超臨界流体中の同位体効果の測定とその制御

超临界流体中同位素效应的测量和控制

• 批准号: 13878092
• 负责人: 榎田 洋一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13878092/
• 关键词: 同位体; 超臨界二酸化炭素; 高圧流体; 同位体分離; 水素同位体; 溶媒和; 水素結合; 平衡分離係数; 超臨界流体抽出; 重水; 溶媒抽出; 高圧; 二酸化炭素; 重水素

本研究の目的は,純水中に約150ppm含まれるHDOを二酸化炭素(CO_2)にリン酸トリブチル(TBP)のような添加物を加えることにより,常温,加圧下で抽出し,HDOとH_2Oとの分離係数を測定することで,超臨界流体抽出における重水素の同位体効果を定量すること,同位体効果に及ぼす温度,圧力,添加物の影響を実験的に調べて超臨界CO_2が同位体効果に及ぼす影響を溶媒和の観点から把握することにある.また,トレーサレベルのトリチウム水を用いてトリチウムの超臨界流体抽出における同位体効果についても重水素と同様に定量化することとした.平成14年度は最終年度であり,約450Bq/cm^3のトリチウムを添加した純水を用いて実験研究を行うとともに結果を取り纏めた.TBPを添加物として含む超臨界CO_2でトリチウムを含む純水を抽出する実験を昨年度作製した実験システムを用いて行い,この際に観測されるHTOとH_2O間の分離係数を6〜17MPaで圧力やTBPのCO_2に対するモル比0.05〜0.6で変化させて液体シンチレーションカウンタを用いて測定した.この結果,圧力が低い6MPaでHTO/H_2O間のTに対する最大の平衡分離係数1.148が得られた.この値はHDOに対する値よりも大きい.また,圧力が高い17MPaでは分離係数が小さくなること,TBPの二酸化炭素に対するモル比が小さいほど大きな平衡分離係数が得られることがわかった.これらはHDO-H_2O系と同一の傾向であった.2カ年間の研究を要するに,超臨界流体中での同位体効果を測定するとともに,同位体効果の大きさを圧力や組成で制御できることを発見し,同位体効果の発現機構としては,TBP水錯体にCO_2が溶媒和してTBPと水との水素結合が弱くなることで説明できることを明確化した.ここで測定された平衡分離係数は水蒸留での値に比較して大きいことも確認した.

The purpose of this study is to determine the separation coefficient of HDO H_2O in purified water containing about 150ppm HDO, diacidified carbon (CO_2), TBP and other additives, and to quantify the isotopic effect of HDO H_2O in supercritical fluid extraction at ambient temperature and elevated pressure. The influence of additives on the properties of supercritical CO_2 and its isotopic properties and the influence of additives on the properties of solvents and solvents are discussed. The isoform effect of supercritical fluid extraction from supercritical fluids is quantified by the same method. In 2014, about 450Bq/cm^3 of pure water was added to the final year. The results of the study were obtained.TBP was added to the final year. Supercritical CO_2 was added to the final year. The separation coefficient between HTO and H2O was 6 ~ 17MPa, the pressure was 0.05 ~ 0.6 MPa, and the ratio between TBP and CO2 was 0.05 ~ 0.6 MPa. As a result, the maximum equilibrium separation coefficient of HTO/H2O is 1.148 when the pressure is as low as 6MPa. The value of this is HDO. The value of this is HDO. The pressure is 17MPa, the separation coefficient is small, the ratio of TBP to diacidified carbon is small, and the equilibrium separation coefficient is large. In the past two years, it has been necessary to determine the isotope effect in supercritical fluid, and the mechanism of isotope effect development has been clarified. The determination of the separation coefficient of water vapor and the comparison of the coefficient of water vapor and the coefficient of water vapor are discussed.

项目成果

Y.Sakakibara, Y.Enokida, I.Yamamoto: "Distributions of HDO and H_2O in High Pressure CO_2-tri-n-butylphosphate-Water System"Proceedings of the First International Symposium on Supercritical Fluid Technology for Energy and Environmental Applications. 1. 35

Y.Sakakibara、Y.Enokida、I.Yamamoto：“HDO 和 H_2O 在高压 CO_2-磷酸三正丁酯-水系统中的分布”第一届能源与环境应用超临界流体技术国际研讨会论文集。

五十嵐裕之, 榊原吉伸, 富岡修, 榎田洋一, 山本一良: "貧溶媒を用いたTBP-水系におけるH2O,HDOの分配(I)"日本原子力学会中部支部第33回研究発表会要旨集. 1. 38 (2001)

Hiroyuki Igarashi、Yoshinobu Sakakibara、Osamu Tomioka、Yoichi Enokida、Kazuyoshi Yamamoto：“使用不良溶剂在 TBP-水系统中分布 H2O 和 HDO (I)”日本原子能学会中部分会第 33 届研究报告摘要1 .38 (2001)

榊原吉信, 富岡 修, 榎田洋一, 山本一良: "高圧下でのCO_2-TBP-水3成分系におけるHDOとH_2Oの分配"日本原子力学会2002年秋の大会予稿集. III. 686 (2002)

Yoshinobu Sakakibara、Osamu Tomioka、Yoichi Enokida、Kazuyoshi Yamamoto：“高压下 CO_2-TBP-水三元体系中 HDO 和 H_2O 的分配”日本原子能学会 2002 年秋季会议论文集 III。

榊原吉伸, 五十嵐裕之, 富岡修, 榎田洋一, 山本一良: "貧溶媒を用いたTBP-水系におけるH2O,HDOの分配(II)"日本原子力学会中部支部第33回研究発表会要旨集. 1. 39 (2001)

Yoshinobu Sakakibara、Hiroyuki Igarashi、Osamu Tomioka、Yoichi Enokida、Kazuyoshi Yamamoto：“使用不良溶剂在 TBP-水系统中分离 H2O 和 HDO（II）”日本原​​子能学会中部分会第 33 届研究报告摘要.1 .39 (2001)