| Project/Area Number |
23K21054
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| Project/Area Number (Other) |
21H01685 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Ota Masaki 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50455804)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
猪股 宏 東北大学, 工学研究科, 教授 (10168479)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥15,080,000 (Direct Cost: ¥11,600,000、Indirect Cost: ¥3,480,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
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| Keywords | 亜臨界分離 / 超臨界抽出 / クロマトグラフィー / 理論 / モデル / 二酸化炭素 / SDGs / 水 / 亜臨界流体 / エタノール / 超臨界流体 / 化学工学 / 分配係数 / 化学工学熱力学 / 溶解度 / 理論・モデル / 物性 / 超臨界 / 亜臨界 / 抽出分離 / 分離工学 / 推算 / シミュレーション / 高圧 |
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| Outline of Research at the Start |
人々の健康志向の増進に伴い，天然・合成化合物の抽出分離の社会ニーズが高まっている．本研究では，その一環として環境溶媒に対する固体溶質の溶解性や分配性の考慮による選択的分離についての研究を推進している．特に，二酸化炭素を主たる溶媒とする超臨界・亜臨界溶媒は，近未来のSDGs適合型溶媒として期待されており，さらなる実用的利用の推進が望まれる．
今回，溶解度パラメータに対しガウス波形関数にて固体溶質の溶解度を表現する無次元溶解理論の構築に成功し，さらにそれを複合的に考慮する無次元分配理論の構築にも成功した．固体溶質固有の揮発性の考慮や固体定数の出現に若干の課題を残しており，次なる課題としている．
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| Outline of Final Research Achievements |
As people become more health-conscious, there is a growing social need for the extraction and separation of natural and synthetic compounds. As part of this research, we are promoting research into selective separation by taking into account the solubility and distribution of solid solutes in environmental solvents. In particular, supercritical and subcritical solvents that use carbon dioxide as the main solvent are expected to be solvents that comply with the SDGs in the near future, and it is hoped that their practical use will be further promoted.
In this study, we succeeded in constructing a dimensionless dissolution theory that expresses the solubility of solid solutes using a Gaussian waveform function for the solubility parameter, and further succeeded in constructing a dimensionless distribution theory. We also developed theories for each unit operation: chromatography, semi-batch extraction, and flow-through subcritical separation.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
超臨界・亜臨界流体技術の実用例は，現状それほど多くはなく国際的にも発展途上である．だが，本研究成果においてその基礎となる溶解や分配に関するメカニズムが解明されたことにより理論が整備されことで，クロマトグラフィー，亜臨界分離，超臨界抽出に亘る各分野においての理論予測性能が向上する結果となった．この結果を受けて，不要な高圧実験を回避できる最適化技術も整備されたので，将来的な実用例数の増加につながることが期待できる．引き続きの学術的意義の向上による社会貢献が期待される．
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