JPH0534325A - 吸着剤の吸着能の測定方法 - Google Patents
吸着剤の吸着能の測定方法Info
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- JPH0534325A JPH0534325A JP18791391A JP18791391A JPH0534325A JP H0534325 A JPH0534325 A JP H0534325A JP 18791391 A JP18791391 A JP 18791391A JP 18791391 A JP18791391 A JP 18791391A JP H0534325 A JPH0534325 A JP H0534325A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 少量の試料物質を使用して簡便に吸着等温線
が得られ、しかも平衡脱着法やラングミュア式が適用で
きない系にも利用できる吸着能の測定方法を得る。 【構成】 ∂Ｃ／∂Ｚ＋∂Ｑ／∂Ｔ＝０ ∂Ｑ／∂Ｔ＝Ｃ−Ｃ* Ｑ＝Ｃ／｛Ｃt（１−ｒt）＋ｒt｝1/t 〔但し、ａ：低濃度直線領域の吸着平衡関係を表す係
数、ｃ：濃度、ｃ0：試料濃度、Ｃ*：ｑに対する平衡濃
度、ｑ：吸着量、ｑ0：ｃ0に対する平衡吸着量、Ｋｆａ
ｖ：総括物質移動係数、ｚ：カラム長さ、ｕ0：線速
度、ｔ′：時間、εb：空隙率、ρb：充填密度。Ｃ＝ｃ
／ｃ0、Ｑ＝ｑ／ｑ0、Ｚ＝Ｋｆａｖ（ｚ／ｕ0）、β＝
ｑ0／ｃ0、Ｔ＝（ｔ′−εbｚ／ｕ0）Ｋｆａｖ／β
ρb、ｒ＝β／ａ、初期条件：Ｔ＝０、Ｃ＝１−ｅｘｐ
（−Ｚ）〕上記式を用いて、パルス応答曲線からａおよ
びＫｆａｖを求めてＺを得、脱着曲線からｑ0を求めて
ｒを得、さらに脱着曲線のカーブフィッティングまたは
Ｔ＝Ｚの傾きからｔを決定して吸着等温線を得る。
が得られ、しかも平衡脱着法やラングミュア式が適用で
きない系にも利用できる吸着能の測定方法を得る。 【構成】 ∂Ｃ／∂Ｚ＋∂Ｑ／∂Ｔ＝０ ∂Ｑ／∂Ｔ＝Ｃ−Ｃ* Ｑ＝Ｃ／｛Ｃt（１−ｒt）＋ｒt｝1/t 〔但し、ａ：低濃度直線領域の吸着平衡関係を表す係
数、ｃ：濃度、ｃ0：試料濃度、Ｃ*：ｑに対する平衡濃
度、ｑ：吸着量、ｑ0：ｃ0に対する平衡吸着量、Ｋｆａ
ｖ：総括物質移動係数、ｚ：カラム長さ、ｕ0：線速
度、ｔ′：時間、εb：空隙率、ρb：充填密度。Ｃ＝ｃ
／ｃ0、Ｑ＝ｑ／ｑ0、Ｚ＝Ｋｆａｖ（ｚ／ｕ0）、β＝
ｑ0／ｃ0、Ｔ＝（ｔ′−εbｚ／ｕ0）Ｋｆａｖ／β
ρb、ｒ＝β／ａ、初期条件：Ｔ＝０、Ｃ＝１−ｅｘｐ
（−Ｚ）〕上記式を用いて、パルス応答曲線からａおよ
びＫｆａｖを求めてＺを得、脱着曲線からｑ0を求めて
ｒを得、さらに脱着曲線のカーブフィッティングまたは
Ｔ＝Ｚの傾きからｔを決定して吸着等温線を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、少量の試料物質を使
用して実測されたデータに基づいて、吸着等温線を求め
ることにより、吸着剤の吸着能を測定する方法に関する
ものである。
用して実測されたデータに基づいて、吸着等温線を求め
ることにより、吸着剤の吸着能を測定する方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、物質を吸着剤により吸着分離する
方法において、吸着分離の条件設定等の目的で、吸着等
温線を求めることにより、吸着剤に対する吸着物質の吸
着能を測定することが行われている。
方法において、吸着分離の条件設定等の目的で、吸着等
温線を求めることにより、吸着剤に対する吸着物質の吸
着能を測定することが行われている。
【０００３】例えば特開昭５８−１９１９９９号では、
測定された吸着等温線より、近似する関数式のヘンリー
定数やラングミュア定数を求めて動的吸着能を得てい
る。また特開平２−２２７６６４号では、単一成分毎
に、例えば負荷量を変化させたクロマトグラムの頂点よ
りラングミュア式のパラメータを決定する等の一般的な
方法により求めた吸着平衡式を用いて、拡散、物質移動
に関するパラメータを得、その単一成分毎のパラメータ
に基づいて複数成分の溶出挙動を予測している。
測定された吸着等温線より、近似する関数式のヘンリー
定数やラングミュア定数を求めて動的吸着能を得てい
る。また特開平２−２２７６６４号では、単一成分毎
に、例えば負荷量を変化させたクロマトグラムの頂点よ
りラングミュア式のパラメータを決定する等の一般的な
方法により求めた吸着平衡式を用いて、拡散、物質移動
に関するパラメータを得、その単一成分毎のパラメータ
に基づいて複数成分の溶出挙動を予測している。
【０００４】液相吸着系における吸着等温線の測定は、
主に回分法やカラムを用いる流通式の破過、脱着法（以
下、流通法と称す）によって行われている。しかしこの
方法では試料濃度を変えての繰返実験が必要で、煩雑な
