2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26289354
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
杉山 貴彦 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90353440)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | リチウム / 置換クロマトグラフィー / ブランケット / 同位体分離 / コアシェル型吸着剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度からコアシェル型の担体の調製に取り組んだが，吸着剤の担体として利用可能なものはできなかった．そこで，市販のUHPLC用のコアシェルビーズから利用可能なものを選定した．具体的には，Phenomenex社製のKinetex 5 μm，HILICを採用した．対照試料として，全多項性のPhenomenex社製Luna 5 μm，HILICも用意した．
大環状化合物としては，Benzo-15-crown-5（B15C5）を選定した．多孔質シリカビーズへのB15C5の担持について予備実験を行った．水に非混和で，B15C5を十分に溶解する溶媒として，キシレンを選定した．典型的な調製方法は次の様である．まず，0.1 gのB15C5を0.5 gのキシレンに溶解させる．キシレンを適量のアセトンで希釈する．次に，5 gの多孔質シリカビーズを，B15C5のキシレン溶液に浸し，含浸させる．最後に，ロータリーエバポレータを用いて40℃に加熱し，不要なアセトンを除去する．多孔質シリカビーズとしては，粒径が60，100，250 μmの3種類を用いた．
調製した吸着剤を，内径4 mm，有効充填長250 mmのカラムに詰めて，LiCl水溶液を用いて，前端分析法により，充填カラムのHETP値を評価した．HETP値は，吸着剤の粒径とともに小さくなり，粒径が60 μmの場合に0.16 mmと非常に小さな値を得た．以上により，吸着剤の調製技術が整えられた．
平成26年度に開発した数値シミュレーションによれば，粒径5 μmのコアシェル粒子を用いた場合，HETP値は10 μmと評価された．実験上は，微小粒子を充填した充填塔に特有の軸方向混合が影響を及ぼし，数値シミュレーションの予測値に比べて大きな値になると考えられる．平成28年度には，粒径5 μmの吸着剤を調製し，実験によりHETP値を得る予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コアシェル型の担体を新規に調製することに時間がかかり，結局，実用に耐えるものは調製できなかった．コアシェル型シリカビーズとしては，市販のものを選定して用いることとし，コアシェル型吸着剤を完成させる．平成27年度は，使用できそうなコアシェル型シリカビーズを選定し，調達できたことと，シリカビーズへのB15C5の担持方法を確立できたことから，平成28年度内に，コアシェル型吸着剤を完成させる目処が十分に立ったため，自己判定として，「やや遅れている」とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度までの進捗状況で述べたように，コアシェル型吸着剤を完成させる目処はたった．また，置換クロマトグラフィー法によるリチウム同位体分離の数値シミュレーションについては，既に完成させ，計算結果を利用しながら実験を進めているところである．したがって，このままの進捗で，当初予定していた研究内容を平成28年度内に完了できる見通しである．
平成28年4月に参加したトリチウムの国際会議（TRITIUM2016，米国，チャールストン）において，本研究の進捗を報告したところ，ドイツ・カールスルーエ研究所の研究者から反響があり，今後，情報交換を進めるとともに，リチウム同位体分離への置換クロマトグラフィー法の適用性を評価してゆくこととなった．
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| Causes of Carryover |
コアシェル型多孔質シリカビーズの調製に試行錯誤を重ねたため，計画通りの利用とはならなかった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
コアシェル型吸着剤の調製に目処が立ったため，調製用の高価な薬剤が必要となることから，平成28年度に繰り越しても，全て消費される予定である．
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