Hydrogen isotope separation capability of low temperature mordenite column for gas chromatograph

ガスクロマトグラフ用低温モルデナイトカラムの水素同位体分離性能

河村 繕範; 大西 祥広*; 奥野 健二*; 山西 敏彦

Kawamura, Yoshinori; Onishi, Yoshihiro*; Okuno, Kenji*; Yamanishi, Toshihiko

低温分離カラムを擁するガスクロマトグラフは水素同位体分析手段の一つである。しかし、液体窒素でカラムを冷却するため分析時間が長く取り回しにも難がある。比較的高い温度で十分な水素同位体分離性能を示すカラムの開発は、この弱点を解決する方法の一つである。モルデナイトは合成ゼオライトの一種で、比較的高い温度で水素同位体を分離できることが報告されているが、水素同位体吸脱着特性は明らかではない。そこで、水素同位体吸脱着特性把握の一環として、本研究ではモルデナイトの分離カラムを作成して水素同位体の分離性能を調べ、クロマトグラフから物質移動係数を求めた。本研究で作成したカラムは144KではHとDをほぼ完全に分離できたが195Kでは分離できなかった。本実験結果は水素同位体を比較的高い温度で分離できる合成ゼオライトの存在の可能性を示すものである。また、カラム材の開発においては水素同位体分離に影響をする要因の特定が重要である。

A gas chromatograph using a cryogenic separation column is one of the methods for hydrogen isotope analysis. However, use of liquid nitrogen is a cause of long analysis time and is not suitable for easy installation. The development of the column material having separation capability at comparatively high temperature is one of the solutions for these weak points. Mordenite (MOR) is a kind of the synthesis zeolite, and it has been reported that the separation column using MOR has possibility to separate hydrogen isotope mixture at comparatively high temperature. In this work, the separation columns using MOR were made and tested. The peaks of H and D were mostly separated at 144 K, but they were not separated at 195 K. MOR column adjusted in this work was still not for the practical use. However, this result suggests the possibility of the existence of the synthesis zeolite that can separate hydrogen isotope mixture at comparatively high temperature.