実験操作と多大の労力を必要とする。さらに吸着等温線
の正確さを向上させるためには、できるだけ数多くの実
測データを得なければならず、多量の試料物質を必要と
する。このため医薬品や生理活性物質などの高付加価値
物質を取扱う場合には、回分法や流通法などの従来法を
適用することは困難である場合が多い。このため、少量
の試料を用い、極少数の実測データに基づいて、吸着等
温線を効率良く簡便に求めることのできる方法が求めら
れている。
主に回分法やカラムを用いる流通式の破過、脱着法（以
下、流通法と称す）によって行われている。しかしこの
方法では試料濃度を変えての繰返実験が必要で、煩雑な
実験操作と多大の労力を必要とする。さらに吸着等温線
の正確さを向上させるためには、できるだけ数多くの実
測データを得なければならず、多量の試料物質を必要と
する。このため医薬品や生理活性物質などの高付加価値
物質を取扱う場合には、回分法や流通法などの従来法を
適用することは困難である場合が多い。このため、少量
の試料を用い、極少数の実測データに基づいて、吸着等
温線を効率良く簡便に求めることのできる方法が求めら
れている。
【０００５】従来、吸着等温線の簡易測定方法として、
吸着速度の影響を無視してカラム内における吸着質の平
衡状態での脱着を仮定し、脱着曲線を解析して吸着量を
求め、この吸着量より吸着等温線を求める平衡脱着法が
提案されている。しかし、この平衡脱着法により吸着等
温線が正確に推定できる条件は明らかでなく、適用でき
ない場合が存在する。平衡脱着法と同様に、カラム内に
おける吸脱着平衡状態を仮定し、数個（２つ以上）の過
負荷条件下におけるクロマトグラムからラングミュア式
の係数を求める方法も提案されている。しかしこの方法
でも、カラム軸方向の混合拡散を無視している。さら
に、固定層における破過、脱着曲線の吸着帯の幅より、
ラングミュア式の各係数を求める方法も提案されてい
る。ラングミュア式はフロインドリッヒ式とともに、２
つの係数を持つ代表的な吸着等温線である。しかしラン
グミュア式によりその吸着平衡関係を表現できない吸着
系もあり、このような場合には上記の２つの方法は適用
できない。
吸着速度の影響を無視してカラム内における吸着質の平
衡状態での脱着を仮定し、脱着曲線を解析して吸着量を
求め、この吸着量より吸着等温線を求める平衡脱着法が
提案されている。しかし、この平衡脱着法により吸着等
温線が正確に推定できる条件は明らかでなく、適用でき
ない場合が存在する。平衡脱着法と同様に、カラム内に
おける吸脱着平衡状態を仮定し、数個（２つ以上）の過
負荷条件下におけるクロマトグラムからラングミュア式
の係数を求める方法も提案されている。しかしこの方法
でも、カラム軸方向の混合拡散を無視している。さら
に、固定層における破過、脱着曲線の吸着帯の幅より、
ラングミュア式の各係数を求める方法も提案されてい
る。ラングミュア式はフロインドリッヒ式とともに、２
つの係数を持つ代表的な吸着等温線である。しかしラン
グミュア式によりその吸着平衡関係を表現できない吸着
系もあり、このような場合には上記の２つの方法は適用
できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような問題点を解決するため、多量の試料物質を使用
することなく、簡易かつ正確に汎用性の高い吸着等温線
を求めることができ、これにより正確に吸着剤の吸着能
を測定できる方法を提案することである。
のような問題点を解決するため、多量の試料物質を使用
することなく、簡易かつ正確に汎用性の高い吸着等温線
を求めることができ、これにより正確に吸着剤の吸着能
を測定できる方法を提案することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、次の吸着剤の
吸着能の測定方法である。
吸着能の測定方法である。
【０００８】（１）下記物質収支式（１）、吸着速度式
（２）、および吸着平衡式（３）を用いて求めた吸着等
温線により吸着剤の吸着能を測定する方法であって、前
記吸着剤を充填したカラムに、試料物質を一定温度およ
び一定移動相流速下にパルス注入して、パルス応答曲線
を測定し、この曲線からａおよびＫｆａｖを求めてＺを
算出する工程、前記カラムに濃度ｃ0の試料溶液を通液
して破過させる工程、破過後のカラムの入口から移動相
を送液し、カラム内の吸着剤に吸着されている試料物質
を溶離させて脱着曲線を求め、この脱着曲線から濃度ｃ
0に対する平衡吸着量ｑ0を求めてβを算出し、さらにこ
のβと前記ａとからｒを算出する工程、前記ｒおよびＺ
を用いて前記脱着曲線の形状を最も良く表現するように
ｔを決定する工程、前記ｒおよびｔを用いて吸着等温線
を求める工程を含むことを特徴とする吸着剤の吸着能の
測定方法。 ------------（カーブフィッティング法と称す）
