ハロゲン類の気液界面取り込み過程の動力学的研究

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1.本研究では、インピンジングフローの場において、化学種の界面近傍の濃度分布をレーザー分光法を用いて直接的に測定することにより、気相から水相への気相化学種の取り込み過程を観測し、取り込み係数を求め、この取り込みに対する、種々の環境条件の影響を解明することを目的とした。即ち、インピンジングフロー装置の上方より測定対象分子としてのヨウ素、および、水蒸気を含むヘリウムガスを流し、同軸下方より純水またはpHを調製した水溶液を流して安定な気液接触面を形成し、定常的な気液の衝突面を通して進行する物質移動の結果生じる、気液界面近傍の分子の濃度分布をレーザー誘起蛍光法を用いて測定した。2.ヨウ素の中性条件下の取り込み係数は、接触時間120ms、温度293Kで(3.7±0.2)×10^<-4>であった。また、pH依存性を測定し、アルカリ性側で取り込み係数がかなり増大することを示した。これらの結果は、液相における反応と拡散を用いて解析・理解できることを示した。主要な反応は、中性領域では水分子による、またアルカリ性条件下では水酸イオンによるヨウ素の加水分解反応である。またこの解析によってヨウ素の適応係数は0.01の程度であることを示した。この値は、最近のシュミレーションに使われている値と一致する。さらに、取り込み係数は温度依存性を示し、高温側で適応係数は減少する。この効果は、主にヘンリーの平衡定数の温度依存性で説明できることを示した。さらに、塩素、臭素にもヨウ素と同様の機構が成立すると仮定することにより、中性条件下では、ヨウ素より小さい取り込み係数を有するものと推定した。以上によって、ハロゲン類の水溶液への取り込みの係数は中性条件下ではいずれも10^<-4>程度以下の小さい値となることを明らかにした。