O 500 1000

各種水溶液でのCO2ガスの吸収／放散に関する基礎的研究

原田和之＊岩崎尉浩＊＊樋口敏三・・＊

Basic Study of CO2 Gas Absorption／Desorption      into／from Various Aqueous Solutions

Kazuyuki HARADA＊ Yasuhiro IWASAKI＊＊ Binzo HIGUCHI＊＊＊

 Time variation of pH and CO2 conce且tration in the various solutions were continuously measured by b且owing CO2 a且dN2 gas through an upward vertical glass nozzle， a翼d absorption and desoroption rates of CO2 gas were stud重ed．

 The experimenta1 resu夏ts are summarized as follows．

（1）In the case of CO2 absorption into the solutions without chemical reactio鍛at pH between l and 4， the apparent       ロ      ヘヨ  ユ

 absorption rates were approxlmately 2．4×10 s ．

（2）The aPparent absorption rates into the alkaline solutions were higher than of physical absorpt量on． The apparent  absorption rates of hy（iroXide a聡d carbonate sol囎ons were higher with pH of the soiution， and those of carbonate  so甑。取s were higherえhose of hydroxlde so亙面。且s孟n the case Gf same pH。 And those of a加i盈e solutions were  higher than Uhose of sodium hy（koxide so1磁Q駄i駐the case of same collcentration．

（3）The apparent desorptlon rates from the solutions witho櫨chem孟cal reaction at pH betwee紅1and 4 were        へり  ユ

 apProx童mately 4．5×10 s．

（4）In the case of the soiutions w三th chem重cal react且on of CO2 gas， the apparent desorp丘oIL rates of am量ne solu冠ons  were h孟gher than those of sodium hydrox孟de soiution．

1．緒 言

 水溶液中へのCO2ガスの吸収反応は，硫酸あるいは硝酸を 工業的に製造する場合に使用される酸素ガス中の不純物であ るCO2ガスの除去等と関連して重要であり，従来から種々研究

されている。

 例えば，Pinsent 9は， pHが9．8から10．6のNa2CO3−

NaHCO3緩衝溶液を用いて，またpHが7．5のK2HPO4−

KH2PO4緩衝溶液を用いてCO2ガスの圧力変化あるいは反応 熱を測定することによって求めた反応速度定数を報告してい る（1）（2♪。しかし，これらの溶液の吸収反応は，（i）水溶液中へ のCO2ガスの溶解過程と（fi）溶解したCO2とアルカリ水溶液 の化学反応の逐次過程からなる化学吸収である。この後者の アルカリ水溶液とCO2ガスの化学反応が非常に速いため，反 応条件によっては，前者の溶解過程がCO2ガスの吸収反応の 律速過程となる。この場合，CO2ガスの吸収速度はCO2ガスと アルカリ水溶液との接触面積，すなわち気液界面の面積の影 響を受ける。そこで，Roberts等は0．4から1．2mol／dm3の

＊

＊＊

＊＊＊

専攻科（機械・制御システム工学専攻）

本校卒業生（現豊橋技術科学大学工学部物質工学課程1

電子制御工学科

平成10年 8月31日受理

Na2CO3 一NaHCO3緩衝溶液中へのCO2ガスの吸収速度を濡 れ壁塔を用いて測定し，反応を伴う場合の門門膜物質移動係 数を報告している（s）。さらに，アルカリ水溶液とCO2ガスの化 学反応が非常に速いことから，転炉等における吹込み精錬の モデルとしても採用され，吹込み条件と有効気骨界面面積の 関係についての研究も報告されており，稲田等は0．10moVdm3 のNaOH水溶液にCO2ガスを吹込み，そのpHの経時変化を 測定することによって吹込み条件と有効気液界面面積の関係 について（4），また同様の方法でFukunaka等は0．01から0．3 moYdm3のNaOH水溶液で気泡の平均径を求めることによっ て得た液境膜物質移動係数の値（5）を報告している。一方，C O2ガスは地球温暖化の原因物質であり，その固定除去が緊急 の課題であることから，近年，電力業界や鉄鋼業界においては CO2ガスの回収がコスト的に有利な各種アミン水溶液への吸収 除去に関する研究も積極的に行われ，種々報告されている（6）。

