2017 Fiscal Year Annual Research Report
NH3 absorption in ionic liquids and application to NH3 absorption separation technology
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15K18260
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
牧野 貴至 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (70455153)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アンモニア / ガス吸収 / 分離精製 / イオン液体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アンモニアは最も多く生産される化学製品であり、その製造プロセスはエネルギーを大量に消費するため、省エネルギー化が強く望まれている。本研究では、製造プロセスの消費エネルギーの3割を占めるアンモニア分離回収工程を効率化すべく、イオン液体を用いたアンモニア分離回収技術の設計を目標とし、アンモニア吸収量・回収量に優れたイオン液体の開発に取り組む。イオン液体は室温近傍以下に融点を持つ塩であり、不揮発性、難燃性、多様な化学物質に対する溶解性など、従来溶媒とは異なる特徴を持つ液体である。まず、プロトン供与性置換基を持つイオン液体を合成し、そのアンモニア吸収特性を調べ、置換基で修飾されたイオン液体は非修飾のイオン液体と比較して、より多量のアンモニアを吸収できることを明らかにした。特に、スルホニル基及びカルボキシル基を有するイオン液体が、高いアンモニア吸収量を示した。アンモニア吸収メカニズムについて分析し、これら修飾イオン液体中では、アンモニアがアンモニウムとして化学的に吸収されること、さらに、アンモニウムがアンモニアと相互作用して吸収量増加に寄与することを明らかにした。一方、非修飾イオン液体中では、分子アンモニアとして物理的に吸収されること、アンモニアとアニオンの水素結合及びイオン液体中の空隙が吸収を支配する因子であることを示した。続いて、金属イオンとアンモニアの錯形成反応を利用した新規イオン液体吸収液を開発すべく、アニオンに金属中心を持つイオン液体を合成し、それらのアンモニア吸収特性及びメカニズムを調べた。これら金属系イオン液体もまた、多量のアンモニアを吸収するものの、アンモニア吸収後に凝固することが明らかとなった。以上の研究成果は、研究例が少ないイオン液体のプロトン供与反応を理解するための学術的重要な情報であり、さらに、省エネルギーなアンモニア製造プロセスの開発に貢献するものである。
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