2015 Fiscal Year Annual Research Report
場の制御によるケミカルフリーな微粒子分離技術の体系化と高度分離プロセスへの応用
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15H02849
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
森 隆昌 法政大学, 生命科学部, 准教授 (20345929)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤根 大士 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00583709)
椿 淳一郎 公益財団法人名古屋産業科学研究所, 研究部, 研究員 (50109295)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 環境技術 / ケミカルフリー / 分離技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
場の制御によるケミカルフリーな粒子分離技術として，旋回流濾過と電場による粒子凝集技術を検討した．旋回流濾過では濾過時のスラリー流量（スラリー流速）の制御によって分離限界粒子径がコントロールできることを明らかにした．さらに新たな応用展開として，液中での微粒子への高分子吸着量測定に利用できる可能性を見出した．スラリーから粒子を除いた溶液をサンプリングするときに旋回流濾過を用いることで，未吸着高分子が粒子群にトラップされることなく分離できることを示した．さらに，遠心分離等の既存の分離・サンプリング方法よりも大幅に短い時間で吸着量分析に必要な量の溶液をサンプリングできる可能性を示した．
一方で，電場による粒子凝集技術では，電場印可条件及びスラリー条件が凝集挙動に及ぼす影響を系統的な実験から解析した．電場印可条件の検討では，電極間距離の影響が最も重要で，同じ電界強度であっても電極間距離が狭い方が凝集効率が良いことを明らかにした．スラリー条件の影響では，含まれる粒子の種類の影響を中心に検討した．誘電率が支配的な現象であると考えられていたが，誘電率による凝集挙動の違いは小さく，電気二重層の影響や，帯電していることで発生する粒子の泳動の影響を検討していく必要があることが明らかとなった．また粒子表面が帯電している時よりも，等電点付近の帯電量が小さい場合の方が凝集効果が低いことからも，粒子の電気泳動による濃縮効果，攪拌効果が重要であることが示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた旋回流濾過の分離効率に及ぼす粒子慣性力の影響の検討，及び直流電場による粒子凝集効果に及ぼすスラリー条件の影響を検討できた上に，当初予定していなかった旋回流濾過による粒子と高分子溶液の分離可能性を見出し，吸着量測定への応用を検討できたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
旋回流濾過に関しては，無機系の粒子を含むスラリーについて検討してきたが，有機系の粒子を含むスラリーについても検討することが重要であるため，当初予定していた無機系粒子の粒子径分布が広いスラリーに関して検討する前に，有機系の粒子を含むスラリーについて検討する．直流電場による粒子凝集技術では，誘電率よりも他の因子の影響の方が大きいことが明らかとなったため，当初予定していた混合物の分離を検討する前に，引き続きスラリー条件の影響を明らかにし，本現象を支配する因子を解明するとともに，こちらでも有機系の粒子に対する効果を検証する．
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