2019 Fiscal Year Research-status Report
Measurement and prediction of diffusion coefficients of metallic complexes in supercritical carbon dioxide at high temperatures
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17K06898
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
船造 俊孝 中央大学, 理工学部, 教授 (60165454)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
孔 昌一 静岡大学, 工学部, 教授 (60334637)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 拡散係数 / 超臨界流体 / 金属錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はCIR(Chromatographic Impulse Response)法により金属錯体Cr(acac)3の超臨界二酸化炭素(scCO2)中、およびTaylor法により液体エタノール中のそれぞれの相互拡散係数を前年度より継続して測定した。また、他の溶質としてIbuprofenについても、相関式の検証のためにCIR法によりscCO2中とTaylor法により測定した。
臨界点に近づくにつれ、拡散係数の測定値は相関式による予想よりわずかに低下していくことが認められ、これはcritical slowing downとして知られていることであるが、この挙動の説明には、溶質の部分モル体積の急激な低下と関係づけられる。これを調べるためにCIR法によるIbuprofenについての測定で得られた保持因子から、部分モル体積を算出し、その値の圧力（密度）依存性を調べた。
Ibuprofenの拡散係数はscCO2中と液体エタノール中の値と合わせて、流体力学相関式で相関できた。この相関式は溶質を固定すれば、溶媒の種類によらず、温度と溶媒粘度で表すことができ、金属錯体についても適用できる。これは本研究代表者らにより以前に見出したことであるが、相関式の検証に用いたデータの測定温度範囲は70℃以下であり、scCO2の密度範囲は液体に近い領域のデータであった。今回の測定条件は、高温域のより低密度の気体に近いscCO2の領域であるので、この相関式から外れることが予想でき、そのため、より高い精度の相関式の作成と、金属錯体以外の物質での有効性の検討が必要であり、Ibuprofenを溶質に用いた。
また、相関式には溶媒粘度の正確な推算が求められ、今後、必要とされる高圧下における多成分からなる混合流体やCO2と有機溶媒の混合流体の粘度の推算方法を開発した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
110℃までは測定が終了しており、ほぼ予想通りの結果を得ている。装置の不良個所の改良は、部品が入手次第交換し、すぐに測定に着手できる。また、相関式の検証や、相関式に必要な粘度の推算法の開発も終わっており、ほぼ順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度まで使用していた装置を少しづつ改良し、広範囲な圧力範囲で、温度範囲は110℃まで測定した。しかし、低温域の測定では問題がなかったが、高温域では微量の漏れと測定温度の偏差があることが明らかになり、配管の接続部分の交換、インジェクターの交換、温度センサーの交換が必要となった。圧力センサーは輸入品のため、入手に時間がかかり、また、装置の漏れの検証と、100～110℃の測定データの再現性の検証など、時間を要するため、研究期間を一年延長した。よって、本年度は(1)装置の部品交換、(2)交換後の再測定による測定データの健全性、(3) さらにより高温域までの測定を行い、(4) 高温域まで有効な相関式の開発と液体に近い密度域と気体に近い密度域によるデータの差異について明らかにする。
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| Causes of Carryover |
装置の不具合と部品取り寄せに時間がかかるため。高温域では微量の漏れと測定温度の偏差があることが明らかになり、配管の接続部分の交換、インジェクターの交換、温度センサーの交換が必要となった。圧力センサーは輸入品のため、入手に時間がかかり、また、装置の漏れの検証と、100～110℃の測定データの再現性の検証など、時間を要するため、研究期間を一年延長した。
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[Journal Article] The retention factors and partial molar volumes of ibuprofen at infinite dilution in supercritical carbon dioxide at T= (308.15, 313.15, 323.15, 333.15, 343.15 and 353.15) K2019
Author(s)
C. Y. Kong, K. Sugiura, Kaito, T. Funazukuri, K. Miyake, I. Okajima, S. Badhulika, T. Sako
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Journal Title
Journal of Molecular Liquids
Volume: 296
Pages: 111849
DOI
Peer Reviewed
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