分解性の有機化合物２は、このようなＯＨラジカルにて電子を奪われ、→その炭素連鎖（例えば単結合，２重結合，３重結合，芳香環結合等），有機結合，分子結合そのものを、切断，分解，分断され、→もって迅速かつ強力に酸化される。
例えば、オゾンＯ３では相対的に酸化，分解が容易なオレフィン系化合物の鎖状炭化水素についても、→オゾニド段階を介してのアルデヒド類までに止まっていたが、又、酸化，分解が困難視されていた芳香環を持った環状炭化水素等についても、オゾンＯ３ではグリオキサール段階に止まっていたが、→ＯＨラジカルによれば、更に先へとスムーズに、迅速かつ強力に酸化，分解が進展する。
すなわち、電子を奪う酸化活性力に極めて優れたＯＨラジカルにより、→例えば芳香環は、直ちに開環，鎖状化され、アルデヒド化そしてカルボン酸化されて、→最終的に、炭酸ガスＣＯ２と水Ｈ２Ｏとその他の低分子化合物に、即分解される。
ＯＨラジカルは、このように優れた酸化力，分解力を備えている。
【００３７】
《作用等》
本発明の難分解性の有機化合物２の酸化分解用のマイクロリアクター１は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）マイクロリアクター１のマイクロ流路４は、微細構造よりなり、その流路幅Ｗが１００μｍ〜５００μｍ程度で、流路深さＤが２５μｍ〜１００μｍ程度よりなる。そして、紫外線照射手段１９が対向配設されると共に、紫外線照射面２０以外の流路形成面２１に、光触媒１８が付着せしめられている（図１の（１）図，図３の各図を参照）。
【００３８】
（２）そしてマイクロ流路４の入口部８は、略Ｙ字状に分岐されており、一方の入口９から第１流体３が圧入され、他方の入口１０から第２流体１１が圧入される（図２の各図を参照）。
この第１流体３は、難分解性の有機化合物２を、含有している。例えば、パラフィン系化合物，オレフィン系化合物，その他の鎖状炭化水素や、芳香環を持った環状炭化水素、その他の環状炭化水素を、含有している。
第２流体１１は、オゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２を、含有している。なお、マイクロ流４の途中には添加流路１５が接続されており、補充用の第２流体１１を、マイクロ流路４を流れる第２流体１１に、圧入供給する。
【００３９】
（３）そして、レイノルズ数が小さいので、マイクロ流路４内に供給された第１流体３と第２流体１１は、マイクロ流路４内を、それぞれ層流となって流れる。第１流体３と第２流体１１とは、層流の界面２２で接触しつつ平行に流れると共に、第１流体３や第２流体１１は、流路形成面２１の光触媒１８と界面２４で接触しつつ平行に流れる（図２の（２）図を参照）。
【００４０】
（４）これと共に、マイクロ流路４に対し、紫外線照射手段１９から紫外線照射面２０を介して、紫外線が照射される。そこで、マイクロ流路４内では、照射された紫外線と流路形成面２１の光触媒１８にて、ＯＨラジカルが生成されると共に、照射された紫外線と第２流体１１のオゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２にて、ＯＨラジカルが生成される（図１の（１）図，図３の各図を参照）。
【００４１】
（５）そして、このように生成されたＯＨラジカルは、強力な酸化力，分解力を備えており、光触媒１８と第１流体３との界面２４、および第２流体１１と第１流体３との界面２２において、それぞれ分子拡散に基づき、第１流体３の有機化合物２を酸化，分解する（図１の（１）図，図３の各図を参照）。例えば、第２流体１１のオゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２で生成されたＯＨラジカルと、第１流体３の有機化合物２とは、界面２２を介し相互間で分子拡散し、もって有機化合物２が酸化，分解される。
すなわち、難分解性の有機化合物２は、ＯＨラジカルにて炭素連鎖，有機結合を切断され、もって迅速かつ確実に酸化されて、炭酸ガスＣＯ２や水Ｈ２Ｏ等に分解される。
特に、光触媒１８とオゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２とを併用したことにより、相乗的に一段と強力に酸化，分解が実施される。すなわち、照射される紫外線の光エネルギー（光量子）効率に優れ、一度に多量のＯＨラジカルが生成されると共に、このように生成されたＯＨラジカルにより、界面２２と界面２４の両面から酸化，分解が、くまなく実施される。
【００４２】
（６）このように第１流体３は、含有されていた難分解性の有機化合物２が酸化，分解され、第２流体１１と共に、マイクロ流路４の出口部２３から排出される（図１の（２）図，図２の（１）図を参照）。
【００４３】
（７）さてそこで、本発明の難分解性の有機化合物２の酸化分解用のマイクロリアクター１を使用すると、次の第１，第２のようになる。
第１に、本発明では、マイクロ流路４内を第１流体２と第２流体１１が、それぞれ平行に規則的に整然と滑り合うように、層流を形成して流れる。→そして、第１流体３に含有された難分解性の有機化合物２は、第１流体３と第２流体１１との接触面である界面２２や、第１流体３と光触媒１８との接触面である界面２４において、第２流体１１側や光触媒１８側で生成されたＯＨラジカルの分子拡散により、酸化，分解される。
→そしてその際、まず、a．マイクロ流路４は、微細構造よりなっており、極めて小さいので、→この第１流体３等の層流の界面２２，２４は、単位容積（単位体積）あたりの表面積が極めて大きい。→このように、層流をなす第１流体３等の単位容積あたりの界面２２，２４面積（比界面積，比表面積）が、極めて大きいので、→反応が、広い面積において直接的に効率良く起きるようになり、→ＯＨラジカルによる難分解性の有機化合物２の酸化，分解が、広く直接的に促進される。
→これと共に、ｂ．このようなＯＨラジカルによる難分解性の有機化合物２の酸化，分解は、分子拡散により行なわれる。→すなわち、第１流体３等は層流となっており、→物質の拡散は、（乱流の場合のように、流れ方向に対して直角方向・流路幅Ｗ方向への物質移動、つまり、流路幅Ｗ方向への拡散距離の長い物質オーダーでの物質移動ではなく）、界面２２，２４での流路幅Ｗ方向への拡散距離が極めて短い分子拡散，分子移動のみにて行われる。→このように界面２２，２４での反応となるので、ＯＨラジカルによる酸化，分解は、他の外的諸条件や他物質の影響を受けることなく、効率良く純粋に実施される。
【００４４】
これらａ，ｂにより、ＯＨラジカルによる難分解性の有機化合物２の酸化，分解は、定量的に安定し、条件が十分に制御されコントロールされた状態で行われる。もって、難分解性の有機化合物２の酸化，分解について、測定幅の少ない精密なデータが得られるようになる。
