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論文

Development of ion-exchange membranes for the membrane Bunsen reaction in thermochemical hydrogen production by iodine-sulfur process

野村 幹弘*; 小平 岳秀*; 池田 歩*; 名嘉 康人*; 西嶋 陽之*; 今林 慎一郎*; 澤田 真一*; 八巻 徹也*; 田中 伸幸; 久保 真治

Journal of Chemical Engineering of Japan, 51(9), p.726 - 731, 2018/09

 パーセンタイル:100(Engineering, Chemical)

熱化学水素製造法ISプロセスの主要反応の一つで、硫酸およびヨウ化水素(HI)酸を生成するブンゼン反応におけるヨウ素過剰添加量を削減する手法として、プロトン透過選択性のイオン交換膜を用いた電解反応(膜ブンゼン反応)の導入が提案されている。反応効率向上のためには、イオン交換膜性能である、膜を透過する水の移動量を抑制することが有効である。本報では、水透過の抑制を狙いとし、放射線グラフト法を用いて作成したイオン交換膜のグラフト鎖に架橋剤としてジビニルベンゼン(DVB)を添加することにより架橋構造を導入したイオン交換膜(架橋グラフト膜)を試作した。架橋グラフト膜を用いた膜ブンゼン反応試験により、硫酸およびHI酸が生成することを確認し、本膜が膜ブンゼン反応に適応可能なことを示した。また、架橋グラフト膜を用いた水透過試験では、未架橋のグラフト膜と比較して、水透過速度が最大で56%減少する結果となり、本膜が水の透過抑制効果を有することを見出した。これらの結果から、DVBにより架橋構造を導入した架橋グラフト膜が膜ブンゼン反応における水透過抑制に有効であることを示した。

論文

Partitioning of plutonium by acid split method with dissolver solution derived from irradiated fast reactor fuel with high concentration of plutonium

中原 将海; 佐野 雄一; 野村 和則; 竹内 正行

Journal of Chemical Engineering of Japan, 51(3), p.237 - 242, 2018/03

 パーセンタイル:100(Engineering, Chemical)

酸分配法における高Pu濃度フィード溶液条件におけるPuの分配挙動を調べるため、向流多段試験を行った。フィード溶液に比べてU/PuプロダクトのPu富荷度を1.51倍に高めることができた。Pu分配工程において、Pu重合体や第三相の生成はみられず、安定して遠心抽出器の運転が行われた。

論文

Determination of mole percentages of brush and root of polymer chain grafted onto porous sheet

内山 翔一郎*; 石原 量*; 梅野 太輔*; 斎藤 恭一*; 山田 伸介*; 廣田 英幸*; 浅井 志保

Journal of Chemical Engineering of Japan, 46(6), p.414 - 419, 2013/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:60.38(Engineering, Chemical)

Radiation-induced graft polymerization has been applied to the commercial production of functional materials, e.g., absorber of basic gases and ion-exchanger of proteins. However, to date, the graft chain has not been satisfactorily characterized because of the difficulty in isolating the graft chain from the trunk polymer. In this study, a simple method is used to determine the mole percentages of the polymer brush and root of the epoxy-group-containing graft chain, on the basis of the differences in swelling induced by the sequential introduction of ion-exchange groups into a hydrophobic graft chain with a reagent dissolved in water as the solvent. The proposed method enables us to scientifically depict an image of the polymer chain grafted onto the porous polymer and helps us to design porous polymers.

論文

Nitric acid concentration dependence of dicesium plutonium(IV) nitrate formation during solution growth of uranyl nitrate hexahydrate

中原 将海; 鍛治 直也; 矢野 公彦; 柴田 淳広; 竹内 正行; 岡野 正紀; 久野 剛彦

Journal of Chemical Engineering of Japan, 46(1), p.56 - 62, 2013/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:90.56(Engineering, Chemical)

U晶析工程においてCs$$_{2}$$Pu(NO$$_{3}$$)$$_{6}$$の生成挙動に及ぼすHNO$$_{3}$$濃度の依存性を調べた。硝酸ウラニル溶液に対するCs$$_{2}$$Pu(NO$$_{3}$$)$$_{6}$$の溶解度は、HNO$$_{3}$$濃度が高くなるほど低下する傾向を示した。照射済高速炉燃料溶解液を用いた晶析実験では母液のHNO$$_{3}$$濃度が6.5mol/dm$$^{3}$$の条件において、Cs$$_{2}$$Pu(NO$$_{3}$$)$$_{6}$$が析出し、硝酸ウラニル六水和物結晶に対するCsの除染係数は低下した。一方、母液のHNO$$_{3}$$濃度が4.0mol/dm$$^{3}$$のときは、Cs$$_{2}$$Pu(NO$$_{3}$$)$$_{6}$$が生成せず、硝酸ウラニル六水和物結晶とCsが良好に分離できることを示した。

