| 研究概要 |
高温高圧におけるベンゼンおよびアルキルベンゼンと水との2成分混合流体について、温度473〜648K,圧力100〜350barの範囲で炭化水素相の赤外in situ測定を行った。水試料としてH_2O/D_2O=1/20の同位体混合物を用い、主としてHDOに帰属されるOH伸縮バンドの面積強度から、水素結合効果を考慮した経験式によって炭化水素相中の水の濃度を温度圧力の関数として求めた。次に、炭化水素の近赤外結合バンドの強度を測定し、これと既報の炭化水素の密度データとから炭化水素のモル吸収強度を求めた。結果の値は温度圧力によらずほぼ一定であり、更に、室温、1気圧における文献値とよく一致することが分かった。また、この結合バンドの形状および中心波数は純炭化水素と混合物とでほぼ一致する。これらの事から、純炭化水素におけるモル吸収強度が混合物中にも適用できると判断し、混合流体の結合バンド強度から炭化水素相中の炭化水素の濃度を求めた。得られた水および炭化水素の濃度から炭化水素相の密度を見積った結果、液液気3相共存曲線の延長線から1相臨界曲線付近にかけての混合流体の臨界域において、大きな圧力依存性を示すことが分かった。次に実験で決めたモル濃度と純水および純炭化水素の密度の文献値とを用いて、混合前の平均密度を計算し、これと混合流体の密度とから混合に伴う体積変化を見積った。その結果、臨界域から離れた温度473K,圧力250bar以上の領域では混合による体積増加率は約1%で室温付近における通常の液体混合と同程度であるが、温度548K以上、圧力100〜200barの臨界域で異常に大きくなり、573K,100barでは200%にも達することが分かった。同様のことは、現在解析進行中の水-ヘキサン混合流体でも観測されている。これらの異常体積増加は、水と疎水性炭化水素の2成分系に共通する臨界現象の一つと考えられる。
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