例えば、第１流体３や第２流体１１の流量、難分解性の有機化合物２の種類，濃度，酸化分解率、紫外線の波長，照射時間、マイクロ流路４の総延長長さ、光触媒１８の構成内容，付着態様、オゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２の状態、温度条件、等々の各ポイント相互間の関係，その他について、正確なデータが得られるようになる。
【００４５】
第２に、本発明では、マイクロオーダーでの微視的な反応場において、化学反応データを把握すると言うコンセプトの基に、この種技術分野において初めて、マイクロリアクター１を採用した。
そして、マイクロ流路４に形成された層流の界面２２，２４において、分子拡散により、難分解性の有機化合物２を酸化，分解するので、反応効率が向上し、反応速度も速くなる。
例えば、マイクロリアクター１のマイクロ流路４は、極めて微細な構造よりなり、流路幅Ｗが１００μｍ〜５００μｍ程度と極めて小さい。そこで、流路幅Ｗ方向への分子拡散を支配する界面２２，２４や流路形成面２１からの温度勾配，圧力勾配が、流路幅Ｗに対して相対的に大きく、又、このため熱伝導にも優れているので、拡散効率が向上し反応時間も短縮される。又、分子拡散の拡散距離も格段に小さくなり、分子拡散が高速化される。
これらにより、ＯＨラジカルによる難分解性の有機化合物２の酸化，分解について、反応効率が向上し反応速度も速くなるので、効率良く迅速にデータが取得可能となる。
なお、マイクロリアクター１を用いるので、使用される第１流体３や第２流体１１，難分解性の有機化合物２，オゾンＯ３，過酸化水素Ｈ２Ｏ２等も、極めて少量で良く、紫外線照射手段１９による紫外線の照射も僅かで済む。
【００４６】
《テスト結果について》
図４は、図１，図２に示したマイクロリアクター１を用いて、第１流体３中の難分解性の有機化合物２を、酸化，分解テストした計測データである。
すなわち、第１流体３は、有機化合物２としてビスフェノールＡ（ＢＰＡ）を含有し、マイクロ流路４は、流路幅Ｗが５００μｍで流路深さＤが１００μｍのものを使用し、第２流体１１はオゾンＯ３を含有し、第１流体３や第２流体１１の流量を０．１ｍｌ／ｍｉｎとし、紫外線照射手段１９が２５４ｎｍの中波長紫外線を照射する、等々の条件のもとで、テストを行った。
その結果、時間の経過と伴に有機化合物２の分解率が向上して、４０分程度でほぼ完全に分解されると共に、ＴＯＣ計測器を用いて計測された全有機体炭素量ＴＯＣ（Total Organic Carbon）除去率、つまり液中の有機化合物２の炭素量の除去率も、時間の経過と伴に向上して、４０分程度でほぼ完全に除去された。これらにより、第１流体３中の難分解性の有機化合物２の酸化，分解が、確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターについて、発明を実施するための最良の形態の第１例の説明に供し、（１）図は、正断面説明図であり、（２）図は、斜視説明図である。
【図２】同発明を実施するための最良の形態の同第１例の説明に供し、（１）図は、平面説明図であり、（２）図は、その要部拡大図である。
【図３】同発明を実施するための最良の形態の他の例の説明に供し、正断面説明図であり、（１）図は、第２例を、（２）図は、第３例を、（３）図は、第４例を示す。
【図４】同発明を実施するための最良の形態の他の例の説明に供し、酸化，分解の計測データのグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１ マイクロリアクター
２ 有機化合物
３ 第１流体
４ マイクロ流路
５ プレート本体
６ プレートホルダー
７ プレートホルダー
８ 入口部
９ 一方の入口
１０ 他方の入口
１１ 第２流体
１２ 供給部
１３ 供給部
１４ 微細チューブ
１５ 添加流路
１６ 供給部
１７ フィルタ
１８ 光触媒
１９ 紫外線照射手段
２０ 紫外線照射面
２１ 流路形成面
２２ 界面
２３ 出口部
２４ 界面
Ｄ 流路深さ
Ｗ 流路幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターに関する。すなわち、流体中に含有された難分解性の有機化合物を酸化，分解して、そのデータを取得するために用いられる、マイクロリアクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
《技術背景１について》
化学的処理設備から排出された難分解性の有機化合物を含有した排水は、通常そのまま生物処理されていた。
例えば、ダイオキシンDioxin，ビスフェノールＡ（ＢＰＡ）や、モノクロロベンゼンＣＢ，メチルイソブチルケトンＭＩＢＫ，ベンジルアルコールＢＡ，イソプロピルアルコールＩＰＡ，ジメチルホルムアミドＤＭＦ等の難分解性の有機化合物を含有した大量の排水は、従来一般的に、タンクローリ等にて遠隔地の一般貯蔵所へと運搬されて、活性汚泥法等にて生物処理されていた。
しかしながら、この技術背景１については、処理設備，処理能力，処理時間，処理コスト等に、問題が指摘されていた。すなわち、まず、一旦貯留用の大型タンク，運搬用のタンクローリ，生物処理用の一般貯蔵所、等々の大型処理設備を要し、更に、これらの処理設備は処理能力に限界があり、処理に長期日数を要し処理コストもかさむ、等々の問題が指摘されていた。
【０００３】
《技術背景２について》
これに対し、このような排水を化学的処理設備の現場で、つまり一般貯蔵所へと運搬することなく排出現場で分解，廃棄せんとすることも、試みられていた。代表的には、オゾンＯ３を使用して、排水に含有された難分解性の有機化合物を、炭酸ガスＣＯ２や水Ｈ２Ｏ等に酸化，分解，浄化させて、一般廃水せんとすることも試みられていた。
しかしながら、この技術背景２については、難分解性の有機化合物の酸化，分解が非常に遅く、分解反応が先へ進まず、不完全，不確実のままで止まり易い、という問題が指摘されていた。
すなわち、オゾンＯ３によるメチルイソブチルケトンＭＩＢＫ，イソプロピルアルコールＩＰＡ，ジメチルホルムアミドＤＭＦ等のオレフィン系化合物やパラフィン系化合物等、鎖状炭化水素の分解は、オゾニドozonide段階までに止まっていた。つまり、オゾニドを形成して結合を切り、アルデヒド類段階までは進むが、その先の分解反応へは、極めて時間を要し進みにくかった。
又、オゾンＯ３によるモノクロロベンゼンＣＢ，ベンジルアルコールＢＡ等の芳香環を持った環状炭化水素，その他の環状炭化水素の分解は、グリオキサールglyoxal（ＣＨＯ−ＣＨＯ）段階までに止まっていた。つまり、進んでもせいぜいグリオキサールを含むアルデヒド類レベルまでであり、その先の分解反応へは極めて時間を要し進みにくかった。
このように、排出現場で浄化せんとする試みは、酸化，分解が工業的許容時間内では実現困難であり、実用化に至っていなかった。
【０００４】
《従来技術について》