 しかし，これらの吸収反応はCOzとアルカリ水溶液の中和反 応であるため，反応の進行に伴って液のpHが低下し，その低 下に伴い反応速度も低下し，さらにCO2ガスの吸収速度も低 下すると考えられる。したがって，これらの種々のアルカリ水溶 液による吸収速度の相違を直接的に比較することは困難であ る。また，水溶液中へ吸収したCO2ガスの除去を検討する場合 には，その放散速度も重：要であるが，それに関する報告も殆ど

津山高専紀要第40号 （1998）

︑N2

A    C D  C D B

  E i

撃．．・

自一聯り

0

誤 ^{団OO［ロココ}

二≡「＝．一  一

ｵ   I

9…＝一 h黶

  E

≡一＝一｛ 一       ，     一K

ig．1 Expe血nental arrangement

A）gas cylinder， （B）valve， （C）manometer， （D）capMary iowmeter， （E）humidifier， （E）thermometer， （G）nozzle，

H）CO2 elctrode， a）combined glass electrode， （J）refiux Qndenser， （K）reaction vessel， （L）thermostat， （lvDmV eter， （N）pH meter， （O）recorder

あたらない。

そこで，本研究では，ガラス製垂直上向きノズルを通じて各 水溶液中にCO2ガスおよびN2ガスを吹込み，ガス吹込み 上の液のpHと液中のCO2濃度の同時測定を行うことによ

，各種水溶液のCO2ガスの吸収速度および放散速度の相違 ついて実験的研究を行うこととした。

され，内部に

一定濃度の

酸水素ナトリ ム水溶液（C）

充填されてい

。

その測定原

は以下のとお である。すな

ち電極内部 高濃度の炭 水素イオン

，高分子被膜 透過して，電

      A       B       C       D       CO2

ig．2 CO2 electrode

： rofernce electrode， B： glass electrode，

：NaHCO3 sohL， D：polymer血m

一﹁・ αm㎡

一一 x→

∵

内部に入ったCO2との間には次式（1）および（2）で示される平 関係がある。

．実験装置および方法

．1実験装置

本研究に用いた実験装置の概略をFig．1に示す。

同図に示すように，高純度のN2ガスおよびCO2ガスはそれ れボンベ（A）から供給され，水銀圧力計（C）および毛細管流

（D）によって所定圧力および所定流量に調整された後混合さ

，先端に内径0．5mm，長さ3mmのオリフィスが融着された ラス製品直上向きノズル（G）から，反応槽（K）内の試料水溶液 に吹き込まれる。反応槽は容量1dm3の摺り合せ蓋付きの円 型ガラス容器で，その本体寸法は内径114mm，高さ125

mである。またその蓋にはノズル，温度計（F）， pH測定用複 ガラス電極（D，CO2電極（H）および還流冷却器①を取り付け ための5個の孔が設けられている。試料水溶液のpHおよび O2濃度の測定は，複合ガラス電極を接続した東亜電波工業

株）製HM5S形pHメータ（N）およびCO2電極に接続した東 電波工業（株）製iM−IE形起電力計（M）を用いた。なお，そ らの値を連続的に測定するためにそれぞれ日本電子科学

