2016 Fiscal Year Annual Research Report
液-気-化学連成場における地盤内のファインバブル挙動の解明
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16H04411
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
竹村 貴人 日本大学, 文理学部, 教授 (30359591)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
濱本 昌一郎 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (30581946)
斎藤 広隆 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (70447514)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ファインバブル / 共振式質量計 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，地盤内のファインバブル（ナノ・マイクロバブル）の挙動把握を解明し土壌浄化やCO2地中中和処理工法へ適用することを目的としたものである．本年度はO2態やCO2態ファインバブルの物理化学的な特徴の測定方法の確立と，地盤内での移動に関する予察的な実験を行った．その結果を以下にまとめる．１）ファインバブルの物理化学的な特徴：まず，ファインバブルの粒径測定について，レーザー回折による方法，散乱光のブラウン運動による方法を行いいずれの方法でも測定をすることはできた．しかしながら，これらの測定方法では気泡と固体を分離して測定することができないことから固体の微粒子を測定している可能性が残される．特に地盤試料中のファインバブルの存在を把握するにはサンプル水から固体の微粒子を取り除く必要がある．そこで，MEMS技術を利用した共振式質量計を導入しファインバブル水を測定したところ，気泡と固体の微粒子を分離してサンプル水の純粋な気泡密度と気泡粒径分布を測定することができた．また，O2態やCO2態ファインバブルの存在寿命を異なるpHの条件で測定したところ，いずれの条件においても発生後１週間経過した後でも約半分は残存していることが明らかになった．２）地盤内での移動に関する予察的な試験：室内カラム実験として，ガラスビーズ充填カラムへの微粒子-微細気泡混合水の通水実験を異なるpHおよび電解質濃度条件下で実施した．その結果，高pH条件を除いて投入した微細気泡はカラム内に補足され，捕捉率はpHが低下し電解質濃度が上昇するほど顕著であるという結果が得られた．また，CO2態ファインバブルを用いた，地盤材料中の間隙水による中和能力に関する実験を行った．その結果，ファインバブルを使用することで，地盤の中和能力（特に反応速度）が高くなることが明らかになった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通りに進んでいるが，論文作成の点で遅れが生じている．この点について，H28年度に得た成果の論文投稿はH29年下半期を目指して投稿する予定である．その他の計画は予定通り進んでいる．また，H29年度に計画している現場試験に関しては，前倒して行った予備試験が成功しており，全体としては「おおむね順調に進展している」と言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
気・液・化学連成場でのマクロな視点でのファインバブルの挙動の定式化を行う上で必要となるファインバブルの物理化学特性に関するデータは蓄積されつつある．しかしながら，ファインバブルと液体の界面での特性については，新たな分析手法も取り入れさらに実験を積み重ねていく必要ある．H29年度では，分光学的な手法を取り入れた分析を進める予定である．また，原位置の条件を取り入れた実験を行い，地盤材料との化学反応プロセスに関する実験を原位置で行う予定ある．今後，原位置での実験を行うことで，研究成果が実務に貢献できるようににしたいと考えている。
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