非挿入型高温高圧音響測定装置の製作と多成分系水溶液の臨界パラメータの測定

(1)亜臨界および超臨界多成分系水溶液の巨視的な臨界パラメータ(臨界温度、臨界圧力)や相挙動を最大圧力50MPaと最大温度673Kまで測定できる、U-チューブ型振動密度計SCFP2を設計・製作した。密度計は、1/8"SUSキャピラリー、セラミクヒータ、恒温槽、PZTトランスヂューサからなる。(2)空気とトルエン(密度既知液体)で測定した固有振動数スペクトル値を用いて、試料液体の密度を計算するソフトウェアを開発した。各熱力学条件あたり、密度測定に要する時間は1時間である。(3)水の密度を200℃一定、5-50MPa条件で測定した結果、文献値と1.3%以内で一致した。また、エタノールの密度を130-350℃、10-20MPa条件で密度を測定した結果、文献値と0.5-1.5%以内で一致した。この誤差は密度計中の熱電対の温度校正をすることにより、改善できる。(4)1M硝酸亜鉛水溶液の密度を、25-300℃、30MPa一定で測定した。(5)中性子同位体置換実験とEmpirical Potential Structure Refinement法を併用して、超臨界状態(360℃、100MPa,53MPa)における0.2モル分率エタノール水溶液の構造(3次元構造、溶媒クラスター分布、水素結合分布)を明らかにした。また、常温常圧の構造と比較検討した。その結果、超臨界状態において、水およびエタノールクラスターの生成が消滅することが明らかになった。(6)エネルギー分散型X線回折法により、30MPa一定、25-350℃条件下で、水および0.3モル分率メタノール水溶液の構造決定を行った。高温になるにつれて、水素結合が切断されて、単純液体の構造に似てくることが明らかになった。

(1)亜臨界および超臨界多成分系水溶液の巨視的な臨界パラメータ(臨界温度、臨界圧力)や相挙動を最大圧力50MPaと最大温度673Kまで測定できる、U-チューブ型振動密度計SCFP2を設計・製作した。密度計は、1/8"SUSキャピラリー、セラミクヒータ、恒温槽、PZTトランスヂューサからなる。(2)空気とトルエン(密度既知液体)で測定した固有振動数スペクトル値を用いて、試料液体の密度を計算するソフトウェアを開発した。各熱力学条件あたり、密度測定に要する時間は1時間である。(3)水の密度を200℃一定、5-50MPa条件で測定した結果、文献値と1.3%以内で一致した。また、エタノールの密度を130-350℃、10-20MPa条件で密度を測定した結果、文献値と0.5-1.5%以内で一致した。この誤差は密度計中の熱電対の温度校正をすることにより、改善できる。(4)1M硝酸亜鉛水溶液の密度を、25-300℃、30MPa一定で測定した。(5)中性子同位体置換実験とEmpirical Potential Structure Refinement法を併用して、超臨界状態(360℃、100MPa,53MPa)における0.2モル分率エタノール水溶液の構造(3次元構造、溶媒クラスター分布、水素結合分布)を明らかにした。また、常温常圧の構造と比較検討した。その結果、超臨界状態において、水およびエタノールクラスターの生成が消滅することが明らかになった。(6)エネルギー分散型X線回折法により、30MPa一定、25-350℃条件下で、水および0.3モル分率メタノール水溶液の構造決定を行った。高温になるにつれて、水素結合が切断されて、単純液体の構造に似てくることが明らかになった。