株）製U−228形卓上型自動平衡記録計（0）を接続して用い

。

．2GO2電極

本研究に用いたCO2電極の概略をFig．2に示す。

同図に示すように，CO2ガス透過性の高分子被膜（D）で隔 られた電極内部には比較電極（A）およびガラス電極（B）が設

O2 十 Off N＝＝ ffCO3 一

K＝価CO3 MJI（［CO2］1て）H 」リ

1）

2）

の値は一定であるので，式（2）を変形すると次式（3）のようにな

。

  PH＝PK十 loglHCO3 7一 logtCO27 （3）

方，pKおよび電極内部のHCO3 濃度は一定であるので，

式は次式（4）の形に書き直される。

H ＝ const． 一 loglCO21 ^4）

たがって，・CO2電極の起電力を調べることによって電極内部 pHすなわち液中のCO2濃度を知ることができる。

．3実験方法

所定量のアルカリを添加した1dm3の試料水溶液は，あらか めN2ガスを吹き込むことによって，液中のCO2を除去した。

に所定圧力，所定流量のCO2ガスをノズルから試料水溶液 吹き込むことにより，吸収実験を開始した。また，放散実験

，吸収実験による試料水溶液中のCO2濃度が十分飽和濃 に達した後に，CO2ガスの吹込みを停止し， N，ガスを試料 溶液に吹き込むことによって開始した。CO2ガスおよびN・

ス吹込み途上の試料水溶液のpHおよびCO2濃度は， pH ータおよび起電力計に接続した卓上型自動平衡記録計で連 的に測定した。なお，実験中の試料水溶液の温度は298K 1Kの範囲内に保った。

．実験結果および考察

．1GO2ガスの吸収実験 3」．1吸収実験結果

アルカリ水溶液へのCO2ガスの吸収実験とともにHCIを添 してpHを調整した水溶液への吸収実験も行った。

14

頃  7 畠

0ρ  ゐ 1   0  の︻δQ言δQ﹈

o  e

@ @ 

︑／    ／      ■

500

t ／ sec

1000

Fig．3 Time variation ef pH and ［CO2Y［CO2］s by CO2 bubbling （V ；1．28xlO 5rn3s  ^Cisemp．＝2gsK）

        pH3 added HCI sonln．

       3

   一一一一一一一 NaOH O． ltnol dM        一 MEA O． lmol dm 3

 HCIを添加した化学反応を伴わない場合の吸収実験は，液 のpHを1，2，3および4の4水準に変えて行った。またア ルカリ水溶液の場合は，溶液の種類をNaOH，KOH，

Nar CO3 ， K2CO3 ， Na2 CO3 十 NaHCO3 ， NaOH i NarCO3 ，

MEA，DEAおよびTEA水溶液に変えてそれぞれO．03から

0．3moVdm3の所定濃度で行った。また水酸化ナトリウムーアミ

ン水溶液の場合は，NaOH十MEA，NaOH十DEAおよび NaOH＋TEA水溶液の組合せでそれぞれ0．1moYdm3の合 計濃度で行った。なお，何れの場合も液温は298K， CO2ガス

流量はL28 x 10   5m3／sの一定とした。

 試料水溶液中のCO2を十分除去した後に，液中にCO2ガ スを吹き込んだときの液のpHとCO2の相対濃度の経時変化 の一例をFig．3に示した。

 同図に見られるように，HC1を添加して液のpHを3に調整 した水溶液の場合は，CO2ガスの吹込みによる液のpH変化 は認められなかった。しかし，CO2の相対濃度は， CO2ガスの 吹込み開始直後から急激に上昇し，やがて実験開始後約 7000秒で飽和濃度に達した。

 一方，化学反応を伴うNaOH水溶液とMEA水溶液の場合 は，Fig．3に見られるように， co2ガスの吹込み開始時の液の pHはNaOH水溶液とMEA水溶液ではそれぞれ12．8と11．5 と異なったが，両者ともCO2ガスの吹込み開始直後から，凹凸 のある特徴的な傾向を示して低下し，やがてpH約7の一定 値を示した。またCO2濃度は，何れの場合も液のpHが9前 後から上昇を開始し，やがて飽和濃度に達した。しかし，pH9 から7の範囲におけるこの上昇は，MEAの方が緩やかであっ