（２）、および吸着平衡式（３）を用いて求めた吸着等
温線により吸着剤の吸着能を測定する方法であって、前
記吸着剤を充填したカラムに、試料物質を一定温度およ
び一定移動相流速下にパルス注入して、パルス応答曲線
を測定し、この曲線からａおよびＫｆａｖを求めてＺを
算出する工程、前記カラムに濃度ｃ0の試料溶液を通液
して破過させる工程、破過後のカラムの入口から移動相
を送液し、カラム内の吸着剤に吸着されている試料物質
を溶離させて脱着曲線を求め、この脱着曲線から濃度ｃ
0に対する平衡吸着量ｑ0を求めてβを算出し、さらにこ
のβと前記ａとからｒを算出する工程、前記ｒおよびＺ
を用いて前記脱着曲線の形状を最も良く表現するように
ｔを決定する工程、前記ｒおよびｔを用いて吸着等温線
を求める工程を含むことを特徴とする吸着剤の吸着能の
測定方法。 ------------（カーブフィッティング法と称す）
【０００９】（２）下記物質収支式（１）、吸着速度式
（２）、および吸着平衡式（３）を用いて求めた吸着等
温線により吸着剤の吸着能を測定する方法であって、前
記吸着剤を充填したカラムに、試料物質を一定温度およ
び一定移動相流速下にパルス注入して、パルス応答曲線
を測定し、この曲線からａおよびＫｆａｖを求めてＺを
算出する工程、前記カラムに濃度ｃ0の試料溶液を通液
して破過させる工程、破過後のカラムの入口から移動相
を送液し、カラム内の吸着剤に吸着されている試料物質
を溶離させて脱着曲線を求め、この脱着曲線から濃度ｃ
0に対する平衡吸着量ｑ0を求めてβを算出し、さらにこ
のβと前記ａとからｒを算出する工程、前記脱着曲線の
Ｔ＝Ｚにおける傾きを求め、前記工程で求められたｒの
値におけるｔをパラメータとした傾きの絶対値とＺとの
関係線図からｔを決定する工程、前記ｒおよびｔを用い
て吸着等温線を求める工程を含むことを特徴とする吸着
剤の吸着能の測定方法。 ------------（傾斜法と称す）
（２）、および吸着平衡式（３）を用いて求めた吸着等
温線により吸着剤の吸着能を測定する方法であって、前
記吸着剤を充填したカラムに、試料物質を一定温度およ
び一定移動相流速下にパルス注入して、パルス応答曲線
を測定し、この曲線からａおよびＫｆａｖを求めてＺを
算出する工程、前記カラムに濃度ｃ0の試料溶液を通液
して破過させる工程、破過後のカラムの入口から移動相
を送液し、カラム内の吸着剤に吸着されている試料物質
を溶離させて脱着曲線を求め、この脱着曲線から濃度ｃ
0に対する平衡吸着量ｑ0を求めてβを算出し、さらにこ
のβと前記ａとからｒを算出する工程、前記脱着曲線の
Ｔ＝Ｚにおける傾きを求め、前記工程で求められたｒの
値におけるｔをパラメータとした傾きの絶対値とＺとの
関係線図からｔを決定する工程、前記ｒおよびｔを用い
て吸着等温線を求める工程を含むことを特徴とする吸着
剤の吸着能の測定方法。 ------------（傾斜法と称す）
【００１０】
∂Ｃ／∂Ｚ＋∂Ｑ／∂Ｔ＝０ …（１）
∂Ｑ／∂Ｔ＝Ｃ−Ｃ* …（２）
Ｑ＝Ｃ／｛Ｃt（１−ｒt）＋ｒt｝1/t …（３）
ただし、ａ：低濃度直線領域の吸着平衡関係を表す係数
ｃ：濃度
ｃ0：試料濃度
Ｃ*：ｑに対する平衡濃度
ｑ：吸着量
ｑ0：ｃ0に対する平衡吸着量
Ｋｆａｖ：総括物質移動係数
ｚ：カラム長さ
ｕ0：線速度
ｔ′：時間
εb：空隙率
ρb：充填密度
Ｃ＝ｃ／ｃ0
Ｑ＝ｑ／ｑ0
Ｚ＝Ｋｆａｖ（ｚ／ｕ0）
β＝ｑ0／ｃ0
Ｔ＝（ｔ′−εbｚ／ｕ0）Ｋｆａｖ／βρb
ｒ＝β／ａ
初期条件：Ｔ＝０、Ｃ＝１−ｅｘｐ（−Ｚ）
【００１１】本発明の吸着剤の吸着能の測定方法は、液
相吸着、気相吸着のいずれについても適用可能であり、
試料物質および吸着剤としては特に限定されない。
相吸着、気相吸着のいずれについても適用可能であり、
試料物質および吸着剤としては特に限定されない。
【００１２】本発明においては、吸着等温式として汎用
性の高いＴｏｔｈ式｛ｑ＝ａｂｃ／（ｂ＋ｃt）1/t｝を
用いる。Ｔｏｔｈ式には３つの係数が含まれており、広
い濃度範囲における吸着平衡関係を表現することができ
る。なお、ｔ＝１のとき、Ｔｏｔｈ式はラングミュア式
となる。このようなＴｏｔｈ式を、分離係数ｒを用いて
無次元化して前記（３）式を導く。そしてこの式（３）
および吸着速度の影響を考慮した吸着速度式（２）、さ
らに物質収支式（１）を用いて実測データを解析するこ
とにより吸着等温線を求める。
性の高いＴｏｔｈ式｛ｑ＝ａｂｃ／（ｂ＋ｃt）1/t｝を
用いる。Ｔｏｔｈ式には３つの係数が含まれており、広
い濃度範囲における吸着平衡関係を表現することができ
る。なお、ｔ＝１のとき、Ｔｏｔｈ式はラングミュア式
となる。このようなＴｏｔｈ式を、分離係数ｒを用いて
無次元化して前記（３）式を導く。そしてこの式（３）
および吸着速度の影響を考慮した吸着速度式（２）、さ
らに物質収支式（１）を用いて実測データを解析するこ
とにより吸着等温線を求める。
