マランゴニ効果によるCO_2のガス吸収促進現象の可視化と機構解明の研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650740
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 宝沢 光紀 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (70005338)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): DMITRIEVICH O.A. 東北大学, 反応化学研究所, 助手 (80250851) ; 塚田 隆夫 東北大学, 工学部, 助教授 (10171969)
• Keywords: マランゴニ効果 / CO_2 / ガス吸収 / 可視化

Research Abstract

本研究は地球温暖化の原因物質とされているCO_2のガス吸収速度に及ぼすマランゴニ効果の影響を検討することを目的としている。
実験において,溶媒として14種の有機化合物を用いた。実験には静止液相円筒型セルを用い,これにガス吸収の場合は溶媒を飽和したCO_2ガスを送入し,また放散の場合は予めCO_2で溶媒を飽和させた後,この溶液にN_2ガスを送入した。吸収,放散時の液相内の拡散と流動の状態をレンズシュリーレン法で可視化し,その映像を写真またはビデオに記録した。表面張力はウィルヘルミー法でまた密度はピクノメーターを用いて測定した。
実験結果について述べる。観察された流れを次の5種に分類した。I.プルーム状の密度対流による下降流,II.浮力支配の上昇流,S.動的な層を形成する流れ,T.界面攪乱C.対称遠心状流れ。
CO_2のガス吸収時には次のような現象が観察された。吸収による溶液の密度変化Δρが正の系についてはI・Cタイプの流れが観察された。またΔρが負の系についてはII・Cタイプの流れが観察された。吸収と同時に溶媒の蒸発が起こると界面攪乱が発生し,物質移動を促進させることがわかった。バブリングによるCO_2ガスの溶媒飽和は完全に行うことが難しく今後実験を行う際に十分注意する必要があることが明らかとなった。
CO_2ガスを溶液から放散させる場合にはマランゴニ不安定となり,ベンゼンを溶媒とする場合には界面攪乱が発生することが明らかにされた。これは新しい知見である。