生活を支える化学技術−化学工学への招待− 伊東担当分第2回
図はいろいろな素材製品の価格をその原料中の存在比との関係でプロットしたものである。このようなプロットをSherwood Plotと呼ぶ。製品は原料から分離された純成分であるから、この図は
ことを示している。
また右図は
と存在比をSherwoodプロットしたものである。ここでも分離の費用が製品の価格を支配していることが見て取れる。さらに、身近な薬品のカタログでもたとえばエタノール(エチルアルコール)の500mlの価格(\)を調べると、純粋なものほど価格が高い。
消毒用エタノール | \700 |
無水エタノール(薬局) | \920 |
エタノール一級(試薬) | \1,300 |
エタノール特級(>99.5%) | \1,400 |
脱水エタノール(水分50ppm以下) | \4,000 |
普通はものの価値は原料の価格によると思われるだろうが、じつはそれを製品まで
している。例えば金やウランは海水中にも多量に溶けているが、その存在比が小さいので、海水から回収しても採算がとれない。しかし、これは現在の分離技術の現状ではコストがかかりすぎるということであり、画期的な分離技術が将来開発されれば実現されるかもしれない。実際、海水中のウラン回収は、吸着法によりもう一歩で鉱物ウランに対抗できるところまできている。Sherwoodプロットの直線は分離技術の現状をあらわしているだけであり、これを打ち破る
であろう。
ものを分ける方法、プロセスはいくらでも考えられる。その
である。しかしそのアイデアが分離技術として証明され、かつ最もコストの安かったプロセスのみが実現する。本講では、海水の淡水化とエタノールの分離に例をとり、分離に関するどんな
を紹介する。
分離技術は目的物質の物理的・化学的性質を使ってプロセス(処理工程)として実現する。
物理的/化学的性質 | 分離プロセス | 海水淡水化 | エタノール分離 |
分子の大きさ | 濾過 精密濾過 透析 ガス分離 ゲル浸透クロマトグラフィー | ○ | ○ |
蒸気圧 | 蒸発 蒸留 膜蒸留 | ○ | ○ |
凍結点 | 晶析 冷凍 | ○ | |
分離剤に対する親和性 | 抽出 吸着 吸収 パーベーパレーション アフィニティクロマト | ○ | |
電荷 | イオン交換 電気透析 | ○ | |
密度 | 遠心分離 |