そこで発明者は、このような状況に鑑み、第１に、上記技術背景１の問題点を克服し、処理設備，能力，時間，コスト等に優れると共に、第２に、上記技術背景２の問題点を克服し、難分解性の有機化合物を迅速かつ確実に酸化，分解することができる、難分解性の有機化合物の酸化分解装置を研究，開発し、特願２００５−０２２４９５号として特許出願した。
そして、この酸化分解装置の浄化装置では、予め排水にオゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２を導入すると共に、これと併用的に、光触媒と紫外線照射手段を採用したことを、特徴とする。
すなわち、この浄化装置では、光触媒とオゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２とに紫外線が照射され、もって、生成されたＯＨラジカルの強力な酸化力，分解力により、特に、光触媒とオゾンや過酸化水素との併用による相乗作用により一段と強力な酸化力，分解力により、難分解性の有機化合物が、迅速かつ確実に酸化されて炭酸ガスや水等に分解され、排水が浄化されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような従来技術については、次のような指摘があった。
《第１の指摘について》
第１に、難分解性の有機化合物について、酸化，分解の精密なデータが集めるのが、容易でなかった。
すなわち、この酸化分解装置，浄化装置は、難分解性の有機化合物を、初めて確実かつ迅速に酸化，分解可能であり、非常に優れている。そこで実用化を目指し、研究，テスト，実験中の段階にある。そして、浄化装置の実物大の実験機を使用し、バッチ式にて各種データを取得しているが、精密なデータ、定量的に安定したデータ、条件が制御されコントロールされた反応に基づくデータ、正確なデータが得られにくかった。
すなわち、この浄化装置の実験機では、難分解性の有機化合物を含有した排水に、オゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２が導入され、乱流となって流れつつ、光触媒中で紫外線が照射される。
このように、排水が乱流となり、含有物質の混合が進み、物質オーダーでの物質移動が活発で、拡散距離の長い拡散が行われる、等々の状況下では、精密なデータが得られにくかった。目的とする純粋反応以外の外的諸条件が複雑に絡み合い、外的諸条件に左右されて、目的とする酸化，分解反応が十分にコントロール制御できず、副生成物質等の他物質も混入しやすく、目的とする酸化，分解反応の幅が広がる等々、定量的に安定したデータが得られにくかった。
例えば、排水の流量、難分解性の有機化合物の種類，濃度，酸化分解率、紫外線の波長，照射時間、光触媒の構成内容，付着態様、オゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２の状況、温度条件、等々の各ポイント相互間の関係，その他について、正確なデータが得られにくかった。
【０００６】
《第２の指摘について》
第２に、データ取得に時間がかかると共に、大量の排水等を使用し効率も悪かった。
すなわち前述したように、浄化装置の実物大の実験機を使用し、バッチ式にてデータを取得していたので、データ取得という目的に対し、効率が悪く反応速度も遅く、例えば１つのデータ取得に数時間を要していた。又、大量の排水，オゾンＯ３，過酸化水素Ｈ２Ｏ２，光触媒等々を使用すると共に、長時間にわたる紫外線照射も要する等、これらの面からも効率が悪かった。
【０００７】
《本発明について》
本発明の難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターは、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべく、発明者の鋭意研究努力の結果なされたものである。
そして、難分解性の有機化合物を含有した第１流体と、オゾンや過酸化水素を含有した第２流体とが、光触媒が付着されたマイクロ流路を層流となって流れつつ、紫外線が照射される。そして、生成されたＯＨラジカルにより、界面における分子拡散に基づき、第１流体の難分解性の有機化合物が酸化，分解されること、を特徴とする。
もって本発明は、第１に、酸化，分解の精密なデータが得られると共に、第２に、効率面や時間面にも優れた、難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターを、提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のとおりである。まず、請求項１については次のとおり。
請求項１の難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターは、流体中に含有された難分解性の有機化合物を、酸化，分解するために用いられ、微細構造のマイクロ流路を備えている。
そして該マイクロ流路は、該有機化合物を含有した第１流体と、オゾンや過酸化水素を含有した第２流体とが供給され、紫外線照射手段が対向配設されると共に、紫外線照射面以外の流路形成面に光触媒が付着せしめられていること、を特徴とする。
請求項２については次のとおり。請求項２のマイクロリアクターでは、請求項１において、該マイクロ流路は、入口部が略Ｙ字状に分岐されており、一方の入口から該第１流体が圧入されると共に、他方の入口から該第２流体が圧入される。
そして該マイクロ流路内では、該第１流体と該第２流体とが、それぞれ層流を形成しつつ界面接触する。これと共に、該紫外線照射手段による紫外線照射により、該光触媒および該オゾンや過酸化水素にて生成されたＯＨラジカルが、該光触媒と該第１流体との界面および該第２流体と該第１流体との界面において、分子拡散に基づき、該第１流体の該有機化合物を酸化，分解すること、を特徴とする。
【０００９】
請求項３については次のとおり。請求項３のマイクロリアクターでは、請求項２において、該マイクロ流路は、流路幅が、１００μｍ以上で５００μｍ以下程度で、流路深さが、２５μｍ以上で１００μｍ以下程度よりなること、を特徴とする。
請求項４については次のとおり。請求項４のマイクロリアクターでは、請求項３において、該有機化合物は、パラフィン系化合物，オレフィン系化合物，その他の鎖状炭化水素や、芳香環を持った環状炭化水素、その他の環状炭化水素よりなること、を特徴とする。請求項３に記載した難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクター。
請求項５については次のとおり。請求項５のマイクロリアクターでは、請求項３において、該マイクロ流路の途中に添加流路が接続されており、該添加流路は、補充用の該第２流体を、該マイクロ流路の該第２流体に対して圧入すること、を特徴とする。
【００１０】
《作用について》
本発明の難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターは、このようになっているので、次のようになる。
