CTスキャン方式分散状態計測法を用いた精密制御懸濁重合反応システムの試作と応用

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450290
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 上ノ山 周 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (50233945)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 樽本 淳 綜研化学, 研究開発センター, 副主任研究員 ; 山本 一巳 綜研化学, 研究開発センター, 主任研究員 ; 仁志 和彦 横浜国立大学, 工学部, 助手 (20262412) ; 上和野 満雄 横浜国立大学, 工学部, 教授 (70017896)
• Keywords: 断面計測 / 分散懸濁状態 / 懸濁重合 / 精密制御 / トモグラフィー

Research Abstract

平成9年度にビーカスケールでのモデル槽における異相系分散状態の電気抵抗方式トモグラフィー計測システムの試作を行うとともに、槽内における分散状態の画像再構成手法の確立を試みた。
今年度はこれらの実績を基に以下のような検討を行い研究の実績を得た。
1) 実験槽における固-液系分散状態計測の予備実験
直径0.19mのアクリル樹脂製円筒を用い、電極を円周方向に16本、槽高さ方向に4段組み込んだものを実験槽として構築した。電極は絶縁処理の工作上の問題から槽壁を貫通させる方式とした。同槽を用い0.01mol/lKCl水溶液中に直径30mmのテフロン丸棒を挿入あるいは直径1mmのポリスチレン粒子群を分散させた状態について槽内周に沿った電位分布の計測から槽内の電気抵抗値分布を求め、これを画像として再構成することができた。
本システムは隣接計測法を用いており、槽中心部においての計測が弱点となる。このことを勘案し、画像再構成時に補正を加えることにより、従来報告されているものよりも数段鮮明な画像を得ることができた。
2) 撹拌翼付き実験槽における固-液系ならびに気-液系分散状態の計測
上記の実験槽にまず4枚傾斜パドル翼を設置し、ポリスチレン粒子群を、KCl水溶液に懸濁させた状態の、槽内高さ方向各断面での抵抗値分布を画像として捉えた。粒子濃度の増加に伴い、妥当と考えられる抵抗値分布を得た。本実験は来年度遂行予定の懸濁重合反応を模擬したものである。
次に翼をラシュトンタービンに換え、重合後期に発現すると考えられる降伏応力を有するレオロジー特性のcarbopol水溶液中における気泡の分散状態について抵抗値分布の画像を得た。同流体は槽外からの気泡分散状態の可視化観察ができ、本装置を用いて得た抵抗値分布の画像は、同観察結果と良好に合致することを確認した。
来年度(平成11年度)は、これらの実績を踏まえ、ステンレス反応槽に本計測システムを組み込み、懸濁重合場での計測を行うとともに、抵抗値分布からの濃度分布への変換についても遂行していきたい。