論文

Influence of nitric acid and nitrous acid on oxidation and extraction of neptunium with double scrub flow sheet in simplified solvent extraction process

中原 将海; 駒 義和

Journal of Chemical Engineering of Japan, 44(5), p.313 - 320, 2011/05

 被引用回数:2 パーセンタイル:84.97(Engineering, Chemical)

本研究では、ネプツニウムの挙動に及ぼすフィード溶液及び洗浄液の硝酸濃度の影響を実験的に調べた。さらにネプツニウムのラフィネートへのリーク率におけるフィード溶液の亜硝酸濃度依存性を計算により評価した。フィード溶液の硝酸濃度を4.9mol/dm$$^{3}$$とし、洗浄液として9及び1mol/dm$$^{3}$$の硝酸を供給するとほとんどのネプツニウムをプロダクトへ回収できることがわかった。多段向流抽出試験において、ネプツニウムの酸化にはフィード溶液及び抽出段の硝酸濃度の寄与が大きいことが示された。また、フィード溶液の亜硝酸濃度が高い場合は、ネプツニウムのラフィネートへのリーク率が増加する傾向にあることを計算により見いだした。

論文

Application of ionic liquids to extraction separation of rare earth metals with an effective diglycol amic acid extractant

久保田 富生子*; 下堀 陽佑*; 馬場 雄三*; 小柳 裕介*; 下条 晃司郎; 神谷 典穂*; 後藤 雅宏*

Journal of Chemical Engineering of Japan, 44(5), p.307 - 312, 2011/05

 被引用回数:39 パーセンタイル:15.04(Engineering, Chemical)

本研究ではレアアース金属のリサイクルのためにイオン液体を用いた抽出分離プロセスを構築した。レアアース金属の抽出分離効率の鍵を握る抽出剤としてグリコールアミド型抽出剤を使用した。その結果、遷移金属とレアアース金属の混合液からレアアース金属のみを選択的に抽出することに成功した。また、一般有機溶媒の代わりにイオン液体を抽出媒体として使用することで飛躍的に抽出能が向上した。また、酸性溶液を使用することで定量的な逆抽出も可能であった。

論文

Flowability measurement of coarse particles using vibrating tube method

石井 克典; 鈴木 政浩; 山本 琢磨; 木原 義之; 加藤 良幸; 栗田 勉; 吉元 勝起; 安田 正俊*; 松坂 修二*

Journal of Chemical Engineering of Japan, 42(5), p.319 - 324, 2009/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:63.65(Engineering, Chemical)

振動細管式流動性測定法のMOX粒子への適用性を評価するために、振動細管式流動性測定装置により、直径が大きな粒子の流動性測定試験を実施した。模擬粒子は直径が850ミクロン以下の非放射性のジルコニア粒子であり、5種類の異なる粒径のサンプルを準備した。また細管の排出口径としては2mmから4mmのものを使用した。細管の排出口径は流動性の測定特性に大きな影響を与えた。4mmの排出口径の細管を用いることにより、すべての粒子径の模擬粒子を測定することができた。細管の傾斜角度も流動性測定特性に影響を与えた。粒子の排出が開始される流動開始加速度、すなわち流動性の評価ファクターは、カーの流動性指数と相関がある。高感度,測定時間の短さ,操作の容易さ等の利点を考慮すると、振動細管法はMOX粒子の遠隔流動性測定への適用が期待される。

論文

Electron beam processing for decomposition treatment of gaseous formaldehyde after sterilization

島田 明彦; 箱田 照幸; 小嶋 拓治

Journal of Chemical Engineering of Japan, 39(9), p.980 - 986, 2006/09

 パーセンタイル:100(Engineering, Chemical)

