2017 Fiscal Year Research-status Report
Understanding of soil physics phenomena of Imogolite-humic substances complex from a standpoint of colloid and interface science
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17K15343
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
山下 祐司 筑波大学, 生命環境系, 助教 (30543227)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | イモゴライト / 腐植物質 / 吸着 / 濡れ / 接触角 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，中空繊維状粘土鉱物であるイモゴライトへの天然有機物の吸着挙動，次いでイモゴライトと有機物の複合体の表面荷電特性と濡れ性，さらに複合体懸濁液の凝集分散特性とレオロジー特性を実証的に解明することで，有機物を含む火山灰土壌の理工学的性質を界面科学的観点から包括的に整理することである。
まず，イモゴライトに対する腐植物質の吸着挙動を研究した。具体的には，溶液のpHを4.5から11の範囲に調整しながら，イモゴライト懸濁液に対して様々な濃度のフミン酸溶液を添加し，フミン酸の吸着量を測定した。その結果，添加量と吸着量の関係が対応付けられた。この関係性は今後の実験を展開する上で不可欠な情報である。また吸着挙動として，フミン酸添加量の増大にともなってフミン酸吸着量は増大するが，その増分はpHが低いほど大きいことが示された。この結果から，同量のフミン酸添加量であっても，溶液のpHによって単位重量当たりのイモゴライトに対するフミン酸の吸着量が異なることが明確に支持された。
さらに，イモゴライトとフミン酸の混合液をろ過膜上に展開して乾燥させることでイモゴライト－フミン酸吸着複合体膜を成形し，その薄膜に対する水の接触角を測定した。その結果，フミン酸を含まないイモゴライト膜の接触角はpHによらず約28度であることが示された。また，フミン酸存在下においては，全てのpH条件でフミン酸吸着量の増加にともなって接触角が増加するが，pH条件の違いによりフミン酸吸着量の増大に対する接触角の増大の仕方は異なることが示された。すなわち，フミン酸の吸着量が等しくともpHが異なることで接触角が異なる結果を得た。このことから，pHが低いほどフミン酸の化学的状態あるいは吸着形態がより疎水的だったと言え，吸着複合体膜の濡れ性がフミン酸の存在量のみで単純に決まるものではないことが明らかとなった。
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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
イモゴライトとフミン酸による粘土腐植複合体の界面科学的性質を評価する上で必要となる吸着挙動を明らかにすることができた。また，複合体の濡れ性評価を実施することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
吸着実験で得られたフミン酸添加量とフミン酸吸着量の関係性をもとに，フミン酸吸着量の関数として吸着複合体の表面荷電特性や濡れ性，凝集分散特性，レオロジー特性の解明を進める。また，吸着メカニズムのさらなる解析も進めたい。
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Research Products
(2 results)