た。

︵×︐一︶

ikr ＝＝ 2．4 ×lo−3sec i

  4   O 500 1000 1500

       t ／sec

Fig．4 Plots of ln｛1 一 x） vs．

   （pH3，V雷1．28x10 5m 3s ，i Te血p．謡298K）

 3．1．2化学反応を伴わない場合の吸収実験の検討

 化学反応を伴わない物理吸収の場合，液側境膜内の物質 移動を律速段階と仮定した吸収速度式は次式（5）で表される。

dLCO2i

   ＝＝ SkL（ICO27s 一tCO27）

 dt

（5）

ただし，Vは試料水溶液の体積を， Sは応急界面面積を， kL は液網膜物質移動係数を，［CO2］sは液中でのCO2の飽和濃 度をまた［CO2］は液中のCO2濃度を表す。

いま，ICO2JltcO27s＝xとして式（5）を解くと次式（6）が得られる。

in（LI 一 x） ＝一（SfV）kLt ^（6）

すなわち，ln（1−x）と時間tの間に直線関係のあることが 分かる。そこで，一例として液のpHが3の場合のin（i−x）

の値を時間tに対してプロットしたものをFig．4に示した。

 同図に見られるように，ln（1−x）の値と時間tの問には 良好な直線関係が認められた。またpHが1，2および4の溶 液の場合も同様に良好な直線関係が認められた。そこで，これ らの直線の傾きから見かけの吸収速度（S〆V）kしの値を求め たが，pHが1，2，3および4の場合，それぞれ2，43×

10−3，236×10  3，236×10−3および Q．43×10 su 3s 一i

とほぼ同じ値となり，このpH範囲では液側境膜内の物質移動 が律速段階である物理吸収であると考えられた。

 3．1．3化学反応を伴う場合の吸収実験の検討

 ナトリウム系水溶液におけるmass balanceの式は式（7）〜（9）

また電気的中性の式は式（10）で表される。7）。

津山高専紀要第40号 （1998）

14

12

賓10

8

s s  s s

  N  ．    ．    s     ．      一       s       s        N        s         ．          s          s       ．        N        s       s       N        s       N

 6  0 O．05 O．10 O．15

         【CO2堀 ／mo1 d血 3 Fig．5 Relaticnship between pH and ［CO2］T   （Temp．＝298K）

      一3         NaOH O． lrnol dm    一一．二＿．MEA O．1mo1血 3

O．15

0      5劉1      0      

．。鼾早?̲古8﹈

e

H，O ＝rr＋OH−

  Kw＝tH7・tOH 一1 CO，＋OH一＝HCO，一

  K，＝［HCO，一1／（ICO21tOH一］）

 ：t

 t

   _，邑

 o

  O 500 1000

      t lsec

Fig．6 Relationship between ［CO2］T and t   （V＝ 1．2sxlo  5m3 s  ，  Temp．＝298K）

   ＿．r，＿＿NaOH・O．1皿ol dm 3    一 一 d  MEA O．lmol dm 3

t

HCO，一＝COノー＋が

  ＆＝tCO，2 一7［lr］ ／ IHCO3  一］

rr＋ノ〉召＋＝OH一＋HCO，一＋2CO32一

（7）

（8）

（9）

（10）

ただし，298KでKw＝10一 4mo12／dm6， K1 ＝ IO 65dms／molまた

K2 ＝＝ 10 一  023moVdrn3である。

 また，アミンを添加した水溶液に：おけるmass balanceの式は 式（7）〜（9）以外に下式（11）および（12），またナトリウムとアミンを 考慮した電気的中性の式は式（13）で表される。

RalVH＋CO， ＝＝ R2NCOO一＋rr

  K，． ＝ tRalVCOO 一］trr］ ／ tRzlVH］tCO2］

 7 耀

雇鑑

 ﹂燃

R

（11）

（12）

rr十Na＋十R2AIH2

  ＝OH M＋HCO3一＋2CO32一＋R，iVCOO一 （13）

ただし，Kk、の値は， MEAの場合1．8 x lザ5またDEAの 場合2。5×10−6，K の値は， MEAの場合5．2×IO9，

DEAの場合1．67×IO9またTEAの場合1．26×10sdm3／mol

であることが報告されている（S，。したがって，上式を解くことによ

って液のpHと液中の全炭酸量［CO2］T，すなわちC（弛，

HCO3一， CO32 一およびR2NCOO  の合計量の関係が求まるこ とが分かる。これら両者の関係を求め，Fig．5に示した6

 同図に見られるように，NaOH水溶液およびMEA水溶液 の何れの場合も特徴的な凹凸のある曲線が得られ，Fig．3に 示した本実験での液のpH変化と傾向が良く似ていることが分 かる。そこで，実験中の所定時間tにおける液のpHから全炭 酸量を求め，それを時間tに対してプロットすることにより，

