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溶液のメゾスコピック構造を考慮したEyring理論による粘度推算法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 18K14040
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分27010:移動現象および単位操作関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

小野 巧  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (20637243)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワードアルコール水溶液 / 密度 / 粘度 / 分子シミュレーション / 水素結合 / CPA状態式 / Eyring理論 / 高温高圧 / Kirkwood-Buff積分
研究成果の概要

溶媒特性を柔軟に調整可能な新規溶媒の開発と、分子構造が水溶液の物性に与える影響を解明することを目的として、473.2 K、40 MPaまでの高温・高圧における2価アルコール水溶液の密度・粘度を測定した。既往の1価アルコール水溶液のデータと組み合わせ、過剰量や分子シミュレーションを用いることで、高温・高圧のアルコール水溶液物性に与える分子構造の影響を評価した。また、常温・常圧から、高温・高圧までの密度・粘度に対し、CPA(Cubic-Plus-Association)状態式とEyring理論を組み合わせたモデルを構築することで、密度・粘度の挙動を良好に相関・推算できることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

373 K以上における、2価アルコール水溶液の密度・粘度データを世界で初めて報告するとともに、1価アルコール水溶液との比較から、ヒドロキシ基の数の違いが低アルコール組成での物性挙動に大きな影響を与えることを明らかにした。また、これまでEyring理論に含まれるパラメータの高温での適用性については評価されていなかったが、臨界温度を利用することで、高温条件まで拡張できる可能性が示された。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Densities and viscosities of (ethylene glycol - water) and (1,3-propanediol - water) binary mixtures at high temperatures of 373.2 and 473.2 K and high pressures up to 40 MPa2022

    • 著者名/発表者名
      小野 巧、小松 侑史、佐々木 結衣、大田 昌樹、佐藤 善之、竹林 良浩、古屋 武、猪股 宏
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Liquids

      巻: 349 ページ: 118096-118096

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2021.118096

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Eyring理論+CPA状態式を用いた高温高圧アルコール水溶液密度・粘度推算への展開2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木結衣、小野巧、佐藤善之、大田昌樹、猪股宏
    • 学会等名
      分離技術会年会 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高温高圧ジオール水溶液の密度・粘度測定およびEyring理論+CPA状態式を用いた相関2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木結衣、小野巧、大田昌樹、猪股宏
    • 学会等名
      化学工学会第52回秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 分子動力学シミュレーションによる1価および2価アルコール水溶液の水和構造解析2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤優汰、小野巧、大田昌樹、猪股宏
    • 学会等名
      化学工学会 第51回秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 高温高圧条件における水-ジオール系の密度・粘度測定およびCubic Plus Association状態式及びEyring理論による相関2019

    • 著者名/発表者名
      小松 侑史、小野 巧、佐藤 善之、猪股 宏
    • 学会等名
      熱物性シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 溶液系の密度・粘度挙動における温度および圧力の影響2019

    • 著者名/発表者名
      小野 巧
    • 学会等名
      第42回溶液化学プレシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高温高圧下におけるアルコール+水混合系の物性に対する 不均一構造の影響2019

    • 著者名/発表者名
      猪股 宏、小野 巧、佐藤 善之
    • 学会等名
      第42回溶液化学プレシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Kirkwood-Buff理論および水素結合クラスターに基づくメタノール水溶液の分子動力学的解析2018

    • 著者名/発表者名
      古川 凌、小野 巧、大田 昌樹、佐藤 善之、猪股 宏
    • 学会等名
      化学工学会 第84年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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