【研究分野】農業土木学・農村計画学

【研究領域課題番号】22248025 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

コロイド粒子 / 凝集 / 水質 / モデルコロイド / 界面動電現象 / 高分子電解質 / 吸着 / ダイナミクス / コロイド / 粘土 / フロック / 一粒子計測 / 沈降 / 電気浸透 / 流動特性 / 土壌

【研究成果の概要】

コロイド界面現象は営農における土壌管理、河川や湖沼などの水環境における化学物質の動態、水質の予測、水処理過程において重要な役割を担う物理化学的現象である。本研究では、静水中あるいは流れ場、多孔質体中にあるコロイド粒子を想定し、化学物質の吸着によって生じるコロイド粒子の表面改質、その結果誘発されるコロイド粒子の凝集、さらには凝集したフロックの沈降分離や流動などの一連の素過程とその関連性を主として球状のモデルコロイド粒子を使って工学的視点から体系的に明らかにした。特に凝集剤として用いられる高分子電解質が添加された際の流れ場中のコロイド粒子の挙動を高精度で調べ、そのダイナミクスに多くの知見を得た。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010-04-01 - 2015-03-31

【配分額】46,540千円 (直接経費: 35,800千円、間接経費: 10,740千円)

【研究分野】農業土木学・農村計画学

【研究領域課題番号】16208023 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

コロイド / フロック / 構造 / 凝集 / 分散 / 高分子電解質 / コロイド担体輸送 / 流動電位 / 沈降 / シアー / 土 / イモゴライト / アロフェン / 吸着 / 腐植

【研究成果の概要】

農業環境における人間活動の化学的なインパクトが自然条件によって変化することを念頭に、化学物質の輸送物性に大きく関わる、溶解、析出、核形成、吸着、ミセル化などの物理化学的因子と、拡散、沈降分離、レオロジー、巻き上げ挙動などの水理現象との間の関係を、コロイド現象の素過程である凝集分散現象に則して整理し、解析した。
また、この作業の一環として2008年6月に京都大学で開催される国際会議「Interface Against Pollution 2008」の準備運営に積極的に関与し、過去4年間にわたり行ってきた本研究の成果を同会議のプレセミナーにおいて討議した。その結果、汚染物質の吸着拡散現象、汚染物質の輸送と微生物活動の関係に関わるコロイド界面現象、汚染物質の移動と蓄積における腐植物質のコロイド界面的役割などについて、今後の課題が明らかになった。
尚、本年度に公表した個別的成果を要約すると以下のとおりである。
1. 粘土-水系の凝集分散とレオロジーの関係を詳細に解析する目的から開発した粘度計を用いモンモリロナイト水分散系で行なった実験結果について、分散状態の解析を進め、ゼロストレスリミット近傍における本手法の有効性を立証すると同時に、電気二重層の役割について明らかにした。
2. 流動電位とコロイド安定性の2つの情報を用いて地層中におけるコロイドの輸送をDLVO理論に基づいて解析する手法の有効性を、腐植物質とカオリナイト粒子懸濁液のカラム通水により示した。
3. コロイド表面における高分子電解質の挙動とその機能をコロイドの凝集作用に基づいて解析した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2007

【配分額】36,010千円 (直接経費: 27,700千円、間接経費: 8,310千円)