【００１３】カーブフィッティング法および傾斜法の各
方法の場合とも、前記式により実測データを解析するに
当たり、まず低濃度直線領域の吸着平衡関係を表す係数
ａ、および総括物質移動係数Ｋｆａｖを求め、無次元数
Ｚを算出する。この場合、カラム長さｚのカラムに吸着
剤を充填し、移動相を線速度ｕ0で送液して安定化させ
る。ここで充填された吸着剤は空隙率εb、充填密度ρb
とし、カラム温度および移動相を一定に保つ。この状態
で試料物質をパルス注入して、カラム出口に接続した検
出器等により、パルス応答曲線を測定する。そして例え
ば得られた曲線をモーメント解析し、１次の絶対モーメ
ントより係数ａを、２次中央モーメントより総括物質移
動係数Ｋｆａｖを求める。このａおよびＫｆａｖを用い
て無次元数Ｚを算出する。
方法の場合とも、前記式により実測データを解析するに
当たり、まず低濃度直線領域の吸着平衡関係を表す係数
ａ、および総括物質移動係数Ｋｆａｖを求め、無次元数
Ｚを算出する。この場合、カラム長さｚのカラムに吸着
剤を充填し、移動相を線速度ｕ0で送液して安定化させ
る。ここで充填された吸着剤は空隙率εb、充填密度ρb
とし、カラム温度および移動相を一定に保つ。この状態
で試料物質をパルス注入して、カラム出口に接続した検
出器等により、パルス応答曲線を測定する。そして例え
ば得られた曲線をモーメント解析し、１次の絶対モーメ
ントより係数ａを、２次中央モーメントより総括物質移
動係数Ｋｆａｖを求める。このａおよびＫｆａｖを用い
て無次元数Ｚを算出する。
【００１４】次に濃度ｃ0の試料溶液をカラムに通液し
て、破過させる。そして破過後のカラムに移動相を通液
して吸着剤に吸着されている試料物質を溶離させ、脱着
曲線を実測する。この脱着曲線から積分等により常法に
したがってｃ0に対する平衡吸着量ｑ0を求める。このｑ
0より無次元数βを算出し、さらにこのβと先に求めた
ａから無次元数ｒを算出する。
て、破過させる。そして破過後のカラムに移動相を通液
して吸着剤に吸着されている試料物質を溶離させ、脱着
曲線を実測する。この脱着曲線から積分等により常法に
したがってｃ0に対する平衡吸着量ｑ0を求める。このｑ
0より無次元数βを算出し、さらにこのβと先に求めた
ａから無次元数ｒを算出する。
【００１５】次に、カーブフィッティング法の場合、算
出されたｒおよびＺを用いて、脱着曲線の形状を最も良
く表現できるｔを決定する。この場合、ｒおよびＺに基
づき上記（１）〜（３）式を用いたデータ処理を行い、
ｔを代入して得られた曲線が実測された脱着曲線を最も
良く表すとき、その値をｔと決定する。
出されたｒおよびＺを用いて、脱着曲線の形状を最も良
く表現できるｔを決定する。この場合、ｒおよびＺに基
づき上記（１）〜（３）式を用いたデータ処理を行い、
ｔを代入して得られた曲線が実測された脱着曲線を最も
良く表すとき、その値をｔと決定する。
【００１６】傾斜法の場合、実測された脱着曲線のＴ＝
Ｚのときの傾きを読取る。一方、前工程で求められたｒ
の値におけるｔをパラメータとした傾きの絶対値 ｜ｄＣ／ｄＴ｜T=Z とＺとの関係線図を予め作成しておく。そして関係線図
を用いて、前記脱着曲線から読取ったＴ＝Ｚにおける傾
きの絶対値およびＺより、ｔを決定する。
Ｚのときの傾きを読取る。一方、前工程で求められたｒ
の値におけるｔをパラメータとした傾きの絶対値 ｜ｄＣ／ｄＴ｜T=Z とＺとの関係線図を予め作成しておく。そして関係線図
を用いて、前記脱着曲線から読取ったＴ＝Ｚにおける傾
きの絶対値およびＺより、ｔを決定する。
【００１７】本発明では、このようにしてカーブフィッ
ティング法または傾斜法によりｔを決定した後、このｔ
およびｒを上記式（３）に代入して吸着等温線を得る。
この場合、ｂ＝ｃ0β／（ａt−βt）1/tとして、無次元
化しないｑ＝ａｂｃ／（ｂ＋ｃt）1/tとしてもよい。そ
して、この吸着等温線により吸着剤の吸着能を測定す
る。
ティング法または傾斜法によりｔを決定した後、このｔ
およびｒを上記式（３）に代入して吸着等温線を得る。
この場合、ｂ＝ｃ0β／（ａt−βt）1/tとして、無次元
化しないｑ＝ａｂｃ／（ｂ＋ｃt）1/tとしてもよい。そ
して、この吸着等温線により吸着剤の吸着能を測定す
る。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。オクタデシルシリル化シリカゲル吸着系
高速液体クロマトグラフィ用充てん剤として最も一般的
に使用されている逆相系充てん剤であるオクタデシルシ
リル化シリカゲル（ＯＤＳ）を吸着剤とし、メタノール
／水混合溶液（５０／５０〜７０／３０容量比）を移動
相とする逆相クロマトグラフィ系において、ｐ−ｔｅｒ
ｔ−オクチルフェノール（ＰＴＯＰ）、ｐ−ｔｅｒｔ−
ブチルフェノール（ＰＴＢＰ）および１−ナフトールの
２５℃における吸着能を測定した。
に使用されている逆相系充てん剤であるオクタデシルシ
