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キラルイオン液体-超臨界二酸化炭素光学分割システム実現に向けた3点相互作用の解明

研究課題

研究課題/領域番号 13J04392
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 化工物性・移動操作・単位操作
研究機関東北大学

研究代表者

平賀 佑也  東北大学, 環境科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードイオン液体 / 超臨界CO2 / ソルバトクロミズム / 相平衡 / 状態方程式
研究実績の概要

本研究は,キラルイオン液体-超臨界CO2二相システムによる光学分割システム構築を目指し,超臨界クロマト法による分配係数測定,LSER-deltaモデルを用いた数値的解析,ソルバトクロミズムによる分光学的分析の研究方針3軸に関して研究成果を記す.
まず分配係数は,当初の予定を変更し引き続き通常のイオン液体を用い測定を行った.測定には移動相に超臨界CO2,固定相にイオン液体([amim]Cl)を用いた超臨界クロマト法を用い,各溶質の保持時間を測定し分配係数に変換した.実験条件は温度313-353 K,圧力6-21 MPaとした.溶質にはchlorobenzene,bromobenzene,benzaldehydeおよびbenzyl alcoholを用いた.分配係数値は圧力上昇に伴い増加しており,分配係数がCO2の密度増加に強く依存していることを示唆していた.もっとも低い分配係数値を示したbenzyl alcoholを基準に取り,分離係数(分配係数比)を算出したところ,すべての分離係数は圧力上昇に伴い減少していることがわかった.
つづいて,LSER-dektaモデルを用いた数値的解析に関しては,理論的なモデルとして摂動論型状態式の一つであるePC-SAFT(electrolyte Perturbed-Chain Statistical Fluid Theory)状態式を用いたモデルを構築し,比較した.いずれのモデルも充分良好な相関精度を得られたが,LSER-deltaモデルの方がやや相関精度が良く,光学分割システムに対して適応性が高いことが示唆された.
最後に,ソルバトクロミズムによる分光学的分析に関しては,分子間に働く3点相互作用をソルバトクロミズムにより定量的に評価することを目的としていたが,測定が行えなかった.そのため,上記2軸に関して研究計画遂行に努めた.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Separation factors for [amim]Cl-CO2 biphasic systems from high pressure density and partition coefficient measurements2015

    • 著者名/発表者名
      Yuya Hiraga, Aya Kato, Yoshiyuki Sato, Taku M. Aida, Masaru Watanabe and Richard L. Smith, Jr.
    • 雑誌名

      Separation and Purification Technology

      巻: 印刷中 ページ: 139-148

    • DOI

      10.1016/j.seppur.2015.03.008

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Densities at pressures up to 200 MPa and atmospheric pressure viscosities of ionic liquids, 1-ethyl-3-methylimidazolium methylphosphate, 1-ethyl-3-methylimidazolium diethylphosphate, 1-butyl-3-methylimidazolium acetate and 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide2015

    • 著者名/発表者名
      Yuya Hiraga, Aya Kato, Yoshiyuki Sato and Richard L. Smith, Jr.
    • 雑誌名

      Journal of Chemical & Engineering Data

      巻: 60 号: 3 ページ: 876-885

    • DOI

      10.1021/je5009679

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of a simple method for predicting CO2 enhancement of H2 gas solubility in ionic liquids2015

    • 著者名/発表者名
      Yuya Hiraga Yoshiyuki Sato and Richard L. Smith, Jr.
    • 雑誌名

      Journal of Supercritical Fluids

      巻: 96 ページ: 162-170

    • DOI

      10.1016/j.supflu.2014.09.010

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Viscosity and density of poly(ethylene glycol) and its solution with carbon dioxide at 353.2 K and 373.2 K at pressures up to 15 MPa2015

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Iguchi, Yuya Hiraga, Kazuhiro Kasuya, Taku M. Aida, Masaru Watanabe, Yoshiyuki Sato and Richard L. Smith, Jr.
    • 雑誌名

