2015 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロバブル・ナノバブル手法による次世代型気相－液相グリーン化学プロセスの開発
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15H03844
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
間瀬 暢之 静岡大学, 工学部, 教授 (40313936)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | グリーンケミストリー / マイクロバブル / ナノバブル / ファインバブル / ウルトラファインバブル / 気相－液相反応 / 多相系反応 / グリーン化学プロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の全体構想である「MNB手法による次世代型気相－液相（－固相）グリーン製造化学プロセスの確立」を達成するために、本研究において挑戦するポイントは三つある。Stage 1：改良型MNB発生装置の開発、Stage 2：MNB手法による有機反応・合成の一般化、Stage 3：MNB手法の定量化
まずはこの三つのポイントに焦点を絞り、本手法の優位性を確立する。本研究課題を達成後、MNB手法の単位操作化・集積化・自動化することにより実用化への道が開かれる。平成27年度において、Stage 1とStage 2における以下の項目について研究を実施した。
１－１．MNB発生装置の小型化・シンプル化：これまで耐薬品性の高いMNB発生装置を開発し、空気酸化反応に活用してきた。しかし、現状のMNB発生装置はダイヤフラムポンプを用いているため、耐熱性・耐圧性の向上と装置の小型化に限界がある。種類・サイズが豊富なギヤポンプを用い、MNB発生装置の耐熱化・耐圧化・小型化に取り組み、水素還元反応に適した耐圧型装置を開発した。
１－２．腐食性ガス対応型MNB発生装置の開発：実験を進めていく過程で、オゾン、塩素、アンモニアなどの腐食性ガスにも対応できるMNB発生装置が必要である。我々が開発した現状の発生装置にはステンレスを使用している部分があるため耐腐食性の高いテフロンに交換するなどの装置の改良を実施した。
２－１．水素還元反応の確立：水素（モル溶解度 0.8）は酸素（モル溶解度 1.4）より液相に溶解しないため高圧を必要とする。MNB手法を適用する上で、高濃度に水素を溶解させるためにMNBの発生機構において瞬間的に圧力をかける必要がある。検討項目１－１で開発した耐圧型MNB発生装置を用い高濃度H2-MNBを発生させ、常温・常圧下での水素還元反応を検討し、短時間・高収率で還元反応が進行することを見いだした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
Stage 1：改良型MNB発生装置の開発をほぼ終了し、さらにStage 2：MNB手法による有機反応・合成の一般化において還元反応、Stage 3：MNB手法の定量化の検討を開始している。
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| Strategy for Future Research Activity |
Stage 2：MNB手法による有機反応・合成の一般化（平成27-28年度）
2-1．水素還元反応の確立、2-2．オゾン酸化反応の確立、2-3．種々の気体を用いた有用物質合成、2-4．気相－液相－液相反応手法の確立、2-5．不斉合成への応用
Stage 3：MNB手法の定量化（平成28-29年度）
3-1．溶存気体量など基礎的物理データの定量化、3-2．気泡サイズ、個数濃度の定量化
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