リル化シリカゲル（ＯＤＳ）を吸着剤とし、メタノール
／水混合溶液（５０／５０〜７０／３０容量比）を移動
相とする逆相クロマトグラフィ系において、ｐ−ｔｅｒ
ｔ−オクチルフェノール（ＰＴＯＰ）、ｐ−ｔｅｒｔ−
ブチルフェノール（ＰＴＢＰ）および１−ナフトールの
２５℃における吸着能を測定した。
【００１９】活性炭素繊維吸着系
活性炭素繊維（ＡＣＦ）Ａ−１５（大阪ガス（株）製、
商品名）を吸着剤とし、水を移動相とする系において、
エタノールおよびＤ−グルコース水溶液の２５℃におけ
る吸着能を測定した。
商品名）を吸着剤とし、水を移動相とする系において、
エタノールおよびＤ−グルコース水溶液の２５℃におけ
る吸着能を測定した。
【００２０】合成吸着樹脂吸着系
合成吸着樹脂であるスチレン−ジビニルベンゼン共重合
体ＨＰ２０ＳＳ（三菱化成（株）製、商標）を吸着剤と
し、メタノール／水混合溶液（８５／１５容量比）を移
動相とする液相吸着系において、ＰＴＯＰの２５℃にお
ける吸着能を測定した。
体ＨＰ２０ＳＳ（三菱化成（株）製、商標）を吸着剤と
し、メタノール／水混合溶液（８５／１５容量比）を移
動相とする液相吸着系において、ＰＴＯＰの２５℃にお
ける吸着能を測定した。
【００２１】参考例（方法０）
上記の各吸着系において、従来法である流通法により、
試料濃度を変えて繰返実験を行い、吸着等温線を求め
た。得られた吸着等温線から求めたＴｏｔｈ式の係数
ａ、ｂ、ｔを表１〜２に示し、ＡＣＦ吸着系におけるエ
タノールの吸着等温線を図１に示す。
試料濃度を変えて繰返実験を行い、吸着等温線を求め
た。得られた吸着等温線から求めたＴｏｔｈ式の係数
ａ、ｂ、ｔを表１〜２に示し、ＡＣＦ吸着系におけるエ
タノールの吸着等温線を図１に示す。
【００２２】比較例（方法１）
上記の各吸着系において、平衡脱着法により吸着等温線
を求めた。この場合、一定濃度ｃ0の試料をカラムに通
液し、破過後、移動相を通液して脱着曲線を実測した。
そして脱着曲線の積分により求めたｑ0から所定濃度ｃ
以上の濃度の積分量を減じた値をその濃度ｃの吸着量ｑ
として求めた。これをプロットして得た吸着等温線から
求めたＴｏｔｈ式の係数ａ、ｂ、ｔを表１〜２に示し、
ＡＣＦ吸着系におけるエタノールの吸着等温線を図１に
示す。
を求めた。この場合、一定濃度ｃ0の試料をカラムに通
液し、破過後、移動相を通液して脱着曲線を実測した。
そして脱着曲線の積分により求めたｑ0から所定濃度ｃ
以上の濃度の積分量を減じた値をその濃度ｃの吸着量ｑ
として求めた。これをプロットして得た吸着等温線から
求めたＴｏｔｈ式の係数ａ、ｂ、ｔを表１〜２に示し、
ＡＣＦ吸着系におけるエタノールの吸着等温線を図１に
示す。
【００２３】実施例１（方法２）
上記の各吸着系において、カーブフィッティング法によ
り吸着等温線を求めた。この場合、まず試料物質を２５
℃で移動相の一定流速下にパルス注入してパルス応答曲
線を測定し、このパルス応答曲線よりａおよびＫｆａｖ
を求めて、Ｚを算出した。次に一定濃度ｃ0の試料溶液
を通液して破過させ、その後移動相により溶離させて、
脱着曲線を求めた。この脱着曲線よりｑ0を求めてβお
よびｒを算出した。
り吸着等温線を求めた。この場合、まず試料物質を２５
℃で移動相の一定流速下にパルス注入してパルス応答曲
線を測定し、このパルス応答曲線よりａおよびＫｆａｖ
を求めて、Ｚを算出した。次に一定濃度ｃ0の試料溶液
を通液して破過させ、その後移動相により溶離させて、
脱着曲線を求めた。この脱着曲線よりｑ0を求めてβお
よびｒを算出した。
【００２４】一方、得られたｒの値におけるｔをパラメ
ータとしたＴ／ＺとＣの関係線図を作成し、この関係線
図に前記脱着曲線を照合して、ｔを決定した。図２はｒ
＝０．５の場合のＴ／ＺとＣの関係線図である。これは
前記ｒおよびＺに基づいて、演算装置でデータ処理して
得た図の一例である。ここで例えばｔ＝０．６の曲線が
実測された脱着曲線を最も良く表現するならば、ｔ＝
０．６と決定した。
ータとしたＴ／ＺとＣの関係線図を作成し、この関係線
図に前記脱着曲線を照合して、ｔを決定した。図２はｒ
＝０．５の場合のＴ／ＺとＣの関係線図である。これは
前記ｒおよびＺに基づいて、演算装置でデータ処理して
得た図の一例である。ここで例えばｔ＝０．６の曲線が
実測された脱着曲線を最も良く表現するならば、ｔ＝
０．６と決定した。
【００２５】ｒ＝０．５の場合の図２に対応したｔをパ
ラメータとする吸着等温線は図３に示す通りであり、ｔ
＝０．６の曲線を求める吸着等温線とした。またＴ／Ｚ
とＣの関係線図を作成せずに、図４に示すように実測さ
れた脱着時の各測定点を最も良く表すｔを演算装置で算
出する方法も採用した。上記ｒ、Ｚ、ａ、ｔおよび算出
したＴｏｔｈ式の係数ｂを表１〜２に示し、ＡＣＦ吸着
系におけるエタノールの吸着等温線を図１に示す。
ラメータとする吸着等温線は図３に示す通りであり、ｔ
