2021 Fiscal Year Research-status Report
多相系プロセスにおける超音波による分散相動的挙動の解析
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20K05212
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
小林 大祐 東京電機大学, 工学部, 准教授 (30453541)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 超音波 / 乳化 / 粒子添加 / 有機物分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超音波を用いたプロセスの現象解析は個々に行われているが、相反する現象を取り上げて比較する研究は行われていないため、プロセス設計が難しく、化学工業での実用化に至る例がない。本研究では、相反する現象のモデルとして液液系での乳化現象を対象とし、微小な分散相が超音波場で凝集・合一挙動、あるいは分散・微細化挙動のどちらが有利に進行するか、操作条件を変更して現象解析を行い、各々のプロセスで支配的になる因子を抽出し、対象系で目的を達成するための操作条件のマッピングを目指す。
粗エマルション調製時の液滴径について安定性や評価方法の課題のため当初予定よりも狭い領域での調製となっていたため、界面活性剤の添加量の変更、および粗エマルション調製時に超音波ホモジナイザーを用いることでエマルションの安定性の向上をはかり、サブミクロンオーダーの粗エマルションに超音波を照射すると高周波数超音波ではさらに微細化され、数十マイクロメートルオーダーの粗エマルションでは高周波数超音波では微細化が促進されず、低周波数超音波が微細化が有効であることが明らかとなった。
また、100 nm～50 μmと幅広い粒子径の酸化チタン粒子を用いて、固体粒子存在下での超音波によるフェノールの分解反応を添加粒子の粒子径と周波数を変更させて行ない、反応場活性化に添加粒子の粒子径と超音波周波数の関係がおよぼす影響を調べ結果、添加した粒子径と共振径の大小関係が反応場の活性化に影響することが示唆された。
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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
乳化作用に周波数がおよぼす影響を調べるために、界面活性剤や超音波ホモジナイザーを活用することでエマルションの安定性を向上させ、前年度達成できなかった検討を行うことが出来たため。
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| Strategy for Future Research Activity |
粒子存在下における超音波分解において、添加した粒子径と共振径の大小関係が反応場の活性化に影響することが示唆されたため、今年度はより広い周波数領域で変化させて分解実験を行い、固体粒子添加による超音波反応場の活性化メカニズムを明らかにする。
さらに、液滴の微細化に周波数がおよぼす影響の結果とあわせて、超音波周波数と分散相の大きさが超音波場におよぼす影響について検討する。
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