（１）そのマイクロ流路は、流路幅が１００μｍ〜５００μｍ程度で、流路深さが２５μｍ〜１００μｍ程度の微細構造よりなる。
（２）マイクロ流路の入口部は、略Ｙ字状に分岐されており、一方の入口から、難分解性の有機化合物を含有した第１流体が圧入供給され、他方の入口から、オゾンや過酸化水素を含有した第２流体が圧入供給される。なお第２流体は、途中の補充用の添加流路からも、圧入供給される。
（３）そして、レイノルズ数が小さいので、マイクロ流路の第１流体と第２流体は、それぞれ層流となり、界面で接触しつつ平行に流れる。
（４）これと共に、紫外線照射手段から紫外線が照射され、流路形成面の光触媒および第２流体のオゾンや過酸化水素にて、ＯＨラジカルが生成される。
（５）ＯＨラジカルは、強力な酸化力，分解力を備えており、光触媒と第１流体との界面、および第２流体と第１流体との界面において、それぞれ分子拡散に基づき、第１流体の有機化合物を酸化，分解する。難分解性の有機化合物は、炭素連鎖，有機結合を切断され、迅速かつ確実に酸化されて、炭酸ガスや水等に分解される。
（６）そして第１流体は、第２流体と共に、出口部から排出される。
【００１１】
（７）さてそこで、本発明によると、次のようになる。第１に、マイクロ流路が微細なので、第１流体等の層流の界面は、単位容積あたりの表面積が極めて大きい。もって、第２流体や光触媒との界面において、ＯＨラジカルによる有機化合物の酸化，分解が、効率良く広く直接的に促進される。
これと共に、第１流体等は層流となっており、物質の拡散は、（乱流の場合のように、流れ方向に対して直角方向・流路幅方向への拡散距離の長い物質移動ではなく、）界面での拡散距離の短い分子拡散のみとなる。そこで、ＯＨラジカルによる酸化，分解が、他の外的諸条件や他物質の影響を受けることなく、効率良く純粋に実施される。
これらにより、有機化合物の酸化，分解が、条件コントロールされ定量的に安定して行われるので、精密なデータが得られるようになる。
【００１２】
第２に、マイクロオーダーでの微視的な反応場において、つまりマイクロ流路の層流界面において、分子拡散により有機化合物を酸化，分解するので、効率が向上し時間も短縮される。
例えば、マイクロ流路は流路幅が極めて小さいので、流路幅方向への分子拡散を支配する界面や流路形成面からの温度勾配，圧力勾配が、流路幅に対して相対的に大きく、又、このため熱伝導にも優れており、又、分子拡散の拡散距離も格段に小さい等々により、効率面や時間面に優れている。なお、第１流体，第２流体，有機化合物，オゾン，過酸化水素等の使用量や紫外線照射等も、僅かで済む。
【発明の効果】
【００１３】
《本発明の特徴》
本発明に係る難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターは、このように、難分解性の有機化合物を含有した第１流体と、オゾンや過酸化水素を含有した第２流体とが、光触媒が付着されたマイクロ流路を層流となって流れつつ、紫外線が照射される。
そして、生成されたＯＨラジカルにより、界面における分子拡散に基づき、第１流体の難分解性の有機化合物が酸化，分解されること、を特徴とする。
そこで本発明は、次の効果を発揮する。
【００１４】
《第１の効果》
第１に、難分解性の有機化合物の酸化，分解について、正確で精密なデータが得られる。すなわち本発明では、生成されたＯＨラジカルが、層流の界面つまり単位容積あたりの表面積が極めて大きな界面での分子拡散に基づき、難分解性の有機化合物を酸化，分解して、そのデータを取得する。
前述したこの種従来技術のように、つまり浄化装置の実験機を使用して、バッチ式にてデータを取得していた従来技術のように、乱流中で混合が行われ、物質オーダーでの物質移動により、拡散距離の長い拡散が行われる状況下で、データが取得される訳ではない。
そこで、目的とする酸化，分解反応以外の外的諸条件の介入が防止され、外的諸条件に左右されずに純粋に目的とする反応のみが進行し、目的とする酸化，分解が十分にコントロール制御され、副生成物等の他物質の混入も阻止される。
もって、難分解性の有機化合物の酸化，分解について、精密なデータ、定量的に安定したデータ、十分に条件が制御されコントロールされた反応に基づく、正確なデータが得られる。
【００１５】
《第２の効果》
第２に、しかも効率面や時間面にも優れつつ、このように正確で精密なデータが得られる。すなわち本発明では、化学反応データは、マイクロオーダーでの微視的反応場において把握するという技術思想の基に、マイクロリアクターを採用し、層流の界面において分子拡散により、難分解性の有機化合物を酸化，分解する。
そこで、前述したこの種従来技術、つまり浄化装置の実験機を使用して、バッチ式にてデータを取得していた従来技術に比し、反応効率が向上し、全体の反応時間も、例えば数分間程度まで大幅短縮され、効率良く短時間でデータが取得可能となる。
又、使用する流体，有機化合物，オゾン，過酸化水素，光触媒等も、従来技術に比し極めて少量で済み、紫外線照射も僅かで済む等、この面からも効率的である。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
《図面について》
以下、本発明の難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターを、図面に示した発明を実施するための最良の形態に基づいて、詳細に説明する。
図１，図２，図３，図４は、本発明を実施するための最良の形態の説明に供する。そして、図１，図２は第１例を示し、図１の（１）図は、正断面説明図であり、（２）図は、斜視説明図である。図２の（１）図は、平面説明図であり、（２）図は、その要部拡大図である。
図３は、他の例を示し、正断面説明図であり、（１）図は第２例を、（２）は第３例を、（３）図は第４例を示す。図４は、酸化，分解の計測データのグラフである。
【００１７】
《マイクロリアクター１の概要について》
まず、図１，図２，図３等を参照して、この難分解性の有機化合物２の酸化，分解用のマイクロリアクター１の概要について、説明する。
このマイクロリアクター１は、第１流体３中に含有された難分解性の有機化合物２を酸化，分解し、もってそのデータを取得するために用いられる。
まず、酸化，分解の対象となる難分解性の有機化合物２は、パラフィン系化合物，Ｃ＝Ｃ結合を持ったオレフィン系化合物，その他の鎖状炭化水素や、芳香環つまりフェニル基Ｃ６Ｈ５−を持った環状炭化水素，その他の環状炭化水素よりなる。
例えば、モノクロロベンゼンＣＢ，メチルイソブチルケトンＭＩＢＫ，ベンジルアルコールＢＡ，イソプロピルアルコールＩＰＡ，ジメチルホルムアミドＤＭＦ等や、ダイオキシンDioxinやビスフェノールＡ（ＢＰＡ）のような環境ホルモンが、代表的である。
