| 研究課題/領域番号 |
15K06638
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
大川 浩一 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (00375221)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 二酸化炭素 / 超音波 / モノエタノールアミン / CCS / 低温脱離 |
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| 研究実績の概要 |
昨年度、低濃度(0.2M)のモノエタノールアミン(MEA)に二酸化炭素(CO2)を吸着させた後に、塩化カルシウム(CaCl2)をCaとMEAのモル比が0.05となるよう添加し、超音波照射することで、31%のCO2を気体として回収できた。今年度はMEA濃度を高くして、CO2ガスの脱離率を調べるとともに、脱離のメカニズムについて検討した。MEA濃度は0.2～5Mとし、CO2を溶液に100ml/minで吹き込んだ。吹き込み時間は、各濃度の溶液のCO2吸収量に変化が見られなくなる60分とした。その溶液にCaとMEAのモル比が0.05になるようCaCl2を添加した後、超音波を5分間照射した。1Mの溶液に対しては、30%のCO2を気体として脱離させることができ、この値は0.2Mの場合と同等であった。2Mの溶液ではその値が低下し、3M以上の溶液では、超音波照射しても、CO2は気体として脱離せず、CaCO3(個体）として得られることがわかった。MEAの濃度が高くになるにつれ、溶液のpHが上昇し、3M以上の溶液では、CO2が溶存CO2として存在できないpHとなった。このことから、超音波が脱気できるのは主に溶存CO2だけであることが明らかになった。添加したCa量に対するCaCO3としてのCa収率を調べたところ、3M以上で100%に近い値を示した。高いpHを示す3M以上の溶液では、CO2はカルバメートイオン以外に、HCO3-, CO3 2-として溶液内に存在するため、Caと反応し、Ca収率が増加したと考えられる。以上のことから超音波照射とCaCl2の添加を組み合わせたCO2(気体として）の脱離は2M以下のMEA溶液で効果的に利用できることが明らかになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
MEA溶液の濃度を変化させ、超音波とCaCl2を用いたCO2脱離実験を行った。この実験結果から、超音波によるMEA溶液からのCO2脱離機構がおおよそ明らかになった。また、超音波を適用できるMEA濃度(pH)を明らかにした。CaCl2添加効果についても実験結果から明らかにした。
これら結果を国内学会（6件）で発表するとともに、論文（2報）として報告した。現在の進捗は、当初予定した計画をおおむね満たしていることから、現在までの進捗は良好であるといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
超音波によるCO2脱離には、溶液内におけるCO2の形態が主に影響することがわかった。今後は、脱離に影響を及ぼすと考えられる溶液の粘度と脱離率の関係について調べる。また、超音波の周波数、出力とCO2脱離率の関係についても調べる。さらに、生成した炭酸カルシウムの特性についても、分析を行い明らかにする。これまでの研究から、超音波とCaCl2を用いたMEA溶液からのCO2脱離機構が明らかになったので、これら結果をまとめ、論文投稿をする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度、高濃度のモノエタノールアミンからの二酸化炭素脱離の実験を主に行い、超音波の実用性を探った。また、超音波を用いた二酸化炭素脱離過程において添加する塩化カルシウム濃度についても検討を行った。この研究の柱となるところを精力的に行ったため、超音波周波数について検討できておらず、超音波振動子を購入できなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
周波数の影響を調べるため、高周波数の超音波振動子の買い替え、もしくは振動板の張替えを行い、物品費から支出する。また、次年度は、実験を進めるが、主にはこれまでのデータ整理を行い、学会発表、論文発表を行う予定である。そのため、今年度と同様、引き続き雇用を行い、データ整理および実験の補佐をしてもらうことで、計画的に実験を進める。さらに、研究成果を国内外の学会で発表するとともに、論文を投稿する予定であるため、それら費用を旅費およびその他から支出する。
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