2022 Fiscal Year Annual Research Report
超臨界二酸化炭素を用いたイオン液体からの溶質分離システムの開発
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20K05547
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
大橋 朗 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (50344833)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | イオン液体 / 超臨界二酸化炭素 / ソルバトクロミズム / 分配 / 溶媒抽出 / 溶媒和 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
SC-CO2/IL抽出は基礎的なデータの蓄積が不十分である。本研究では、CO2密度変化がSC-CO2/IL抽出挙動へ与える影響を検討した。
最終年度は、SC-CO2/IL抽出におけるCO2密度変化による抽出挙動への影響を検討した。4種のILを用い、溶質として[Co(acac)3]を用いた。CO2密度増加による抽出定数(KD)の緩やかな増加が確認できた。溶質に対するSC-CO2相でのCO2溶媒和分子数(k値)から、溶解状態を検討・比較した。三次元フィッティングにより熱力学的パラメータを算出した。
SC-CO2相でのCo(acac)3の溶解状態は、4種のILでほぼ一定であり、カチオン・アニオンよる影響はほぼないことがわかった。溶媒和分子数であるk値は約4.9～5.4を示し、SC-CO2相単相で行った結果であるk=5.8よりも小さいことから、SC-CO2相へ溶解した溶媒がCO2と置き換わって溶媒和していることが示唆された。また、SC-CO2/水系とSC-CO2/IL系の違いとして、SC-CO2/IL系では温度によりk値が小さくなるという現象が確認できた。SC-CO2/IL系のΔG°は水とともに正を示し、水よりも大きい値をとった。ΔH°、ΔS°の値を比較することで、このΔG°はΔS°による寄与が大きいことによるものだと考えられる。SC-CO2/IL系とSC-CO2/水系でのΔS°の違いは、ILの方が水と比較して溶質との相互作用が強いことや、分子構造が大きいため水よりもSC-CO2相の密度変化に与える影響が大きいことが要因だと示唆される。
本研究で行った基礎的なSC-CO2/IL分配挙動の検討は、今後、金属元素のSC-CO2/IL抽出における効率性及び選択性の向上への利用が期待される。
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