化学分析の省力化を目指した液々向流型マイクロ抽出器の開発

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本研究では、原子力施設における液々抽出を利用した化学分析の省力化・廃液発生量の低減化を目指して・一台で多段抽出が可能な「液々向流型遠心抽出器」を開発する。以下に本年度の研究成果を要約する。○遠心抽出装置は内管回転・外管固定型で、装置の大きさは内管30mm(外径)と外管35mm内径)、隙間5mm有効高さ200mmある。内管の回転数と油水供給流量を変化させて、これら因子と油水向流流れの安定性及び抽出性能の関係を調べた。○内管回転数と油水流量は油水向流の安定性に大きく影響した。内管回転数が800rpm以上では連続相(水相)に明確なtaylor-Couette流が形成され、油相は内管表面の強いせん断カで高分散された。分散された油相はTaylor渦列の内管表面への吸い込み流れにのって内管表面に蓄積され、Taylor渦の吸い込み位置に特異な輪状構造を形成した。内管の回転数を増加すると、こうした特異な油相の輪状構造はさらに明確になり、油相がさらに蓄積されて装置内の油相ホールドアップが増加した。○1mM Zn(NO_3)_2を含む水溶液(水相)と10mM D2EHPA/ドデカン溶液(有機相)を向流で流してZnの連続抽出実験を行い、内管回転数と油水流量のZn抽出能への影響を調べた。内管回転数及び油木流量を増加するほどZn抽出能は向上した。ミキサーセトラーカスケード計算コードを用いて理論抽出段数の解析を行ったところ、油相ホールドアップの増加に従って理論抽出段数が増加した。○本年度の研究成果で特出すべき点は水相の粘度調整をすることなく、通常の抽出条件で液々多段抽出が達成できたことである。油相ホールドアップが多い運転条件において効率的な多段抽出が実現でき、本抽出装置で最大3段の理論抽出段数が得られた。