超臨界流体中の結晶の核発生と成長機構に関する研究

• Project/Area Number: 05222216
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 北村 光孝 広島大学, 工学部, 講師 (60127644)
• Project Period (FY): 1993
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1993)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1993: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 超臨界流体 / 炭酸ガス / 晶析 / 圧力晶析 / 貧溶媒化法

Research Abstract

超臨界流体を用いる晶析法としてGAS法(Gas Anti-Solvent Method)を採用し、本操作における結晶の析出特性に関する検討を行った。
先ず、高圧下での結晶析出挙動を測定するための高圧晶析セルおよびこの晶析セルを含む測定システムを完成させた。本測定装置が昨年12月に完成したので、先ず測定装置の検定を兼ねて、水に対する高圧下でのCO_2の溶解度に関する測定を行った。この結果、ほぼ文献値に近い値が得られた。また,溶質としてアミノ酸の一種であるL-ヒスチジンを用い、この飽和溶液について32℃での析出挙動を検討した。
しかし、32℃において70atmまで加圧しても結晶の析出は起こらなかった。即ち、CO_2自身は超臨界条件下にあると考えられるが、結晶は析出しなかった。この原因として、CO_2の水への溶解度が余りに小さいことが考えられる。このため、次ぎに有機溶媒系での晶析実験を行った。有機溶媒としてエタノールを選び、先ず、CO_2の溶解度について測定を行ったが、文献値と比較するとほぼ近いことが確かめられた。さらに、この場合の溶質として、医薬品の一種であるスルファチアゾール(C_9H_9N_3O_2S_2)を選び、この飽和溶液を用いて晶析実験を行った。35℃では、少なくとも65atmまで加圧しても結晶の析出は見られなかったが、25℃では、55atmに圧力を増加した時点で観測窓の周辺に一種のスケーリングの形で結晶の発生が見られた。また、このとき溶液の体積は約85%の増加が認められた。このとき析出した結晶は粒径が数mmにおよぶ大粒径で形状が不規則なものと、規則的な柱状で数100μm程度の粒径のものの2種が観察された。粒径が数mmの結晶はスケーリングによるもので、数100μmのものは溶液中に発生したものと思われる。