バブル生成圧力制御によるマイクロバブルの粒子径分布と個数濃度評価

Page 1:バブル生成圧力制御によるマイクロバブルの粒子径分布と個数濃度評価マイクロバブル測定方法バブル生成圧力の変化によるバブル径と発生数確認テスト評価装置考 察マイクロバブルは、水産、農業、環境、そして工業などのさまざまな分野での応用が期待され、洗浄や浄化効果についても多くの事例が発表されている。マイクロバブルの生成手法として、加圧溶解法、剪断法、二相流旋回法、エジェクター法などがあり、圧力や回転速度、混合ガス、液温の制御により、生成されるバブル径や個数に違いが生じる。ここでは、加圧溶解法式のバブル発生装置を用いて、生成条件の付加圧力を変化させた場合の画像解析による粒子径分布と個数変化の評価事例を紹介する。図1.に評価に使用した機器構成を示す。水槽内で発生させたマイクロバブルを、画像解析式粒子径分布測定装置PartAn SIの後方に設置したチュービングポンプにより吸引させる。これにより水槽から樹脂チューブ内を通過したバブルがPartAn SI内を通過し、CCDカメラの視野内でフォーカスがあったバブルをデータとして蓄積する。バブル生成圧力を0.1MPaから0.5MPaまで、0.1MPaずつ変化させ、PartAn SIにて1分間の測定を実施した。表1.のとおり圧力が高い方がバブル径が小さく、バブルの発生数が増加することが確認できた。さらに、0.3MPa以上ではバブル径とカウント数の変化が収束する傾向を確認できた。図2.に圧力条件0.1MPaと0.3MPaでの撮像画面および個々のバブルを比較した結果を示す。撮像画面のバブル数は高圧条件の方が多く、粒子の大きさは高圧条件の方が小さくなる傾向を確認できた。図3.に各圧力条件での粒子径分布を示す。圧力が高い場合、粒子径分布が微粒子側へシフトし、0.3MPa以上の圧力では粒子径分布に差がほとんど無いことを確認できた。0.1MPa55.4μm34.2μm0.3MPa表1. 制御圧力と粒子径および個数の関係図2. 測定時の撮像画面図1. 機器構成図3. 各設定圧力での粒子径分布今回評価した加圧溶解法式のバブル発生装置の性能は0.3MPaで、制御圧力を設定することで、最も効率良くバブルを生成できることを確認できた。画像解析式粒子径分布装置PartAn SI測定範囲：5∼1,500μmカ メ ラ：モノクロCCDカメラ（500万画素）光  源：LEDストロボ発光59.6053.2749.9250.4251.8711,51143,29164,52562,31761,9300.10.20.30.40.5D50％径（体積基準）（μｍ）制御圧力（MPa）カウント数（1分間）（個）137頻  度︵％︶バブル径（μm）01 10 1000.1MPa0.2MPa0.3∼0.5MPa水槽内のマイクロバブルPartAn SIチューブポンプ