超臨界流体担持プロセスの戦略的設計へ向けた金属錯体吸着挙動の定量的把握

• Project/Area Number: 26889011
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Properties in chemical engineering process/Transfer operation/Unit operation
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 宇敷 育男 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), その他 (30734850)
• Project Period (FY): 2014-08-29 – 2016-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000); Fiscal Year 2015: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 吸着 / 超臨界 / メソポーラスシリカ / 金属錯体

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では，まず初めに固定層吸着法に基づく超臨界二酸化炭素中における金属錯体の吸着挙動測定装置の開発を行った．本装置は，研究代表者らが既に開発している超臨界CO2中における揮発性有機化合物(VOC)の吸着速度，吸着平衡測定装置の改造により開発したものである．測定においては，金属錯体を溶解させたメタノールと，二酸化炭素をそれぞれ高圧ポンプにより流通，混合後，多孔質担体を封入した吸着カラムに導入し，UV-Vis（紫外可視分光法)検出器で錯体濃度をin-situでモニタリングすることにより，その破過曲線の面積から吸着平衡(吸着量)が定量可能となった．
続いて開発した装置により，モデル担体を代表的な多孔質担体であるメソポーラスシリカ(MCM-41)，モデル金属錯体をコバルトアセチルアセトナートCo(acac)3として，温度313 ～353 K，圧力12.5～20.0 MPaの条件範囲で測定を行った．その結果，超臨界二酸化炭素中における金属錯体吸着量は温度，圧力条件に強く依存することが明らかになり，これは各温度，圧力条件における二酸化炭素密度の観点から説明可能であった．
以上をまとめると，本申請課題で開発した装置によって．幅広い温度，圧力条件におけるメソポーラスシリカに対する金属錯体吸着平衡の測定に成功した．この結果，本申請課題で目的とする超臨界流体中における金属錯体吸着挙動の定量的データ獲得へ向けた基礎的な方法論を確立することが出来た．

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Preparation of Mesoporous Silica Supported Cobalt Catalysts using Supercritical Fluids for Fischer-Tropsch Synthesis (2015)
  • Author(s): Taichi Shimizu, Ikuo Ushiki, Masaki Ota, Yoshiyuki Sato, Naoto Koizumi, Hiroshi Inomata
  • Journal Title: Chemical Engineering Research and Design Volume: 95 Pages: 64-68
  • DOI: 10.1016/j.cherd.2015.01.005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prediction of VOCs adsorption equilibria on activated carbon in supercritical carbon dioxide over a wide range of temperature and pressure by using pure component adsorption data: Combined approach of the Dubinin–Astakhov equation and the non-ideal adsorbed solution theory (NIAST) (2014)
  • Author(s): Ikuo Ushiki, Masaki Ota, Yoshiyuki Sato and Hiroshi Inomata
  • Journal Title: Fluid Phase Equilibria Volume: 375 Pages: 293-305
  • DOI: 10.1016/j.fluid.2014.05.004
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A kinetic study of organic compounds (acetone, toluene, n-hexane and n-decane) adsorption behavior on activated carbon under supercritical carbon dioxide conditions at temperature from 313 to 353 K and at pressure from 4.2 to 15.0 MPa (2014)
  • Author(s): Ikuo Ushiki, Masaki Ota, Yoshiyuki Sato and Hiroshi Inomata
  • Journal Title: The Journal of Supercritical Fluids Volume: 95 Pages: 187-194
  • DOI: 10.1016/j.supflu.2014.08.021
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 超臨界法による担持触媒調製に向けたメソポーラスシリカへの金属前駆体吸着平衡測定 (2015)
  • Author(s): 清水 太一，高橋 直人，宇敷 育男，大田 昌樹，佐藤 善之，猪股 宏
  • Organizer: 化学工学会 第80年会
  • Place of Presentation: 芝浦工業大学(東京都江東区)
  • Year and Date: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [Presentation] Prediction of VOCs adsorption equilibria under supercritical carbon dioxide conditions (2014)
  • Author(s): Ikuo Ushiki, Masaki Ota, Yoshiyuki Sato and Hiroshi Inomata
  • Organizer: 10th International Conference on Separation Science and Technology
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂(奈良県奈良市)
  • Year and Date: 2014-10-30 – 2014-11-01
• [Presentation] 超臨界CO2雰囲気下におけるVOC多成分系吸着平衡の測定及び推算モデルの開発 (2014)
  • Author(s): 宇敷育男，大田昌樹，佐藤善之，猪股宏
  • Organizer: 化学工学会 第46回秋季大会
  • Place of Presentation: 九州大学(福岡県福岡市)
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-19