ハロゲン類の気液界面取り込み過程の動力学的研究

卤素气液界面吸收过程的动态研究

基本信息

批准号：
12018205
负责人：
幸田清一郎
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

1. 在本研究中，我们将通过使用激光光谱直接测量冲击流场中界面附近的化学物质的浓度分布来研究气相化学物质从气相掺入水相的过程。本研究的目的是观察吸收，确定吸收系数，并阐明各种环境条件对该吸收的影响。即，使作为被测定分子的碘和含有水蒸气的氦气从冲击流装置的上方流动，并从同一轴的下方流动纯水或pH调节后的水溶液，形成稳定的气液接触面。使用激光诱导荧光测量气液界面附近分子的浓度分布，这是由于通过固定气液碰撞表面进行传质而发生的。 2、接触时间120ms，温度293K，中性条件下吸碘系数为(3.7±0.2)×10^-4。我们还测量了 pH 依赖性，结果表明吸收系数在碱性一侧显着增加。我们表明，可以使用液相中的反应和扩散来分析和理解这些结果。主要反应是中性条件下碘被水分子水解，碱性条件下氢氧根离子水解。分析还表明，碘的适应系数约为0.01。该值与最近模拟中使用的值相匹配。此外，吸收系数表现出温度依赖性，并且适应系数在高温下降低。我们表明，这种效应主要可以通过亨利平衡常数的温度依赖性来解释。此外，通过假设与碘相同的机制适用于氯和溴，估计它们在中性条件下比碘具有更小的吸收系数。由上可知，在中性条件下，水溶液中卤素的吸收系数为约10 ^ -4 以下的小值。