単一微小油滴インジェクション・蛍光・電気化学法による油/水相間物質移動過程の研究

单微滴注射、荧光和电化学方法研究油/水界面传质过程

基本信息

批准号：
02J06309
负责人：
根岸貴幸
金额：
$ 1.92万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

水相中の(フェロセニルメチル)トリメチルアンモニウムイオン(FcN^+)と界面活剤である直鎖アルキル硫酸イオン(C_nH_<2n+1>OSO_3^-; C_n^- ;アルキル鎖長(n):11〜13)が単一リン酸トリブチル(TBP)油滴に抽出される過程を単一微小油滴インジェクション-顕微蛍光-電気化学法により測定した。その結果、FcN^+-C_n^-系のイオン対抽出の挙動はnにより大きく異なり、C_<11>^-のイオン対抽出過程は個々のイオンがそのイオン移動自由エネルギーに応じて、両相の電気的中性を満たしながら水相から油相にイオン移動することにより起こる事を明らかとした。また、TBP/水系における界面張力測定の結果から、C_<12>^-,C_<13>^-ではC_n^-の界面濃度がC_<11>^-よりも高くなっていることが示され、界面吸着が抽出挙動に大きく影響していることが示唆された。そこで、界面吸着を考慮した抽出過程のデジタルシミュレーションを行った。油/水界面でイオン対生成が起こり、生成したイオン対が中性種として界面から油相へ移動するモデルを考え、界面でのイオン対生成定数と中性種の界面物質移動速度定数をパラメータとして計算を行うと、n, FcN^+濃度,C_n^-濃度に依らず同一の値で実験値を再現できた。三年間の研究成果から、界面活性能の低いイオンのイオン対抽出過程は個々のイオンの移動であり、一方、界面吸着しやすいイオンの抽出過程は界面吸着量や吸着速度に応じて界面でイオン対を生成し、中性種として油相に移動すると考えられる。さらに、競争的に油相に移動するイオンが存在する場合には、そのイオン移動自由エネルギーや分配比に応じて抽出過程が進行し、イオン交換を伴ったイオン対抽出が起こる事を明らかにした。このようにイオン対抽出過程を速度論的に議論した例はこれまで無く、本研究は油/水界面における物質移動過程を含む研究に新たな知見を与えるものと考えている。

（铁氧基甲基）三甲基铵离子（FCN^+）和表面活性剂线性烷基硫酸盐离子（C_NH_ <2n_ <2n+1> oso_3^ - ;烷基链长度（n）：11至13）在单层液液中提取到单个滴虫液（TBPROR）液位（TBPROR）液位（TBP），以TRROY液位（TBP）置于pp ploss prop（TB）。注射微荧光 - 电化学方法。结果，在Fcn^+-C_N^ - 系统中离子对提取的行为取决于n的不同，很明显，当离子从水相转移到油相时，就会发生离子对提取过程，而在满足两个阶段的电气相位时，就会满足两个阶段的电气中性，并响应其离子自由能的响应。此外，TBP/水系统中的界面张力测量结果表明，C_N^ - 和C_ <13>^ - 的界面浓度高于C_ <11>^ - ，这表明界面的吸附对提取行为有重大影响。因此，考虑了界面吸附，对提取过程进行了数字模拟。考虑一个在油/水接口处发生离子对的模型，并且产生的离子对从界面从界面转移到油相作为中性物种，以及使用界面上的离子对产量常数进行计算，而中性物种的界面质量传递速率常数为参数，实验值可以与N，浓度相同的浓度和浓度^fcn^+ fcn^+ fcn^+ fcn^+ fcn^+ fcn。基于三年的研究，据信，表面表面活性低的离子的离子对提取过程是单个离子的运动，而离子的提取过程很容易被界面吸附在界面上，根据界面吸附的界面量，并根据界面吸附的量，并移动到油相中，并在界面上产生离子对。此外，揭示了当石油相中移动的离子具有竞争力时，提取过程会根据离子转移的自由能和分布比进行，并且会发生与离子交换的离子对提取。没有以这种方式对离子对提取过程进行动力学讨论的例子，我们认为这项研究将为涉及石油/水界面的传质过程的研究提供新的见解。