そして、このような有機化合物２は、例えば溶剤として使用され、接着工程，塗装工程，その他の化学的処理設備から排出される排ガス等の気体中や、このような排ガスが水に混入された液体中、つまり流体中に含有されている。図示例の第１流体３は、試料としてモデル化された液体よりなる。
【００１８】
そしてマイクロリアクター１は、マイクロメートルオーダーの微細構造のマイクロ流路４を備えた反応器よりなる。このマイクロ流路４は、流路幅Ｗが１００μｍ〜５００μｍ程度で、流路深さＤが２５μｍ〜１００μｍ程度よりなる。
すなわち、図示のマイクロリアクター１は、例えば縦８０ｍｍ，横４０ｍｍ，肉厚２ｍｍ程度の３枚重ねのガラスプレートよりなり、プレート本体５の上下にプレートホルダー６，７が、密に重積，被覆，固定されたサンドイッチ構造よりなる。そして、プレート本体５にマイクロ流路４が形成され、上位のプレートホルダー６は、図示例では紫外線照射との関係から、必須的に透明であり、下位のホルダー７は、図示例では透明でなくてもよい。
マイクロ流路４は、チャネル状をなし、プレート本体５の長手方向に直線的、かつ短手方向に複数回繰り返して、略ジグザク状に連続的に往復折曲形成されており、各折曲箇所は湾曲状にカーブしている。
なお図示例では、１セットのプラズマリアクター１が示されているが、このような図示例によらず、複数セットのプラズマリアクター１を積層使用し、相互のマイクロ流路４間を、微網チューブ等で接続，連結することにより、マイクロ流路４の総延長を長く確保することも考えられる。
【００１９】
《マイクロリアクター１の詳細について》
マイクロリアクター１のマイクロ流路４は、入口部８が略Ｙ字状の２流路に分岐されており（図２を参照）、一方の入口９から第１流体３が圧入されると共に、同時に、他方の入口１０から第２流体１１が圧入される。
第１流体３は、難分解性の有機化合物２を含有している。第２流体１１は、オゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２を含有している。すなわち、オゾンＯ３と過酸化水素Ｈ２Ｏ２のいずれか一方又は双方を、含有している。
そして、第１流体３や第２流体１１は、それぞれの供給部１２，１３から供給される。供給部１２，１３は、それぞれポンプ等を備えており、供給部１２は、第１流体３を微細チューブ１４を介し、マイクロ流路４の入口部８の一方の入口９へと、圧送供給する。供給部１３は、第２流体１１を微細チューブ１４を介し、マイクロ流路４の入口部８の他方の入口１０へと、圧送供給する。
【００２０】
又、マイクロ流路４の途中には添加流路１５が接続されており、添加流路１５は、不足した分を補充するための第２流体１１を、マイクロ流路４の第２流体１１に対して圧入する（図１の（２）図，図２の（１）図を参照）。
すなわち、ポンプ等を備えた供給部１６は、微細チューブ１４を介し、補充用の第２流体１１を添加流路１５に圧送供給する。そして、添加流路１５を経由した第２流体１１は、マイクロ流路４中を流れる第２流体１１に対して、圧入される。なお図示例では、このような添加流路１５等が１本設けられているが、第２流体１１の補充ニーズに応じ、更に複数本を間隔を置いて設けることも考えられる。
図中１７はフィルタであり（図２の（１）図を参照）、第１流体３中に含有された他物質や微細ゴミ等を、酸化，分解に支障が生じないように、予め除去する。
又、第１流体３は、有機化合物１が水に対し、例えば、分散・混濁したエマルジョン状態として供給されるが、均一に飽和した溶解状態，その他の状態でも供給可能である。
第２流体１１は、オゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２が水に対し、例えば、均一に飽和した溶解状態、その他の状態で供給される。因にオゾンＯ３は、例えば、酸素Ｏ２を電気放電によりオゾンＯ３に転化させるオゾナイザーや、１８５ｎｍ近傍にピーク値を有する紫外線波長のオゾンランプにて、生成されたものが供給部１３，１６に供給される。
マイクロリアクター１は、概略このようになっている。
【００２１】
《光触媒１８や紫外線照射手段１９について》
次に、図１の（１）図，図３の各図を参照して、このマイクロリアクター１の光触媒１８や紫外線照射手段１９について、説明する。マイクロ流路４の紫外線照射面２０以外の流路形成面２１には、光触媒１８が付着せしめられている。
すなわちマイクロ流路４は、内部に第１流体３や第２流体１１の流路を形成すべく、上面，両側面，底面を備えている。そして、上面（開放されると共に、上位のプレートホルダー６で密閉しても可）が、紫外線が通過する紫外線照射面２０となる。
そして、このような紫外線照射面２０を除く、両側面および底面の流路形成面２１に、光触媒１８が付着せしめられている。光触媒１８は、通常、チタニアつまり酸化チタンＴｉＯ２の粒子を、例えば金属微粒子や吸着材と共に、流路形成面２１に対し、塗布や焼結等の膜状担持方式により、付着せしめられている。
【００２２】
ところで、図１の（１）図に示した例のマイクロ流路４は、断面において、略半円形が２個連続した形状よりなるが、その他各種形状のものも可能である。例えば、図３の（１）図に示した例のように、断面において浅い弧状の略半円形状をなすマイクロ流路４や、図３の（２）図に示した例のように、断面において横長の長方形状をなすマイクロ流路４も、考えられる。
又、図３の（３）図に示した例のマイクロ流路４は、図１の（１）図等の例のように、プレート本体５の１面（上面）に形成されるだけでなく、プレート本体５の両面（上面と下面）に形成されている。この例では、両面のマイクロ流路４が、接続，連結されると共に、紫外線照射手段１９がそれぞれに対向配設されている。
なお、図３の各図の例について、その他の構成，機能等は、図１，図２の例について前述した所に準じるので、同符号を付し、その説明は省略する。
【００２３】
紫外線照射手段１９は、マイクロ流路４に対向配設されている。すなわち紫外線照射手段１９は、マイクロ流路４が形成されたプレート本体５に対し、プレートホルダー６（図３の（３）図の例では、更に透明なプレートホルダー７）を介し、若干の間隔空間を存しつつ、対向配設されている。
そして紫外線照射手段１９は、例えば、２４０ｎｍ〜２８０ｎｍ（例えば２５４ｎｍ）の中波長紫外線を、マイクロ流路４に対して照射する。又、１６０ｎｍ〜１９０ｎｍ（例えば１８５ｎｍ）の短波長紫外線や、３１０ｎｍ〜３９０ｎｍ（例えば３６０ｎｍ）の長波長紫外線を、照射するものも使用可能である。
又、このような紫外線照射手段１９の光源としては、水銀灯等の専用ランプの他、ブラックライトやＬＥＤ等も使用可能である。
光触媒１８や紫外線照射手段１９は、このようになっている。
【００２４】
《有機化合物２の酸化，分解等について》
次に、図１の（１）図，図２の（２）図，図３の（１）図，（２）図，（３）図等を参照して、難分解性の有機化合物２の酸化，分解等について、説明する。