Fig．6を得た。

 同心に見られるように，CO2ガス吹き込み開始直後の約300 秒間の比較的短い期間では，ほぼ良好な直線関係が認められ ることが分かる。一方，この間のCO2濃度はほぼ零であること から，吸収されたCO2はHCO3一， CO32一あるいはR2NCOO  の形で存在すると考えられ，次の関係が成立する。

    （UTCO2LIT

   V 一  ＝＝SkifCO2］s （14）

     dt

 したがって，その傾きをCO2の飽和濃度［CO2］s＝3．28 x 10   2moVdm3で割ることによって見かけの吸収速度（S V）kしが 求まる。そのようにして求めた水酸化物系および炭酸化物系の 水溶液の場合の見かけの吸収速度をpHに対してプロットした ものをFig．7に示した。

 同図に見られるように，何れの溶液においても見かけの吸収 速度は，物理吸収より大きいことが分かる。また水酸化物系，

炭酸化物系の何れの場合も，pHの高い方が見かけの吸収速 度は大きいことが分かる。さらに同一pHの場合は，水酸化物 系より，炭酸化物系の方が見かけの吸収速度の大きいことが

xle3 10

8

で

 8 迎 6

g

の1＞

  4

2

………

      Physical absorption

r  8

遷6ゴ

のi＞ 4

2

MEA

  0   8 9． 10 11 12 13

      pH

Fig．7 Plots of （SIV）kL vs． pH

  O NaOH O．lmol dih 3 O NaOH o．03mol dni3   e NaoH o．3moi dm 3 A KoH o．irnoi dm 3   A KoH o．03moi dm 3 A KoH o．3moi dm 3   V NileCQi O．lmol dm 30 KleCQs o．lmol dme3

  ロN・2CO、 O，05m・1血流M｛cqα05m・1面3   ■N・、CO、・O．08m・1 d㎡亀N・HCqO．02皿・1面3 分かる。また同様に，NaOH水溶液およびアミン水溶液の場合 の見かけの吸収速度を溶液の種類に対してプロットしたものを Fig．8に示した。

 同図に見られるように，濃度が一定の場合には見かけの吸 収速度はNaOH水溶液よりもNaOH＋アミン水溶液の方が，

さらにはアミン水溶液の方が大きいことが分かる。

3、2002ガスの放散実験  3．2．1放散実験結果

 アルカリ水溶液からのCO2ガスの放散実験とともにHCIを 添加レてpHを調整した水溶液からの放散実験も行った。 HC1 を添加した化学反応を伴わない場合の放散実験は，液のpH を1，2，3および4の4水準に変えて行った。またアルカリ 水溶液の場合は，溶液の種類をNaOH，KOH，K2CO3，

