2018 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on colloid science and agricultural engineering toward the development in soil and water engineering
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15H04563
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
小林 幹佳 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (20400179)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤巻 晴行 鳥取大学, 乾燥地研究センター, 教授 (90323253)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | コロイド / 粘土 / 土壌物理 / 水環境 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，土壌・水環境の保全対策技術を高度化する上で重要になる，コロイド界面化学と農業工学の融合領域にある学術的課題の解明を目指している．そのために，土壌・水環境中におけるゼータ電位の実体解明，粒子間相互作用の理解の深化に必要な実験データの蓄積と理論の検討，土壌コロイドの凝集ついて，実験データの蓄積と理論解析を行った．また，内容の整ったものから順次，学術雑誌への公表に向けた取り纏めを実施した．今年度に得られた主要な成果を以下に記す．
pHによらず一定の表面電荷密度をもつサルフェイトラテックスモデルコロイドが三価カチオンの存在下で示す荷電反転について，pHを変数とする実験を行い，実験結果を解析した．その結果，三価カチオンの加水分解種の生成するpH付近でのシャープな荷電反転を確認した．理論モデルは加水分解種の非静電的吸着エネルギーを大きくとることで荷電反転を再現した．pHに応じて変化するイオンのスペシエーションの重要性を確認した．
これまで研究が十分になされていない天然有機コロイド凝集体の破壊強度を独自に設定した収縮流場における破壊実験から推定することを試みた．ここでは，殺菌剤でもあるカチオン性界面活性剤，二価カチオンの添加により形成した凝集体の強度を得た．得られた数値は新規性の高いものであり，凝集体の形成条件と強度との関係に論理的根拠を与えるべく考察を進めた．
火山灰土壌の代表的粘土であるアロフェンのゼータ電位と凝集速度に与えるイオン種の影響を調べた．その結果，急速凝集の実現に必要な塩濃度である臨界凝集濃度とゼータ電位はともにイオン種の影響を受けることが示された．イオン種の影響は水和の程度と関係が強いものの既往のモデルコロイドの結果とは異なっており，粒子表面とイオンとの親和性の重要性を物語っている．さらに臨界凝集濃度とゼータ電位の関係を説明する理論解析を実施した．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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