2017 Fiscal Year Annual Research Report
New reaction solvent design based on the search for controlling factors of macroscopic physical property of water-alcohol mixture at high temperatures and high pressures
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15K18254
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小野 巧 東北大学, 工学研究科, 学術研究員 (20637243)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アルコール水溶液 / 密度 / 粘度 / 水素結合 / 疎水性水和 / 分子動力学計算 / 高温高圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高温高圧水に溶質としてアルコールが加わった場合，溶質まわりの局所的な環境とバルクの環境の間で密度や組成が大きく異なるという溶媒和現象が生じることが知られており、局所的な性質を調整することができる新規反応溶媒としての利用が検討・実用化されている．高温高圧下における水-アルコール混合系を反応溶媒として使用するためには基本的な熱力学物性である密度や粘度の知見が必要となるが，組成依存性まで着目したものはメタノールでも250℃以上の温度域では報告は皆無であり，粘度においては75℃以下の温度域の報告に限られる．そこで本研究では炭素数3までの短鎖アルコール水溶液を対象とし，高温高圧下における密度・粘度測定を行うと共に，分子動力学計算によるミクロ・マクロ物性の関係性について検討を行ってきた．本年度は，前年度までに測定した密度・粘度データに対しEyring理論と状態式および混合測の組み合わせから相関する方法を検討した．その結果，200℃以下では混合測中の2つの分子間相互作用パラメータを変数として相関することで密度・粘度ともに良好に表現できることを示した．また上述の分子間相互作用を定数とし、さらに既往の報告では定数として取り扱われているEyring理論中に含まれるパラメータを変数とすることで，250℃以上でも良好に密度・粘度を表現できることを明らかにした．さらにこのEyring理論中に含まれるパラメータは高温下で温度依存性を示すことから、高温領域における外挿推算の可能性を示した．
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