Na2CO3十NaHCO3，NaOH十NarCO3，MEA，DEAおよ

びTEA水溶液に変えてそれぞれ0．03から0．3moVdm3の所 定濃度で行った。また水酸化ナトリウムーアミン水溶液の場合

はNaOH十MEA，NaOH十DEAおよびNaOH十TEA水

溶液の組合せでそれぞれO．1moYdm3の合計濃度で行った。

なお，何れの場合も液温は298K，N2ガス流量は2．41×

10−5m3／sの一定とした。

 吸収実験で試料水溶液のCO2濃度が十分飽和に達した後 に，液中にN2ガスを吹き込んだときの液のpHとCO2の相対

｝一 一 一 一 一 一

7副一二

︸ 職一 一 一 一

｝ 一 61｝

一

αo

廿

伽卿    ONaO恥01 d皿玉3①，10      0．05

    ロ 

A血嫁血01dm  O       O．①5   Fig．8 Plots of（S！V）kL vs。 solutiαn電ype

 00エ 0

濃度の経時変化の一例をFig．9に示す。

 同図に見られるように，HC1を添加して液のpHを3に調節 した溶液の場合は，N2ガスの吹込みによる液のpH変化は認 められなかった。しかし，CO2の相対濃度は， N2ガスの吹込 み開始直後から急激に減少し，約1000秒からほぼ一定値を 示し，零に近づいた。一方，化学反応を伴うNaOH水溶液と MEA水溶液の場合は， Fig．9に見られるように，液のpHは両 者ともN2ガスの吹込みとともに徐々に上昇したが， CO2濃度 はpH3の溶液とほぼ同様に減少し，やがて零に近づいた。

 3．22化学反応を伴わない場合の放散実験の検討  化学反応を伴わない放散の場合，境膜内の物質移動を律 速段階と仮定した放散速度式は次式（15）で表される。

   dlCO21

一 V  ＝ Sk ilCO27    dt

（15）

14

類  7 禽

  0

  1．0ざ

蓉α・

9

o

＿＿一凸一一 髄，乳陶一一繍麟鴫亀一

s s

 s

＼

o 500

t ／ sec

1000

H魯9齊ﾞ難搬謙艦躍畏）byN2

       pH3 added HCI soln．

      一一一一一  NaOH O．lmol dm 3           一 MEA o．lmoz dm 3

津山高専紀要 第40号  （1998）

O．8

 O．6

謹s v： O．4

s2

 02

   oNaOH加。1 dthSOユ0         α05

A血。加。1山丘30      α05

 Fig．11 1！lots of ［CO2］1［CO2］ s vs． solution type

      TEA       t．．一

      の一 m

        ／ノト

      DEA

     ／

         ．A一一一一一一一一一一一一一一一一 i T／LII 2：．：．：．：：；［：；一一一・一一 A

X 一r Physical desorption

       ／

   O 500 1000 1500

      t ／sec Fig．10 Plots of ln x vs． t

   （V ＝2．41xlo一 5rn 3s 一，i Temp． ＝298K）

   一一一・一 pH3 added HCI soln．

   ． NaOH O．lmol dtn−3    一←班EA O．1mo1血i3

 00工 0

 下図に見られるように，NaOH水溶液よりアミン水溶液の方 がCO2の相対濃度が高値で直線から外れることが分かる。こ れはNaOH水溶液の場合は式（8）のCO2を生成する左向きの 反応が，またアミン水溶液の場合は式（11）のCO2を生成する 左向きの反応が放散速度と比較して無視できない程度に速い ため，直線から外れ，直線上の値より高値を示したものと考えら れる。直線から早く外れて，高値を示す方がCO2の生成速度 が大きく，したがって境膜内の物質移動速度も大きくなり，放散 速度も大きくなる。このことからアミン水溶液の方がNaOH水溶 液より放散速度の大きいことが分かる。

4．結 言 いま，tcO2］IICO2］s二xとして式（15）を解くと次式（16）が得られ

る。

ln x ＝ 一（S／V）le  t （16）

すなわちlnxと時間tの問には吸収の場合と同様に，直線関 係のあることが分かる。そこで，一例としてpH3の場合のlnxの 値を時間tに対してプロットしたものをFig．10に示した。

 同図に見られるように，lnxの値と時間tとの問には終始良 好な直線関係が認められた。またこのような直線関係はpHが 1，2および4の溶液の場合も同図とほぼ同様に認められた。

そこで，これらの直線の傾きから見かけの放散速度（S〈りk の値

を求めたが，pHが1，2，3および4の場合，それぞれ 4．21×10−3，4．46×10−3，4．49×IO aおよび4．59×

10−3s  1とほぼ同じ値となり，このpH範囲では境膜内の物質 移動が律速段階である放散と考えられた。

 3．2．3化学反応を伴う場合の放散実験の検討

 NaOH水溶液およびMEA水溶液の場合についても式（16）

で求めたlnxの値を時間tに対してプロソトしたものをFLig．10 に併せて示した。

 ．同図に見られるように，NaOHの場合は約600秒から，また MEAの場合は約400秒から直線から外れることが分かる。そ こで，これらの直線から外れたCO2の相対濃度の値を溶液の 種類に対してプロソトすることにより，Fig．11を得た。

