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本研究課題ではクラスレートハイドレート（以下ハイドレート）の生成・分解過程を通じて海水淡水化と製塩を同時に行う技術の開発を目標として実験研究を行った。
ハイドレートは水とゲストと呼ばれる物質とで構成される氷状の固体化合物である。ゲストの多くは疎水性の物質である。海水中の塩分はハイドレートに取り込まれないことが知られている。海水とゲストを反応させてハイドレートを生成し、塩分を含まないハイドレートと塩分が高濃度化した海水とを分離してからハイドレートを分解、ゲストを回収すると淡水が得られる。一方で、塩分が高濃度化した海水を利用してハイドレートを生成することを繰り返すと、塩分濃度が飽和溶解度に達して固体塩が析出する。このようにして海水淡水化と製塩を同時に行う技術を提唱するための実験を進めた。
2020年度は2019年度に構築した実験系を用いて、二酸化炭素とシクロペンタンのそれぞれをゲストとする系でハイドレート生成と塩分析出を同時に行う共晶実験を進めた。二酸化炭素をゲストとする系では、共晶が起こる温度・圧力・濃度条件を決定する実験を行い、256 Kから264 Kの温度範囲で0.9 MPaから2.7 MPaの共晶圧力、質量分率で0.24程度の共晶濃度となることが明らかになった。シクロペンタンをゲストとする系では定常的に反応器内の攪拌を行うことでハイドレート生成と塩分析出がともに促進されることがわかった。また、反応が進んでいるときの残る高濃度海水の濃度が塩分の溶解度に応じて変化することが明らかになった。このことから、反応過程でハイドレート生成が律速過程であることが示された。
二酸化炭素とシクロペンタンをゲストとする系ではいずれもハイドレートと固体塩とが残る海水によって分離され、海水淡水化と製塩を同時に行う技術が実現可能であることが示された。
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