水素結合性相互作用を考慮した石炭マクロ分子のネットワーク構造解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750656
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 則永 行庸 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (00312679)
• Keywords: 石炭 / 水素結合 / 膨潤 / 会合平衡 / 架橋構造 / 分子運動性 / 高分子物性

Research Abstract

前年度構築した水素結合性相互作用を考慮した修正Flory-Rherner式を溶媒成分について微分することにより溶媒の化学ポテンシャル(μ_s)を膨潤石炭における石炭体積分率(φ_c)の関数として表現した。溶媒のみが存在する場合、すなわちφ_c=0の時、μ_s=0であり、膨潤が平衡に達した時、再びμ_s=0となる。修正Flory-Rherner式中のFlory-Hugginsの項に含まれるパラメーターは、石炭と溶媒との相互作用パラメーター(x)、架橋間平均分子量(M_c)および配位数(f)である。xは石炭と溶媒の溶解度パラメーター(δ)の差に基づいて決定できる。本研究で用いる混合溶媒のδは、溶媒の組成と個々の溶媒のδから求められる。しかし、仕込み時の混合溶媒の組成と膨潤ゲル中の溶媒の組成は異なる可能性がある。なぜなら、水素結合受容性のある極性溶媒が選択的に石炭に吸収されるからである。そこで液相部分の溶媒組成をガスクロマトグラフを用いて測定し、膨潤ゲル中の溶媒組成を決定した。
M_cおよびfをパラメーターとしてμ_sを計算し、実測した平衡膨潤度を満足するMcおよびfを多次元の数値シミュレーションにより決定した。さらに、異なる溶媒を用いてQを測定し、実測値と計算値を比較してモデルを検証した。また石炭種を変えて膨潤特性を同様の手法で解析し、モデルの一般化を試みた。

Research Products

• [Publications] Norinaga, K. et al.: "Effect of Addition of Various Salts on Coal Extraction with Carbon Disulfied/N-Methyl-2-Pyroridinone Mixed Solvent"Energy Fuels. 15. 141-146 (2001)
• [Publications] Norinaga, K. et al.: "Effect of Tetrabuty lammonium Acetate Addition on the Aggregation of Coal Soluble Constituents at Solution and Solid States"Energy Fuels. 15. 487-491 (2001)
• [Publications] Norinaga, K. et al.: "Measurement of Self Diffusion Coefficient of Asphaltene in Pyridine by Pulsed-Field Gradient Spin-Echo ^1HNMR"Energy Fuels. 15. 1317-1318 (2001)