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2009 年度 実績報告書

イオン液体とCO2貧溶媒によるバイオマスの新規分画法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21360374
研究機関東北大学

研究代表者

SMITH Richard Lee Jr.  東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (60261583)

研究分担者 佐藤 善之  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50243598)
相田 卓  東北大学, 大学院・環境科学研究科, 助教 (00466541)
キーワードイオン液体 / 分離プロセス / バイオマス / 超臨界流体 / セルロース
研究概要

本研究の目標は、バイオマスが溶解したイオン液体へのCO_2・水の添加による低粘度化、ならびに各種構成成分の分離プロセスの構築である。今年度はそのための基礎的知見の獲得を目的として、(1)イオン液体へのCO_2溶解度の測定、(2)CO_2が溶解したイオン液体の粘度の測定を行った。(3)バイオマスには稲わらを選び、それが溶解するイオン液体を選定した。
(1)[bmim][Cl]・[emim][L-Lactate]・[(C_2H_4OH)(CH_3)_3N][L-Lactate]へのCO_2溶解度は磁気浮遊天秤を用いて測定した。溶解度は温度の低下、CO_2圧力の増加に伴い増加し、実験値は状態式を用いて良好に相関できた。さらに文献値を用いて式中のパラメーターの一般化を行った結果、報告例のあるイオン液体は概ね表現可能だった。従って、測定を行っていないイオン液体の予測の可能性が示唆された。
(2)CO_2加圧下での[bmim][Cl]の粘度は作製した振動式粘度計で測定した。温度の上昇、CO_2圧力の増加に伴って粘度は低下した。自由体積理論を用いてCO_2溶解時の各種イオン液体の粘度を推算したところ、実験値を良好に表現できた。これより未知のイオン液体のCO_2溶解時の粘度が予測可能と示唆された。以上のことから、CO_2によるバイオマスが溶解したイオン液体への低粘度化が期待される。
(3)稲わらを溶解するイオン液体の選定に目視法を用い、カチオン・アニオンの異なる4種を比較した。アルキル鎖の短いカチオン、酢酸イオンがアニオンの場合が最も高い溶解度を示した。今後、高い溶解度を示したイオン液体にバイオマスを溶解させ、溶液へのCO_2溶解度とCO_2下での粘度の測定を行う。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] High-pressure densities of 1-alkyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphates and 1-alkyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborates at temperatures from(313 to 473)K and at pressures up to 200MPa2009

    • 著者名/発表者名
      R.Taguchi, H.Machida, Y.Sato, R.L.Smith Jr.
    • 雑誌名

      Journal of Chemical and Engineering Data 54

      ページ: 22-27

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of ionic liquid PVT behavior with a modified cell model2009

    • 著者名/発表者名
      H.Machida, R.Taguchi, Y.Sato, R.L.Smith Jr.
    • 雑誌名

      Fluid Phase Equilibria 281

      ページ: 127-132

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement and correlation of supercritical CO2 and ionic liquid systems for design of advanced unit operations2009

    • 著者名/発表者名
      H.Machida, R.Taguchi, Y.Sato, L.J.Florusse, C.J.Peters, R.L.Smith Jr.
    • 雑誌名

      Frontiers of Chemical Engineering in China 3

      ページ: 12-19

    • 査読あり
  • [学会発表] イミダゾリウム系イオン液体+CO2系粘度の測定と推算2010

    • 著者名/発表者名
      遠藤航、井口昌幸、佐藤善之、相田卓、渡邉賢、R.L.Smith Jr.
    • 学会等名
      化学工学会第75年年会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      20100318-20100320
  • [学会発表] CO2飽和状態下におけるイオン液体の粘度の測定と推算に関する研究2009

    • 著者名/発表者名
      遠藤航, 井口昌幸, 佐藤善之, 渡邉賢, 相田卓, R.L.Smith Jr.
    • 学会等名
      第30回日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      米沢
    • 年月日
      20091028-20091030
  • [学会発表] 超臨界CO2による不揮発性化合物の可塑化に関する解析2009

    • 著者名/発表者名
      井口昌幸、遠藤航、白石直広、相田卓、渡邉賢、佐藤善之、R.L.Smith Jr.
    • 学会等名
      第41回化学工学会秋季大会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      20090916-20090918

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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