＝０．６の曲線を求める吸着等温線とした。またＴ／Ｚ
とＣの関係線図を作成せずに、図４に示すように実測さ
れた脱着時の各測定点を最も良く表すｔを演算装置で算
出する方法も採用した。上記ｒ、Ｚ、ａ、ｔおよび算出
したＴｏｔｈ式の係数ｂを表１〜２に示し、ＡＣＦ吸着
系におけるエタノールの吸着等温線を図１に示す。
【００２６】実施例２（方法３）
上記の各吸着系において、傾斜法により吸着等温線を求
めた。この場合実施例１と同様にして、パルス応答曲線
および脱着曲線を求め、Ｚおよびｒを算出した。また脱
着曲線からＴ＝Ｚのときの傾きを読取り、予め作成した
特定のｒの値におけるｔをパラメータとした傾きの絶対
値とＺの関係線図を用い、前記読取った傾きの絶対値お
よびＺからｔを決定した。
めた。この場合実施例１と同様にして、パルス応答曲線
および脱着曲線を求め、Ｚおよびｒを算出した。また脱
着曲線からＴ＝Ｚのときの傾きを読取り、予め作成した
特定のｒの値におけるｔをパラメータとした傾きの絶対
値とＺの関係線図を用い、前記読取った傾きの絶対値お
よびＺからｔを決定した。
【００２７】図５はｒ＝０．５の場合の、Ｔ＝Ｚにおけ
る脱着曲線の傾きの絶対値とＺの関係線図であり、演算
装置でデータ処理することにより得た図の一例である。
図５において、実測した脱着曲線のＴ＝Ｚにおける傾き
の絶対値とＺに対応する曲線のｔ値をｔと決定した。上
記ｒ、Ｚ、ａ、ｔおよび算出したＴｏｔｈ式の係数ｂを
表１〜２に示し、ＡＣＦ吸着系におけるエタノールの吸
着等温線を図１に示す。
る脱着曲線の傾きの絶対値とＺの関係線図であり、演算
装置でデータ処理することにより得た図の一例である。
図５において、実測した脱着曲線のＴ＝Ｚにおける傾き
の絶対値とＺに対応する曲線のｔ値をｔと決定した。上
記ｒ、Ｚ、ａ、ｔおよび算出したＴｏｔｈ式の係数ｂを
表１〜２に示し、ＡＣＦ吸着系におけるエタノールの吸
着等温線を図１に示す。
【００２８】表１には、Ｃ＝０．１〜０．９における方
法０の吸着量と、同濃度における他の方法の吸着量との
相対誤差の平均値を誤差として示した。
法０の吸着量と、同濃度における他の方法の吸着量との
相対誤差の平均値を誤差として示した。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】図１および表１から明らかなように、カー
ブフィッティング法（方法２）と傾斜法（方法３）によ
って求めた吸着等温線は、従来法である流通法（方法
０）による結果とほぼ一致しており、これらの簡便法の
有用性を示している。一方、平衡脱着法（方法１）によ
る吸着等温線は吸着量軸に対してより凸となった。
ブフィッティング法（方法２）と傾斜法（方法３）によ
って求めた吸着等温線は、従来法である流通法（方法
０）による結果とほぼ一致しており、これらの簡便法の
有用性を示している。一方、平衡脱着法（方法１）によ
る吸着等温線は吸着量軸に対してより凸となった。
【００３２】吸着等温線推定の誤差は、流通法（方法
０）に対して、カーブフィッティング法（方法２）およ
び傾斜法（方法３）では、どの吸着系においても小さ
く、Ｔｏｔｈ式の係数ａの値も流通法による結果とほぼ
一致した。一方、平衡脱着法（方法１）を適用する場合
には、無次元係数Ｚの値が小さい条件下では吸着等温線
推定の誤差が大きく、Ｚ＝５０では約１０％となった。
係数ａの値も流通法（方法０）による結果より大きくな
る傾向にあり、これは吸着速度の影響を無視しているた
めである。
０）に対して、カーブフィッティング法（方法２）およ
び傾斜法（方法３）では、どの吸着系においても小さ
く、Ｔｏｔｈ式の係数ａの値も流通法による結果とほぼ
一致した。一方、平衡脱着法（方法１）を適用する場合
には、無次元係数Ｚの値が小さい条件下では吸着等温線
推定の誤差が大きく、Ｚ＝５０では約１０％となった。
係数ａの値も流通法（方法０）による結果より大きくな
る傾向にあり、これは吸着速度の影響を無視しているた
めである。
【００３３】ところでＯＤＳによる液相吸着では、ｔの
値が１付近の値となっており、ラングミュア式の適用が
可能であるが、ＡＣＦや合成吸着剤を用いる場合には、
ｔは０．５程度であり、ラングミュア式ではこの吸着平
衡関係を表現することはできない。従って、従来提案さ
れている簡便法は、これらの吸着系には適用できない。
これらの吸着系の吸着等温線を簡便に推定する試みは、
本発明で提案した各方法を利用することにより可能とな
る。
値が１付近の値となっており、ラングミュア式の適用が
可能であるが、ＡＣＦや合成吸着剤を用いる場合には、
ｔは０．５程度であり、ラングミュア式ではこの吸着平
衡関係を表現することはできない。従って、従来提案さ
れている簡便法は、これらの吸着系には適用できない。
これらの吸着系の吸着等温線を簡便に推定する試みは、
本発明で提案した各方法を利用することにより可能とな
