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Development of chemical-free solid-liquid separation techniques for organic particles and its application to recycling of organic wastes

Research Project

Project/Area Number 19H04313
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 64030:Environmental materials and recycle technology-related
Research InstitutionHosei University

Principal Investigator

Mori Takamasa  法政大学, 生命科学部, 教授 (20345929)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐藤根 大士  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (00583709)
椿 淳一郎  公益財団法人名古屋産業科学研究所, 研究部, 上席研究員 (50109295)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Keywords直流電場 / 多層傾斜板電極 / 旋回流濾過 / ケミカルフリー / 固液分離 / 電場 / 粒子凝集 / 分極 / 凝集
Outline of Research at the Start

有機系微粒子を含んだスラリーについて、粒子をケミカルフリーで濃縮・回収できる技術及び装置を開発する。水中で帯電し分散している有機系微粒子に対して、電場による凝集・沈降分離(一次濃縮)及び旋回流濾過による高濃縮(二次濃縮)を行うことで、従来の凝集剤や濾過助剤といった化学物質を一切使用せずに高濃縮する。有機系微粒子の物性に応じて処理条件を最適化できる基盤を確立するとともに、有機系微粒子特有の問題にも対応できるように、新たな技術として、マイクロバブルによる電場援用浮上分離技術、及び、求心式旋回流濾過技術を開発することで、幅広い特性を持つ様々な有機系微粒子のケミカルフリー回収及び資源化を実現する。

Outline of Final Research Achievements

We developed novel chemical-free techniques in which organic particles with lower density and smaller particle size can be collected by using our developed slurry treatment device with multi-inclined electrodes and filtration device with spiral flow pattern. It was demonstrated that several kind of slurries, in which particles hardly settle, can be effectively thickened by optimizing the electrode arrangement and the conditions of the applied DC electric field for the slurry treatment device with multi-inclined electrode. Besides, for filtration device with spiral flow pattern, it was found that the particles with a certain size range can be selectively collected and the concentrated slurry including only the particles with a certain size range can be obtained.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

多層傾斜板電極付きスラリー槽による粒子凝集・分離技術が有機系微粒子を含むスラリーにも適用可能であることが示され、ケミカルフリーで有機系微粒子を効率よく回収し資源として有効利用できる可能性が高まった。旋回流濾過装置による濃縮技術についても有機系微粒子を含むスラリーに適用可能であることが示され、さらに、特定サイズの粒子のみを回収できる分級効果も示され、回収粒子の高付加価値化の可能性も示された。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (16 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Investigation of the direct utilization possibility of methane fermentation residue sludge as liquid fertilizer by micronization2022

    • Author(s)
      Takamasa Mori, Kotaro Murakami, Mitsuyasu Yabe
    • Journal Title

      Environmental Technology

      Volume: 1 Issue: 14 Pages: 1-1

    • DOI

      10.1080/09593330.2021.2020908

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Impact Angle on Particle Fracture Phenomenon2022

    • Author(s)
      Hiroshi Satone, Kenji Iimura, Michitaka Suzuki
    • Journal Title

      Aerosol and Air Quality Research

      Volume: 22 Issue: 3 Pages: 1-1

    • DOI

      10.4209/aaqr.220022

    • NAID

      130007689929

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 直流電場による粒子凝集効果とボイコット効果を併用した連続式固液分離装置の開発2022

    • Author(s)
      小池風輝、伊藤優、北村研太、森隆昌
    • Organizer
      化学工学会第87年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 汚泥の液肥化における超音波照射条件が汚泥の粒子径およびリン酸イオン溶出挙動に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      小宮優衣、北村研太、森隆昌、矢部光保
    • Organizer
      化学工学会第87年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 求心式クロスフローろ過による高精度湿式分級技術の開発2021

    • Author(s)
      佐藤根大士,飯村健次
    • Organizer
      粉体工学会第55回技術討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 非水溶媒中粒子の可逆的分散状態制御2021

    • Author(s)
      佐藤根大士,今井田直樹,毛利奈緒,飯村健次,那須昭夫
    • Organizer
      第58回粉体に関する討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of a high-precision classification system using cross-flow filtration and centrifugal field2021

    • Author(s)
      Hiroshi Satone, Kenji Iimura
    • Organizer
      8th Asian Particle Technology Symposium (APT2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] スラリーの可逆的分散凝集状態制御2021

    • Author(s)
      佐藤根大士
    • Organizer
      粉体工学会2021年度秋期研究発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 非水溶媒中粒子の可逆的分散状態制御を利用したシート成形プロセス2021

    • Author(s)
      佐藤根大士、今井田直樹、毛利奈緒、飯村健次
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会2021年度秋季大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 液中微粒子の分散状態制御とその応用2021

    • Author(s)
      佐藤根大士
    • Organizer
      2021年度色材講演会
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 直流電場を利用したナノ粒子スラリーの沈降分離2021

    • Author(s)
      北村 研太, 伊関 奈津美, 森 隆昌
    • Organizer
      分離技術会年会2021
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 可逆的分散凝集技術を用いたフレキシブルシートのバインダーレス成形2021

    • Author(s)
      佐藤根大士
    • Organizer
      令和2年度 第1回粒子積層技術分科会,zoomオンライン
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      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 多層傾斜板電極を用いた水中の微粒子凝集技術の開発2021

    • Author(s)
      森隆昌、伊藤優、上田哲也、北村研太
    • Organizer
      化学工学会第86年会(オンライン開催)
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] クロスフローろ過と遠心場を併用した高精度湿式分級技術の開発2020

    • Author(s)
      佐藤根大士
    • Organizer
      2020年度粉体工学会春期研究発表会,姫路
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 可逆的な微粒子凝集技術で粉が沈めない2020

    • Author(s)
      佐藤根大士
    • Organizer
      日本粉体工業技術協会第4回ベストシーズ講演会,京都
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      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] フレキシブルシートのバインダーレス成形2020

    • Author(s)
      佐藤根大士
    • Organizer
      国際粉体工業展東京2020アカデミックコーナー,東京
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 高効率低消費エネルギーを両立した革新的濾過濃縮技術2020

    • Author(s)
      佐藤根大士
    • Organizer
      イノベーション・ジャパン2020,K-12,東京(オンライン開催)
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 非水系における高分子の希薄濃度の定量測定2019

    • Author(s)
      今井田直樹,佐藤根大士,飯村健次
    • Organizer
      化学工学会姫路大会2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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