 本研究ではガラス製垂直上向きノズルを通じて各種水溶液 中にCO2ガスおよびN2ガスを吹き込み，ガス吹込み途上の液 のpHと子中のCO2濃度の同時測定を行うことにより， CO2ガ スの吸収速度および放散速度の関係について実験的検討を 行い，以下に示す結果を得た。

（1）HCIを添加して液のpHを1から4に調整した溶液への  CO2ガスの吸収実験では， CO2ガスの吹込みによる液の  pH変化は認められなかったが， CO2の相対濃度は吹込み  開始直後から急激に上昇し，やがて飽和濃度に達した。

（2）液のpHが1か月4の化学反応を伴わない吸収の場合，

 二二境膜内の物質移動を律速段階と仮定して求めた見かけ  の吸収速度（S〈「）kしの値は， pHが1から4の範囲では  約2．4×10−3s−1となった。

（3）化学反応を伴うNaOH水溶液とMEA水溶液へのCO2ガ  スの吸収実験では，両者ともCO2ガスの吹込み開始直後か  らの液のpHは凹凸のある特徴的な傾向を示した。またCO2  の相対濃度は，何れの場合も液のpHが9前後まで低下す  ると上昇を開始し，やがて飽和濃度に達した。

（4）NaOH水溶液およびMEA水溶液についてmass balance  の式と電気的中性の式より求めた液のpHと全炭酸量の関  係と本実験での液のpHの経時変化とは傾向が良く似てい  た。また時間に対する全炭酸量のプロットは，CO2ガス吹込  み開始直後の約300秒間の比較的短い期間では，ほぼ良

 好な直線関係が認められ，その傾きより見かけの吸収速度  を得た。アルカリ水溶液における見かけの吸収速度は，物理  吸収のそれより大きく，また水酸化物系，炭酸化物系の何れ  の場合も，pHの高い方が見かけの吸収速度は大きく，さら  に同一pHの場合は，水酸化物系より，炭酸化物系の方が  大きくなった。一方，濃度一定の場合の見かけの吸収速度  は，NaOH水溶液よりもNaOH＋アミン水溶液の方が，さら  にはアミン水溶液の方が大きくなった。

（5）化学反応を伴わない場合の放散実験では，N2ガスの吹  込みによる液のpH変化は認められなかったが， CO2の相  対濃度は吹込み開始直後から急激に減少し，零に近づい

 た。

（6）化学反応を伴わない放散の場合，境膜内の物質移動を律  速段階と仮定すると，時間と液中のCO2の相対濃度の対数  値の間には良好な直線関係が成立した。またその直線の勾  配から求めた見かけの放散速度（S〆V）k の値は，pHが1か  ら4の範囲では約4．5×鱒一3s  1となった。

（7）化学反応を伴う場合の放散実験では，液のpHはNaOH  およびMEA水溶液ともN2ガスの吹込みとともに上昇した  が，CO2濃度はpH3の溶液とほぼ同様に減少し，やがて零  に近づいた。

（8）化学反応を伴う場合の放散の場合，境膜内の物質移動を  律速段階と仮定した時間と液温のCO2の相対濃度の対数  値のプロットにおいて，NaOH水溶液よりMEA水溶液の方  がCO2の相対濃度が高値で直線から外れた。これはCO2

を生成する反応が，放散速度と比較して無視できない程度 に速いため，そのような直線から外れ，直線上の値より高値 を示したものと考えられた。その直線上の値より早く高値を示 す方がCO2の生成速度が大きく，したがって境膜内の物質 移動速度も大きくなることから放散速度も大きくなる。このこと からアミン水溶液の方が水酸化ナトリウム水溶液より放散速 度の大きいことが分かった。

文 献

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