る。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、物質収
支式、吸着速度式、吸着平衡式を用いて、パルス注入し
て測定した応答曲線と、破過後に測定した脱着曲線を解
析することにより、無次元数Ｚおよびｒを算出し、脱着
曲線の形状またはＴ＝Ｚにおける傾きからｔを決定し、
吸着等温線を求めて吸着能を測定するようにしたので、
多量の試料物質を使用することなく、しかも測定データ
の数も少なく、簡易かつ正確に吸着剤の吸着能を測定で
き、さらに、平衡脱着法やラングミュア式が適用できな
い系でも利用可能な吸着剤の吸着能の測定方法が得られ
る。
支式、吸着速度式、吸着平衡式を用いて、パルス注入し
て測定した応答曲線と、破過後に測定した脱着曲線を解
析することにより、無次元数Ｚおよびｒを算出し、脱着
曲線の形状またはＴ＝Ｚにおける傾きからｔを決定し、
吸着等温線を求めて吸着能を測定するようにしたので、
多量の試料物質を使用することなく、しかも測定データ
の数も少なく、簡易かつ正確に吸着剤の吸着能を測定で
き、さらに、平衡脱着法やラングミュア式が適用できな
い系でも利用可能な吸着剤の吸着能の測定方法が得られ
る。
【図１】実施例における２５℃下でのＡＣＦによるエタ
ノール水溶液の吸着等温線を示すグラフ。
ノール水溶液の吸着等温線を示すグラフ。
【図２】カーブフィッティング法に使用するＴ／ＺとＣ
の関係線図。
の関係線図。
【図３】図２に対応する吸着等温線図。
【図４】実測データによりカーブフィッティング法を適
用した例を示すＴとＣの関係線図。
用した例を示すＴとＣの関係線図。
【図５】傾斜法に使用する傾きの絶対値とＺの関係線
図。
図。
Claims (2)
- 【請求項１】 下記物質収支式（１）、吸着速度式
（２）、および吸着平衡式（３）を用いて求めた吸着等
温線により吸着剤の吸着能を測定する方法であって、 前記吸着剤を充填したカラムに、試料物質を一定温度お
よび一定移動相流速下にパルス注入して、パルス応答曲
線を測定し、この曲線からａおよびＫｆａｖを求めてＺ
を算出する工程、 前記カラムに濃度ｃ0の試料溶液を通液して破過させる
工程、 破過後のカラムの入口から移動相を送液し、カラム内の
吸着剤に吸着されている試料物質を溶離させて脱着曲線
を求め、この脱着曲線から濃度ｃ0に対する平衡吸着量
ｑ0を求めてβを算出し、さらにこのβと前記ａとから
ｒを算出する工程、 前記ｒおよびＺを用いて前記脱着曲線の形状を最も良く
表現するようにｔを決定する工程、 前記ｒおよびｔを用いて吸着等温線を求める工程を含む
ことを特徴とする吸着剤の吸着能の測定方法。 ∂Ｃ／∂Ｚ＋∂Ｑ／∂Ｔ＝０ …（１） ∂Ｑ／∂Ｔ＝Ｃ−Ｃ* …（２） Ｑ＝Ｃ／｛Ｃt（１−ｒt）＋ｒt｝1/t …（３） ただし、ａ：低濃度直線領域の吸着平衡関係を表す係数 ｃ：濃度 ｃ0：試料濃度 Ｃ*：ｑに対する平衡濃度 ｑ：吸着量 ｑ0：ｃ0に対する平衡吸着量 Ｋｆａｖ：総括物質移動係数 ｚ：カラム長さ ｕ0：線速度 ｔ′：時間 εb：空隙率 ρb：充填密度 Ｃ＝ｃ／ｃ0 Ｑ＝ｑ／ｑ0 Ｚ＝Ｋｆａｖ（ｚ／ｕ0） β＝ｑ0／ｃ0 Ｔ＝（ｔ′−εbｚ／ｕ0）Ｋｆａｖ／βρb ｒ＝β／ａ 初期条件：Ｔ＝０、Ｃ＝１−ｅｘｐ（−Ｚ） - 【請求項２】 下記物質収支式（１）、吸着速度式
（２）、および吸着平衡式（３）を用いて求めた吸着等
温線により吸着剤の吸着能を測定する方法であって、 前記吸着剤を充填したカラムに、試料物質を一定温度お
よび一定移動相流速下にパルス注入して、パルス応答曲
線を測定し、この曲線からａおよびＫｆａｖを求めてＺ
を算出する工程、 前記カラムに濃度ｃ0の試料溶液を通液して破過させる
工程、 破過後のカラムの入口から移動相を送液し、カラム内の
吸着剤に吸着されている試料物質を溶離させて脱着曲線
を求め、この脱着曲線から濃度ｃ0に対する平衡吸着量
ｑ0を求めてβを算出し、さらにこのβと前記ａとから
ｒを算出する工程、 前記脱着曲線のＴ＝Ｚにおける傾きを求め、前記工程で
求められたｒの値におけるｔをパラメータとした傾きの
絶対値とＺとの関係線図からｔを決定する工程、 前記ｒおよびｔを用いて吸着等温線を求める工程を含む
