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2011 年度 実績報告書

高温・高圧水環境でのコロイド輸送に関する基礎的研究

研究課題

研究課題/領域番号 22540495
研究機関独立行政法人海洋研究開発機構

研究代表者

出口 茂  独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, チームリーダー (40344296)

研究分担者 小山 岳人  独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, 研究員 (50533858)
キーワード鉱床形成 / 熱水鉱床 / コロイド輸送 / 超臨界水 / 分散安定性
研究概要

昨年度までに、水の臨界点(Tc=374℃,Pc=22.1MPa)に近い高温・高圧水環境下でのコロイドの分散安定性、特に圧力と分散安定性の相関を実験的に検証することを目的に、流通型の装置を開発した(設計温度:400℃、設計圧力:94MPa)。新装置は1)高温・超高圧条件での短時間処理、2)加熱時間の影響を評価可能という特徴を有する。
単分散ポリスチレンラテックスの分散液を用いて、新装置によって高温・高圧水中での粒子の分散安定性を検討した。試料を250℃、25MPaと90MPaで処理した後、動的光散乱による粒子サイズ測定によって分散安定性を評価したところ、25MPaでは凝集したポリスチレンラテックスが、90MPaでは安定分散を保つことを強く示唆する結果を得た。従来、高温・高圧水中でのコロイドの分散安定性は、水の比誘電率によって支配されると考えられてきたが、250℃での水の比誘電率は、25MPaでは28.1、100MPaでは31.0と大きな違いは無い。比誘電率以外の要因が、高温・高圧水中でのコロイドの分散安定性を支配している可能性を示唆していると考えられる。
また本年度から新しく、超臨界水中での炭化水素の乳化プロセスに関する研究を開始した。高温・高圧の超臨界水は、様々な炭化水素と自由に相溶する。超臨界水と炭化水素の均一溶液を100℃/秒程度の速度で急冷すると、炭化水素が直径100nm以下の微細な油滴として水に分散できることを見出し、特許を出願した。高温・高圧水環境における炭化水素のコロイド輸送プロセスを考える上で、大変興味深い知見であると同時に、乳化を要する産業分野(化粧品や食品など)での応用も期待される。

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

高温・超高圧水中でのコロイドの分散安定性の評価については、実験手法を確立するのに手間取ったため、当初計画よりも遅れている。一方で研究開始当初には想定していなかった、超臨界水の特性を利用した乳化プロセスを見出し特許出願できた。両者を総合すると、全体として研究は順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

最終年度は、様々な温度、圧力条件下でのコロイドの分散安定性を実験的に測定し、高温・超高圧水中でのコロイド分散安定性と水物性との相関を明確にする。また様々な産業分野での応用が期待される乳化技術については、実験条件の詳細化などを通して、油滴生成機構を解明することを目指すと同時に、民間企業との共同研究の可能性を探るなど、積極的なアウトリーチに努める。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2011 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Microgravity Experiments in the Field of Physical Chemistry in Japan2011

    • 著者名/発表者名
      M.Natsuisaka, K.Tsujii, M.Shimomura, H.Yabu, Y.Hirai, T.Mashiko, S.Deguchi, S.Mukai, Y.Inoue, Y.Nishiyama, M.Sawada, K.Okumura, K.Sakamoto
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series

      巻: 327 ページ: 012046

    • DOI

      10.1088/1742-6596/327/1/012046

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 微小重力下における化学過程2011

    • 著者名/発表者名
      辻井薫、出口茂
    • 雑誌名

      日本マイクログラビティ応用学会誌

      巻: 28 ページ: 144-149

  • [学会発表] 超臨界水の特性を利用したボトムアップ乳化手法2011

    • 著者名/発表者名
      出口茂
    • 学会等名
      第6回千葉科学大学コスメティックサイエンスシンポジウム
    • 発表場所
      日本化学会館(東京)
    • 年月日
      2011-12-02
  • [学会発表] 水熱乳化法によるO/Wナノエマルションの調製2011

    • 著者名/発表者名
      伊福菜穂、出口茂
    • 学会等名
      第63回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2011-09-09
  • [学会発表] 超臨界水の特性を利用したボトムアップによる乳化手法2011

    • 著者名/発表者名
      出口茂、伊福菜穂
    • 学会等名
      第63回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2011-09-07
  • [備考]

    • URL

      http://www.xbr.jp/yokohama-cu/deguchi/research/scw/index_j.html

  • [産業財産権] 乳化物の製造方法2011

    • 発明者名
      出口茂、伊福菜穂
    • 権利者名
      独立行政法人海洋研究開発機構
    • 産業財産権番号
      特許出願2011-179679
    • 出願年月日
      2011-08-19

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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