2021 Fiscal Year Annual Research Report
等温場蒸気吸着体の細孔内拡散抵抗測定と細孔特性を考慮した抵抗値理論予測手法の確立
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19K04239
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
濱本 芳徳 九州大学, 工学研究院, 准教授 (20334469)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 蒸気吸着 / 等温 / 物質移動抵抗 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究最終年度は、引き続き細孔特性の違いが吸着および脱着の速度（以下、反応速度）に及ぼす影響を追加検討した。シリカゲルA形、B形、さらに細孔径分布が異なるゼオライト13Xと3Aに加えて、あらたに細孔構造が1次元的な活性炭繊維ACFでも反応速度を測定した。
(1) 試料作製と反応速度測定装置の改良を行った。(2) 反応速度を測定し、細孔内の物質移動抵抗を比較した。(1)では、繊維状吸着材をQCMセンサの電極面に塗布して一体化させる方法を確立した。また、試料表面をSEMで観察し、吸着材の直径を計測した。次に(2)では、前年度と同様に、蒸気吸着量の測定に水晶振動子マイクロバランス(QCM)法を採用して、等温場で周波数変化を測定し、吸着材の質量変化量、つまり反応速度を測定した。そして、蒸気吸着量変化の時定数（移動抵抗）を求めた。結果は以下の通りであった。
前年度よりも周波数測定の時間分解能を上げて測定し、これまでの測定結果でも差し支えないことを確認した。次に吸着材温度条件を27℃と7℃の2通りで測定した。このときの吸着時の蒸気圧は、それぞれ2.57 kPaと0.73 kPaであり、脱着時は0 kPaとした。吸着時と脱着時の圧力をステップ状に交互に変化させて測定した結果、反応速度に及ぼすシリカゲルやゼオライト吸着材の温度の影響はなかった。さらに、ACFを対象に吸着質に水ならびにエタノールの蒸気をそれぞれ用いたところ、反応速度に及ぼす両者の影響はなかった。以上より活性炭とアルコールの親和性が速度に影響することはなかった。
最後に各吸着材の時定数と粒子直径を利用して見かけの有効拡散係数を求め、それから細孔内有効拡散係数を差し引いて表面拡散係数を推算した。細孔構造が異なると表面拡散係数も異なることを確認し、細孔特性と表面拡散抵抗との関係を明らかにする方法を提示した。
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