ことを特徴とする吸着剤の吸着能の測定方法。 ∂Ｃ／∂Ｚ＋∂Ｑ／∂Ｔ＝０ …（１） ∂Ｑ／∂Ｔ＝Ｃ−Ｃ* …（２） Ｑ＝Ｃ／｛Ｃt（１−ｒt）＋ｒt｝1/t …（３） ただし、ａ：低濃度直線領域の吸着平衡関係を表す係数 ｃ：濃度 ｃ0：試料濃度 Ｃ*：ｑに対する平衡濃度 ｑ：吸着量 ｑ0：ｃ0に対する平衡吸着量 Ｋｆａｖ：総括物質移動係数 ｚ：カラム長さ ｕ0：線速度 ｔ′：時間 εb：空隙率 ρb：充填密度 Ｃ＝ｃ／ｃ0 Ｑ＝ｑ／ｑ0 Ｚ＝Ｋｆａｖ（ｚ／ｕ0） β＝ｑ0／ｃ0 Ｔ＝（ｔ′−εbｚ／ｕ0）Ｋｆａｖ／βρb ｒ＝β／ａ 初期条件：Ｔ＝０、Ｃ＝１−ｅｘｐ（−Ｚ）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18791391A JPH0534325A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 吸着剤の吸着能の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18791391A JPH0534325A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 吸着剤の吸着能の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0534325A true JPH0534325A (ja) | 1993-02-09 |
Family
ID=16214399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18791391A Pending JPH0534325A (ja) | 1991-07-26 | 1991-07-26 | 吸着剤の吸着能の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0534325A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999063336A1 (en) * | 1998-06-04 | 1999-12-09 | Astrazeneca Ab | Method and apparatus for measuring adsorption |
| CN112198129A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-08 | 首都师范大学 | 一种不同分子量溶解性有机碳与碱土金属结合常数测定方法 |
| CN113720727A (zh) * | 2020-05-25 | 2021-11-30 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种测定气体吸附剂变温再生能耗的方法 |
| JP2023122419A (ja) * | 2022-02-22 | 2023-09-01 | 愛三工業株式会社 | アンモニア除去システム |
| CN118679001A (zh) * | 2021-12-31 | 2024-09-20 | 中国石油化工股份有限公司 | 吸附剂的选择方法、变压吸附方法及其系统 |
| CN120489884A (zh) * | 2025-05-08 | 2025-08-15 | 中国科学院大学 | 一种跨吸附温度的挥发性有机物吸附量预测方法 |
-
1991
- 1991-07-26 JP JP18791391A patent/JPH0534325A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999063336A1 (en) * | 1998-06-04 | 1999-12-09 | Astrazeneca Ab | Method and apparatus for measuring adsorption |
| CN113720727A (zh) * | 2020-05-25 | 2021-11-30 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种测定气体吸附剂变温再生能耗的方法 |
| CN113720727B (zh) * | 2020-05-25 | 2022-09-30 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种测定气体吸附剂变温再生能耗的方法 |
| CN112198129A (zh) * | 2020-09-15 | 2021-01-08 | 首都师范大学 | 一种不同分子量溶解性有机碳与碱土金属结合常数测定方法 |
| CN112198129B (zh) * | 2020-09-15 | 2023-08-01 | 首都师范大学 | 一种不同分子量溶解性有机碳与碱土金属结合常数测定方法 |
| CN118679001A (zh) * | 2021-12-31 | 2024-09-20 | 中国石油化工股份有限公司 | 吸附剂的选择方法、变压吸附方法及其系统 |
| JP2023122419A (ja) * | 2022-02-22 | 2023-09-01 | 愛三工業株式会社 | アンモニア除去システム |
| CN120489884A (zh) * | 2025-05-08 | 2025-08-15 | 中国科学院大学 | 一种跨吸附温度的挥发性有机物吸附量预测方法 |
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