カリウム交換型モルデナイトの水素同位体吸着速度

Adsorption rate of hydrogen isotopes on K-mordenite

河村 繕範; 枝尾 祐希; 山西 敏彦

Kawamura, Yoshinori; Edao, Yuki; Yamanishi, Toshihiko

水素同位体分離分析用のガスクロマトグラフの分離カラムに適した吸着材を開発する目的で、合成ゼオライトであるモルデナイト型ゼオライトの交換カチオン(Na)を別のイオンで交換した試料を作成し、水素同位体吸着挙動を調べている。Kで交換したモルデナイト型ゼオライトは出発物質より吸着容量が減少したことを受け、K交換型モルデナイトにおけるH及びDの吸着破過曲線を194K, 175K, 77Kの温度で採取解析し、物質移動係数を推定することで吸着速度を定量した。吸着における物質移動の律速過程は多孔質粒子内の拡散過程であり、Ca交換型モルデナイトより拡散係数が小さくなったのは細孔径が小さくなったことに起因すると考えられる。

To develop an adsorbent that is suitable for a separation column of gas chromatograph for hydrogen isotope analysis, the samples of which cations were exchanged with other cations have been prepared and their hydrogen isotope adsorption behavior is being investigated. Then, it has been shown experimentally that mordenite-type zeolite of which cation has been exchanged with K (K-MOR) has small adsorption capacity. So, breakthrough curves of H (or D) adsorption on K-MOR have been observed and their mass transfer coefficients have been estimated. The pore diffusion of hydrogen is the rate-controlling step of hydrogen adsorption. The effective diffusivity of hydrogen in K-MOR is smaller than that in Ca-MOR. This is probably caused by the small pore size of K-MOR.