マイクロ流路４に供給された第１流体３と第２流体１１とは、それぞれ層流を形成しつつ界面２２接触する。第１流体３と第２流体１１は、マイクロ流路４内を、入口部８から出口部２３（図１の（２）図，図２の（１）図を参照）へと流れるが、それぞれ層流となって流れる。
すなわちマイクロ流路４は、流路幅Ｗが極めて小さく狭いと共に、供給される第１流体３や第２流体１１もポンプ等で圧入される等により、レイノズル数（慣性力と粘性による摩擦力との比である無次元数）が小さく、層流が生じる。マイクロ流路４を流れる第１流体３と第２流体１１は、その粘性力が支配的で乱れがなく、流体粒子が入り乱れることなく、滑り合うように、それぞれ層流となって流れる。
そして、このように層流となって流れる第１流体３と第２流体１１とは、相間の境界面である界面２２で接触しつつ、左右平行状態で併送される。
【００２５】
このように層流を形成して流れる第１流体３と第２流体１１に対して、紫外線照射手段１９から、紫外線が照射される。
そして紫外線照射により、光触媒１８およびオゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２にて生成されたＯＨラジカルが、光触媒１８と第１流体３との界面２４、および第２流体１１と第１流体３との界面２２において、分子拡散に基づき、第１流体３の有機化合物２を酸化，分解する。
すなわち、マイクロ流路４の流路形成面２１に付着された光触媒１８は、第１流体３や第２流体１１を介した紫外線照射により、ＯＨラジカルを生成する。又、第２流体１１のオゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２も、紫外線照射によりＯＨラジカルを生成する。そして、このように生成されたＯＨラジカルが、界面２２や界面２４において、分子拡散に基づき、第１流体３中の有機化合物２を酸化，分解する。
ＯＨラジカルは、層流の界面２２および界面２４において、（乱流の場合のように、物質オーダーでの流路幅Ｗ方向への物質移動ではなく、）層間の分子拡散，分子移動のみによって物質拡散し、もって、第１流体３中の有機化合物２を酸化，分解する。
有機化合物２は、このように酸化，分解される。
【００２６】
《ＯＨラジカルの生成について》
ここで、上述したＯＨラジカルの生成について、更に詳述しておく。まず、光触媒１８によるＯＨラジカルの生成については、次のとおり。
すなわち、光触媒１８に例えば中波長や長波長の紫外線の光エネルギー（光量子）ｈνを照射すると、→酸化チタンＴｉＯ２表面の外殻電子域にある価電子帯の電子ｅ−が、励起され飛び出して伝導体に移り、電流になる。→その結果、価電子帯に、電子ｅ−が抜け出て欠損した正孔ｈｏｌｅ＋が生じる。→次の化１の式を参照。
【００２７】
【化１】
【００２８】
そして正孔ｈｏｌｅ＋は、電子欠損を埋めるべく、→接触する他物質、例えば接触する水Ｈ２Ｏから、電子ｅ−を引き抜こうとする性質、つまり強い酸化力を持つ。
一方、水Ｈ２Ｏは、光エネルギーの照射により電離して、→次の化２の式により、水酸イオンＯＨ−を生成する。
【００２９】
【化２】
【００３０】
そこで、前述により強い酸化力の正孔ｈｏｌｅ＋は、水Ｈ２Ｏの水酸イオンＯＨ−から電子ｅ−を引き抜く。→もって、電子ｅ−を奪われる水酸イオンＯＨ−は、次の化３の式により、→ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）つまりＯＨラジカルを生成する。
【００３１】
【化３】
【００３２】
次に、第２流体１１中のオゾンＯ３によるＯＨラジカルの生成については、次のとおり（なお、過酸化水素Ｈ２Ｏ２によるＯＨラジカルの生成も、これに準じる）。
すなわち、オゾンＯ３に例えば中波長紫外線の光エネルギー（光量子）ｈνを照射すると、→励起一重項酸素原子Ｏ（１Ｄ）つまり極めて反応性に富んだ酸素原子が、生成される。→次の化４の式を参照。
【００３３】
【化４】
【００３４】
そして、この一重項酸素原子Ｏ（１Ｄ）は、接する水Ｈ２Ｏと反応して、→次の化５の式により、→ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）つまりＯＨラジカルを生成する。
【００３５】
【化５】
【００３６】
《ＯＨラジカルによる酸化，分解について》
又、このようなＯＨラジカルによる酸化，分解について、更に詳細に説明しておく。
このように光触媒１８，オゾンＯ３，過酸化水素Ｈ２Ｏ２と紫外線にて生成されたＯＨラジカルは、活性酸素種として、他に類を見ない極めて強力な酸化力，活性力，分解力を有しており、→近くの有機化合物２から強力に電子を奪って安定化しようとする。
すなわち、ＯＨラジカルに接する第１流体３中の難分解性の有機化合物２は、このようなＯＨラジカルにて電子を奪われ、→その炭素連鎖（例えば単結合，２重結合，３重結合，芳香環結合等），有機結合，分子結合そのものを、切断，分解，分断され、→もって迅速かつ強力に酸化される。
例えば、オゾンＯ３では相対的に酸化，分解が容易なオレフィン系化合物の鎖状炭化水素についても、→オゾニド段階を介してのアルデヒド類までに止まっていたが、又、酸化，分解が困難視されていた芳香環を持った環状炭化水素等についても、オゾンＯ３ではグリオキサール段階に止まっていたが、→ＯＨラジカルによれば、更に先へとスムーズに、迅速かつ強力に酸化，分解が進展する。
すなわち、電子を奪う酸化活性力に極めて優れたＯＨラジカルにより、→例えば芳香環は、直ちに開環，鎖状化され、アルデヒド化そしてカルボン酸化されて、→最終的に、炭酸ガスＣＯ２と水Ｈ２Ｏとその他の低分子化合物に、即分解される。
ＯＨラジカルは、このように優れた酸化力，分解力を備えている。
【００３７】
《作用等》
本発明の難分解性の有機化合物２の酸化分解用のマイクロリアクター１は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）マイクロリアクター１のマイクロ流路４は、微細構造よりなり、その流路幅Ｗが１００μｍ〜５００μｍ程度で、流路深さＤが２５μｍ〜１００μｍ程度よりなる。そして、紫外線照射手段１９が対向配設されると共に、紫外線照射面２０以外の流路形成面２１に、光触媒１８が付着せしめられている（図１の（１）図，図３の各図を参照）。
【００３８】
（２）そしてマイクロ流路４の入口部８は、略Ｙ字状に分岐されており、一方の入口９から第１流体３が圧入され、他方の入口１０から第２流体１１が圧入される（図２の各図を参照）。
この第１流体３は、難分解性の有機化合物２を、含有している。例えば、パラフィン系化合物，オレフィン系化合物，その他の鎖状炭化水素や、芳香環を持った環状炭化水素、その他の環状炭化水素を、含有している。
第２流体１１は、オゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２を、含有している。なお、マイクロ流４の途中には添加流路１５が接続されており、補充用の第２流体１１を、マイクロ流路４を流れる第２流体１１に、圧入供給する。
【００３９】