ホルムアルデヒド(HCHO)とメタノール(CH$$_{3}$$OH)を含む空気(いわゆるホルマリンガス)は、薫蒸殺菌に使用した後の排出のためにその短時間無害化処理が求められており、短時間大量処理に有効な電子ビーム(EB)を用いた方法を検討した。90$$sim$$1200ppmvのHCHOと30$$sim$$340ppmvのCH$$_{3}$$OHを含む空気を5$$sim$$80kGyで電子ビーム照射し、照射後の残存HCHO濃度を測定し、この結果から、初期HCHO濃度[HCHO]$$_{0}$$(ppmv)とこれを10ppmvに減少させるために必要な線量$$D$$(kGy)の関係式として、$$D$$=-4.2$$times$$10$$^{-5}$$[HCHO]$$_{0}$$$$^{2}$$+1.2$$times$$10$$^{-1}$$[HCHO]$$_{0}$$-1.2が得られた。さらに、これをもとにして、300keV, 30mAのEB発生器を用いて、1200ppmvのHCHOと340ppmvのCH$$_{3}$$OHを含む2000m$$^{3}$$の空気のEB処理に要する時間を算出すると、熱触媒法では、2$$sim$$3日であるが、約13時間に短縮できることがわかった。

論文

Static analysis of the thermochemical hydrogen production IS process for assessment of the operation parameters and the chemical properties

笠原 清司; 小貫 薫; 野村 幹弘*; 中尾 真一*

Journal of Chemical Engineering of Japan, 39(5), p.559 - 568, 2006/05

 被引用回数:10 パーセンタイル:55.53(Engineering, Chemical)

ISプロセスの定常フローシートについて、操作パラメータと物性の感度解析を行った。熱物質収支をもとに、熱効率,物質流量,交換熱量についてパラメータと物性の評価を行った。最も重要なパラメータは、電解電気透析セルでのHI濃縮濃度とセル内膜のプロトン輸率であった。物性では、HI分解工程入口の組成とHIx溶液の擬共沸組成の影響が大きかった。この評価をもとにパラメータや物性の検討すべき順序を提案した。

論文

Effects of process parameters of the IS process on total thermal efficiency to produce hydrogen from water

笠原 清司; Hwang, G.*; 中島 隼人; Choi, H.*; 小貫 薫; 野村 幹弘

Journal of Chemical Engineering of Japan, 36(7), p.887 - 899, 2003/07

 被引用回数:50 パーセンタイル:12.44(Engineering, Chemical)

熱化学的水素製造プロセスであるISプロセスについて熱効率に対する操作条件の影響を評価した。HI濃縮に電気透析(EED)セル,HIの分解反応にメンブレンリアクターを適用した。4つの操作条件(HI分解反応器の転化率,HI蒸留塔の還流比,HI蒸留塔の圧力,及びEEDセル直後のHI濃度)の感度解析を行った。EEDセル直後HI濃度が熱効率に最も大きい影響があり、熱効率が13.3%変動した。他の操作条件の熱効率への影響は2%以下であった。プロセスの非理想性(EEDセルの電気エネルギーロス,熱交換器のロス,及び排熱からの電力回収におけるロス)の影響が評価された。EEDセルのロスによる熱効率の損失は11.4%だった。熱交換器のロスによって熱効率は5.7%減少した。電力回収のロスは6.3%効率を低下させた。装置が改良された後には、最大の熱効率を得るためにEEDセル直後HI濃度のような操作条件を最適化すべきである。EEDセル,熱交換器及び排熱回収を理想的に行った条件の下では、操作条件を最適化したプロセスの熱効率は56.8%であった。

論文

The Real-time gas mass filter system for the analysis of products from trichloroethylene-air mixture during electron beam irradiation

箱田 照幸; 新井 英彦; 橋本 昭司

Journal of Chemical Engineering of Japan, 34(10), p.1300 - 1308, 2001/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:73.23(Engineering, Chemical)

大気圧下の微量成分含有空気をキャピラリーチューブによりサンプリングし、微量成分を測定できる質量分析計の開発を行った。微量成分が空気成分と異なる質量数を有する場合には、本分析計により幾つかの微量成分を同時に、かつ連続的に測定できる。また二酸化硫黄、ベンゼン等の校正ガスを用いて、本装置の諸条件での性能評価を行った。また、空気中に含まれたトリクロロエチレンに電子ビーム照射したガスに、本装置を適用し、ジクロロ塩化アセチル、塩化カルボニル、塩素等の連続測定を行った。得られた結果から、10ppmvのトリクロロエチレンを完全酸化分解するためには、15kGyの吸収線量が必要であることがわかった。また照射ガスをアルカリ水溶液との反応することにより、完全酸化分解に必要な吸収線量が7kGyに低減できることを見いだした。さらにトリクロロエチレンの分解機構及び塩化カルボニルの生成機構を考察した。

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