汚染物質キャリアとしてのコロイドの水理学的挙動

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13556035
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 足立 泰久 筑波大学, 農林工学系, 助教授 (70192466)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中石 克也 茨城大学, 農学部, 助教授 (40180236) ; 長崎 晋也 東京大学, 大学院・新領域創生科学研究科, 助教授 (20240723) ; 南條 正巳 東北大学, 大学院・農学系研究科, 教授 (60218071) ; 大井 節男 農業工学研究所, 農村整備部, 主任研究官 ; 三原 真智人 東京農業大学, 地域環境科学部, 助教授 (00256645)
• Keywords: コロイド / 粘土 / フロック / 凝集 / 分散 / フラリタル次元 / フラクタル次元 / モンモリロナイト

Research Abstract

本研究の目的は、これまで力学的な理論の枠組みの中に位置づけられていなかった、重金属、ダイオキシン類などの汚染物質のキャリアとしてのコロイドの輸送特性を扱うための水理学的な理論解析の大要を示し、それに基づいて種々のコロイドの輸送特性に関する実験を行い、その有効性を立証することにある。研究初年度である本年度は、輸送特性に対し最も大きな支配因子である凝集と分散に関する水理学的モデルの構築とコロイドの化学的特性を水理学な立場から解析するための実験系の確立に主眼をおいて研究を進め、以下の成果を得た。
(1)コロイドの凝集速度から乱流状態を基準化する手法を用いて、高分子電解質の架橋作用の動力学を解析し、凝集の進行にはコロイド表面に対する高分子電解質の吸着によるの荷電状態の変化が大きく関与する可能性を示した。
(2)粘土コロイドの凝集系の分離特性を解析ための基準となる単一モンモリロナイトフロックの沈降速度をフロック径の関数として測定に成功し、測定結果に基づいてフロックの自己相似構造を記述するフラクタル次元を求めた。
(3)凝集系粘土懸濁液の粘度の測定結果より、流動過程には成長したフロック同士の流体力学的相互作用が大きく関与することを立証した。
(4)土壌カラム内のコロイド流動過程を解析するための実験系をほぼ確立した。

Research Products

• [Publications] Kazumi Miyahara, Yasuhisa Adachi, Katsuya Nakaishi, Masami Ohtsubo: "Setting velocity of a sodium montmorillonite floc under high ionic strength"Colloids and Surfaces A:. 196. 87-91 (2002)
• [Publications] 二重作将雄, 宮原和己, 中石克也, 大井節男: "流動過程におけるカオリナイトフロックの有効体積"粘土科学. (印刷中). (2002)