（３）そして、レイノルズ数が小さいので、マイクロ流路４内に供給された第１流体３と第２流体１１は、マイクロ流路４内を、それぞれ層流となって流れる。第１流体３と第２流体１１とは、層流の界面２２で接触しつつ平行に流れると共に、第１流体３や第２流体１１は、流路形成面２１の光触媒１８と界面２４で接触しつつ平行に流れる（図２の（２）図を参照）。
【００４０】
（４）これと共に、マイクロ流路４に対し、紫外線照射手段１９から紫外線照射面２０を介して、紫外線が照射される。そこで、マイクロ流路４内では、照射された紫外線と流路形成面２１の光触媒１８にて、ＯＨラジカルが生成されると共に、照射された紫外線と第２流体１１のオゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２にて、ＯＨラジカルが生成される（図１の（１）図，図３の各図を参照）。
【００４１】
（５）そして、このように生成されたＯＨラジカルは、強力な酸化力，分解力を備えており、光触媒１８と第１流体３との界面２４、および第２流体１１と第１流体３との界面２２において、それぞれ分子拡散に基づき、第１流体３の有機化合物２を酸化，分解する（図１の（１）図，図３の各図を参照）。例えば、第２流体１１のオゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２で生成されたＯＨラジカルと、第１流体３の有機化合物２とは、界面２２を介し相互間で分子拡散し、もって有機化合物２が酸化，分解される。
すなわち、難分解性の有機化合物２は、ＯＨラジカルにて炭素連鎖，有機結合を切断され、もって迅速かつ確実に酸化されて、炭酸ガスＣＯ２や水Ｈ２Ｏ等に分解される。
特に、光触媒１８とオゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２とを併用したことにより、相乗的に一段と強力に酸化，分解が実施される。すなわち、照射される紫外線の光エネルギー（光量子）効率に優れ、一度に多量のＯＨラジカルが生成されると共に、このように生成されたＯＨラジカルにより、界面２２と界面２４の両面から酸化，分解が、くまなく実施される。
【００４２】
（６）このように第１流体３は、含有されていた難分解性の有機化合物２が酸化，分解され、第２流体１１と共に、マイクロ流路４の出口部２３から排出される（図１の（２）図，図２の（１）図を参照）。
【００４３】
（７）さてそこで、本発明の難分解性の有機化合物２の酸化分解用のマイクロリアクター１を使用すると、次の第１，第２のようになる。
第１に、本発明では、マイクロ流路４内を第１流体２と第２流体１１が、それぞれ平行に規則的に整然と滑り合うように、層流を形成して流れる。→そして、第１流体３に含有された難分解性の有機化合物２は、第１流体３と第２流体１１との接触面である界面２２や、第１流体３と光触媒１８との接触面である界面２４において、第２流体１１側や光触媒１８側で生成されたＯＨラジカルの分子拡散により、酸化，分解される。
→そしてその際、まず、a．マイクロ流路４は、微細構造よりなっており、極めて小さいので、→この第１流体３等の層流の界面２２，２４は、単位容積（単位体積）あたりの表面積が極めて大きい。→このように、層流をなす第１流体３等の単位容積あたりの界面２２，２４面積（比界面積，比表面積）が、極めて大きいので、→反応が、広い面積において直接的に効率良く起きるようになり、→ＯＨラジカルによる難分解性の有機化合物２の酸化，分解が、広く直接的に促進される。
→これと共に、ｂ．このようなＯＨラジカルによる難分解性の有機化合物２の酸化，分解は、分子拡散により行なわれる。→すなわち、第１流体３等は層流となっており、→物質の拡散は、（乱流の場合のように、流れ方向に対して直角方向・流路幅Ｗ方向への物質移動、つまり、流路幅Ｗ方向への拡散距離の長い物質オーダーでの物質移動ではなく）、界面２２，２４での流路幅Ｗ方向への拡散距離が極めて短い分子拡散，分子移動のみにて行われる。→このように界面２２，２４での反応となるので、ＯＨラジカルによる酸化，分解は、他の外的諸条件や他物質の影響を受けることなく、効率良く純粋に実施される。
【００４４】
これらａ，ｂにより、ＯＨラジカルによる難分解性の有機化合物２の酸化，分解は、定量的に安定し、条件が十分に制御されコントロールされた状態で行われる。もって、難分解性の有機化合物２の酸化，分解について、測定幅の少ない精密なデータが得られるようになる。
例えば、第１流体３や第２流体１１の流量、難分解性の有機化合物２の種類，濃度，酸化分解率、紫外線の波長，照射時間、マイクロ流路４の総延長長さ、光触媒１８の構成内容，付着態様、オゾンＯ３や過酸化水素Ｈ２Ｏ２の状態、温度条件、等々の各ポイント相互間の関係，その他について、正確なデータが得られるようになる。
【００４５】
第２に、本発明では、マイクロオーダーでの微視的な反応場において、化学反応データを把握すると言うコンセプトの基に、この種技術分野において初めて、マイクロリアクター１を採用した。
そして、マイクロ流路４に形成された層流の界面２２，２４において、分子拡散により、難分解性の有機化合物２を酸化，分解するので、反応効率が向上し、反応速度も速くなる。
例えば、マイクロリアクター１のマイクロ流路４は、極めて微細な構造よりなり、流路幅Ｗが１００μｍ〜５００μｍ程度と極めて小さい。そこで、流路幅Ｗ方向への分子拡散を支配する界面２２，２４や流路形成面２１からの温度勾配，圧力勾配が、流路幅Ｗに対して相対的に大きく、又、このため熱伝導にも優れているので、拡散効率が向上し反応時間も短縮される。又、分子拡散の拡散距離も格段に小さくなり、分子拡散が高速化される。
これらにより、ＯＨラジカルによる難分解性の有機化合物２の酸化，分解について、反応効率が向上し反応速度も速くなるので、効率良く迅速にデータが取得可能となる。
なお、マイクロリアクター１を用いるので、使用される第１流体３や第２流体１１，難分解性の有機化合物２，オゾンＯ３，過酸化水素Ｈ２Ｏ２等も、極めて少量で良く、紫外線照射手段１９による紫外線の照射も僅かで済む。
【００４６】
《テスト結果について》
図４は、図１，図２に示したマイクロリアクター１を用いて、第１流体３中の難分解性の有機化合物２を、酸化，分解テストした計測データである。
すなわち、第１流体３は、有機化合物２としてビスフェノールＡ（ＢＰＡ）を含有し、マイクロ流路４は、流路幅Ｗが５００μｍで流路深さＤが１００μｍのものを使用し、第２流体１１はオゾンＯ３を含有し、第１流体３や第２流体１１の流量を０．１ｍｌ／ｍｉｎとし、紫外線照射手段１９が２５４ｎｍの中波長紫外線を照射する、等々の条件のもとで、テストを行った。