      Journal of Supercritical Fluids

      巻: 97 ページ: 63-73

    • DOI

      10.1016/j.supflu.2014.10.013

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of High-Pressure Densities and Atmospheric Viscosities of Ionic Liquids : 1-Hexyl-3-methylimidazolium Bis(trifluoromethylsulfonyl)i mide and 1-Hexyl-3-methylimidazolium Chloride2014

    • 著者名/発表者名
      Iguchi, M., Hiraga, Y., Sato, Y., Aida, T. M., Watanabe M., Smith Jr., R. L.
    • 雑誌名

      Journal of Chemical and Engineering Data

      巻: 59(3) 号: 3 ページ: 709-717

    • DOI

      10.1021/je4007844

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] イミダゾリウム系およびピロリジニウム系イオン液体の高圧密度測定と状態式による相関2015

    • 著者名/発表者名
      平賀佑也, 佐藤善之, 渡邉賢, 相田卓, R. L. Smith, Jr.
    • 学会等名
      化学工学会第80年会
    • 発表場所
      芝浦工業大学(東京)
    • 年月日
      2015-03-19 – 2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] イオン液体に対するH2 溶解度のCO2添加効果2014

    • 著者名/発表者名
      平賀佑也, 佐藤善之, 渡邉賢, 相田卓, R. L. Smith, Jr.
    • 学会等名
      化学工学会新潟大会2014
    • 発表場所
      新潟大学(新潟)
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Infinite Dilution Partition Coefficients of Solutes in Biomass Soluble Ionic Liquid-Supercritical Carbon Dioxide Systems2014

    • 著者名/発表者名
      Yuya Hiraga, Aya Kato, Yoshiyuki Sato, Taku M. Aida, Masaru Watanabe, Richard L. Smith, Jr.
    • 学会等名
      ILSEPT - 2nd International Conference on Ionic Liquids in Separation and Purification Technology
    • 発表場所
      Toronto (Canada)
    • 年月日
      2014-06-29 – 2014-07-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] イオン液体-CO2相平衡ならびに2 相間の無限希釈分配係数推算法構築に向けた検討2014

    • 著者名/発表者名
      平賀佑也, 加藤彩, 佐藤善之, R. L. Smith, Jr.
    • 学会等名
      分離技術会 年会2014
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知)
    • 年月日
      2014-05-30 – 2014-05-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of H_2 solubility in ionic liquids - CO_2 mixtures with equatio ns of state2013

    • 著者名/発表者名
      Hiraga, Y., Kato, A., Sato, Y., Watanabe M., Smith Jr., R. L.
    • 学会等名
      International Conference on Ionic Liquids 2013 (ICIL 13)
    • 発表場所
      Langkawi Island, Malaysia
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Application of PC-SAFT Model to Infinite Dilution Partition Coefficient of Aromatic Compounds in Ionic Liquid and Supercritical CO_22013

    • 著者名/発表者名
      Hiraga, Y., Kato, A., Sato, Y., Watanabe M., Smith Jr., R. L.
    • 学会等名
      the International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of solubility of supercritical CO_2 in allyl-based ionic liquid with a magnetic suspension balance apparatus2013

    • 著者名/発表者名
      Kato, A., Hiraga, Y., Sato, Y., Watanabe M., Smith Jr., R. L.
    • 学会等名
      the International Symposium for the 70th Annive rsary of the Tohoku Branch of the Chemical Soci ety of Japan
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] イオン液体-超臨界CO_2間におけるCresolの無限希釈分配係数測定と相関モデルの検討2013

    • 著者名/発表者名
      平賀佑也, 加藤彩, 佐藤善之, 渡邉賢, Richard Lee Smith, Jr.
    • 学会等名
      第4回イオン液体討論会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス(横浜)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 磁気浮遊天秤を用いたアリル系イオン液体中へのCO_2溶解度測定および相関モデルの検討2013

    • 著者名/発表者名
      加藤彩, 平賀佑也, 佐藤善之, 渡邉賢, Richard Lee Smith, Jr.
    • 学会等名
      第4回イオン液体討論会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス(横浜)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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