電気化学的手法による汚染土壌現場浄化プロセスの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13480177
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 平田 雄志 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90029512)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山端 景子 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (70273612) ; 芝 定孝 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (40026274) ; 瀬野 忠愛 静岡大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (60135241)
• Keywords: 汚染土壌 / 電気化学 / 界面動電現象 / 重金属イオン / シミュレーション

Research Abstract

本研究で開発を目的としているプロセスでは,電場の印加によって土壌から間隙水中に離脱した汚染物質を電極部まで移動させて,汚染物質の除去ならびに土壌の浄化を行う.本プロセスのキーテクノロジーは「イオン交換反応による汚染物質の土壌からの除去」と「電気浸透流を利用した汚染物質の輸送」であり,本研究では実験による機構解明と現象のシミュレーションモデルの構築に重点をおいて研究を行っている.
平成13年度は,土壌粒子間隙中を処理液が輸送されるときの電気二重層の影響,土壌粒子への重金属の吸着特性,小スケールでの電気化学的浄化に関する実験的研究と移流分散モデルによるシミュレーション解析を行った.特に,土壌間隙流路がミクロン・オーダーに近づくと,流れの損失はゼータ電位に大きく依存し,従来の相関法が適用できないことを明らかにした.また,カオリナイト,珪砂,関東ローム層を用いた重金属の吸着特性を実験的に調べ,カオリナイトと珪砂については吸着量をpHの関数として相関した.また,模擬土壌としてカオリナイト,重金属としてPbイオンを用いて小規模の汚染土壌の浄化実験を行い,2〜3週間で90%の土壌中のPbの除去が可能であることを示した.これらの結果を踏まえて静岡県浜松市佐鳴湖の湖底汚泥に含まれる重金属の除去も試みた.Cu, Ni, Znについては除去が進行したが,Fe, Cr, Pbの除去は僅かであった.後者の重金属イオンの除去を向上するためには,イオンの水酸化物への化学変化を防ぐ方策を講じる必要がある.また,土壌粒子の吸脱着現象と電気浸透流による汚染金属イオンの輸送に関する1次元モデルを開発し,シミュレーション解析を行ってパージウォータの注排水など操作性の最適性を検討した.これらの研究成果の一部は国際学会で発表した.

Research Products

• [Publications] S.Shiba, Y.Hirata: "In-Situ Removal of Heavy Metal from Groundwater by Electromigration"FMTM2001, 8th International Symposium of Flow Modeling and Turbulence Measurements, IAHR, Tokyo, Japan. Proceedings(発刊準備中). (2002)
• [Publications] T.Seno, S.Shiba, Y.Hirata: "Removal of Heavy Metals from Sludge of Sanaru-Lake by Electrokinetics"EREM2001, 3rd Symposium and Status Report on Electrokinetic Remediation. Proceedings. 12-1-12-20 (2001)