その結果、時間の経過と伴に有機化合物２の分解率が向上して、４０分程度でほぼ完全に分解されると共に、ＴＯＣ計測器を用いて計測された全有機体炭素量ＴＯＣ（Total Organic Carbon）除去率、つまり液中の有機化合物２の炭素量の除去率も、時間の経過と伴に向上して、４０分程度でほぼ完全に除去された。これらにより、第１流体３中の難分解性の有機化合物２の酸化，分解が、確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクターについて、発明を実施するための最良の形態の第１例の説明に供し、（１）図は、正断面説明図であり、（２）図は、斜視説明図である。
【図２】同発明を実施するための最良の形態の同第１例の説明に供し、（１）図は、平面説明図であり、（２）図は、その要部拡大図である。
【図３】同発明を実施するための最良の形態の他の例の説明に供し、正断面説明図であり、（１）図は、第２例を、（２）図は、第３例を、（３）図は、第４例を示す。
【図４】同発明を実施するための最良の形態の他の例の説明に供し、酸化，分解の計測データのグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１ マイクロリアクター
２ 有機化合物
３ 第１流体
４ マイクロ流路
５ プレート本体
６ プレートホルダー
７ プレートホルダー
８ 入口部
９ 一方の入口
１０ 他方の入口
１１ 第２流体
１２ 供給部
１３ 供給部
１４ 微細チューブ
１５ 添加流路
１６ 供給部
１７ フィルタ
１８ 光触媒
１９ 紫外線照射手段
２０ 紫外線照射面
２１ 流路形成面
２２ 界面
２３ 出口部
２４ 界面
Ｄ 流路深さ
Ｗ 流路幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中に含有された難分解性の有機化合物を、酸化，分解するために用いられるマイクロリアクターであって、微細構造のマイクロ流路を備えており、
該マイクロ流路は、該有機化合物を含有した第１流体と、オゾンや過酸化水素を含有した第２流体とが供給され、紫外線照射手段が対向配設されると共に、紫外線照射面以外の流路形成面に光触媒が付着せしめられていること、を特徴とする、難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクター。
【請求項２】
該マイクロ流路は、入口部が略Ｙ字状に分岐されており、一方の入口から該第１流体が圧入されると共に、他方の入口から該第２流体が圧入され、
該マイクロ流路内では、該第１流体と該第２流体とが、それぞれ層流を形成しつつ界面接触すると共に、
該紫外線照射手段による紫外線照射により、該光触媒および該オゾンや過酸化水素にて生成されたＯＨラジカルが、該光触媒と該第１流体との界面、および該第２流体と該第１流体との界面において、分子拡散に基づき、該第１流体の該有機化合物を酸化，分解すること、を特徴とする、請求項１に記載した難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクター。
【請求項３】
該マイクロ流路は、流路幅が、１００μｍ以上で５００μｍ以下程度で、流路深さが、２５μｍ以上で１００μｍ以下程度よりなること、を特徴とする、請求項２に記載した難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクター。
【請求項４】
該有機化合物は、パラフィン系化合物，オレフィン系化合物，その他の鎖状炭化水素や、芳香環を持った環状炭化水素、その他の環状炭化水素よりなること、を特徴とする、請求項３に記載した難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクター。
【請求項５】
該マイクロ流路の途中に添加流路が接続されており、該添加流路は、補充用の該第２流体を、該マイクロ流路の該第２流体に対して圧入すること、を特徴とする、請求項３に記載した難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクター。
【請求項１】
流体中に含有された難分解性の有機化合物を、酸化，分解するために用いられるマイクロリアクターであって、微細構造のマイクロ流路を備えており、
該マイクロ流路は、該有機化合物を含有した第１流体と、オゾンや過酸化水素を含有した第２流体とが供給され、紫外線照射手段が対向配設されると共に、紫外線照射面以外の流路形成面に光触媒が付着せしめられていること、を特徴とする、難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクター。
【請求項２】
該マイクロ流路は、入口部が略Ｙ字状に分岐されており、一方の入口から該第１流体が圧入されると共に、他方の入口から該第２流体が圧入され、
該マイクロ流路内では、該第１流体と該第２流体とが、それぞれ層流を形成しつつ界面接触すると共に、
該紫外線照射手段による紫外線照射により、該光触媒および該オゾンや過酸化水素にて生成されたＯＨラジカルが、該光触媒と該第１流体との界面、および該第２流体と該第１流体との界面において、分子拡散に基づき、該第１流体の該有機化合物を酸化，分解すること、を特徴とする、請求項１に記載した難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクター。
【請求項３】
該マイクロ流路は、流路幅が、１００μｍ以上で５００μｍ以下程度で、流路深さが、２５μｍ以上で１００μｍ以下程度よりなること、を特徴とする、請求項２に記載した難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクター。
【請求項４】
該有機化合物は、パラフィン系化合物，オレフィン系化合物，その他の鎖状炭化水素や、芳香環を持った環状炭化水素、その他の環状炭化水素よりなること、を特徴とする、請求項３に記載した難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクター。
【請求項５】
該マイクロ流路の途中に添加流路が接続されており、該添加流路は、補充用の該第２流体を、該マイクロ流路の該第２流体に対して圧入すること、を特徴とする、請求項３に記載した難分解性有機化合物の酸化分解用のマイクロリアクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２３９６４０（Ｐ２００６−２３９６４０Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６１８９９（Ｐ２００５−６１８９９）
【出願日】平成１７年３月７日（２００５．３．７）
【出願人】（５０５２５２６９８）株式会社アイエムイー総合研究所 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月７日（２００５．３．７）
【出願人】（５０５２５２６９８）株式会社アイエムイー総合研究所 (14)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]