2018 Fiscal Year Research-status Report
Understanding of soil physics phenomena of Imogolite-humic substances complex from a standpoint of colloid and interface science
| Project/Area Number |
17K15343
|
|---|
| Research Institution | University of Tsukuba |
|---|
Principal Investigator |
山下 祐司 筑波大学, 生命環境系, 助教 (30543227)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | イモゴライト / 腐植物質 / 土壌の濡れ性 / 吸着 / 凝集分散 |
|---|
| 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腐植物質の吸着挙動，次いでイモゴライトと腐植物質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。
前年度は，イモゴライトに対する腐植物質の吸着挙動に加え，当初H30年度に計画していた吸着複合体を用いた粘土薄膜に関する濡れ性を評価した。本年度は，H31年度に計画していた吸着複合体の凝集分散特性を評価した。イモゴライトは酸性条件で分散，中性からアルカリ性条件で凝集する。弱酸官能基を有する有機高分子が添加された場合，表面荷電状態の改質が予想され，その結果として凝集分散特性も変化することが予測される。そこで，溶液のpH，塩濃度，および添加有機物濃度を変化させて，凝集・分散の閾値の判定をおこなった。その結果，過剰量の腐植物質はイモゴライトの凝集を阻害する作用があると示される一方で、条件によっては凝集を促進する作用もあることが示された。この結果と複合体の表面荷電状態と照らし合わせたが，必ずしも荷電量が低いときに凝集するとは限らないことが示唆された。また，沈定容積法によって凝集体凝構造を評価した。その結果，特定のpH条件で沈降体積が他のpH条件のものと比較して顕著に大きくなることが見出された。また，凝集体の顕微鏡観察から、腐植物質濃度が相対的に高い場合には、粒子状物質がイモゴライトに付着し、さらにそのうちの一部の粒子が別のイモゴライトに結合し架橋する構造が認められた。一方で、腐植物質濃度が相対的に低い場合には，イモゴライトと腐植物質が独立して凝集体を形成している様子が観察された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
イモゴライトと腐植物質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，複合体の濡れ性および凝集分散特性の評価を実施することができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
吸着実験で得られた腐植物質添加量と腐植物質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。純粋なイモゴライト懸濁液は透明であるため，沈定容積を目視で確認できない。この問題に対処するため，サスペンジョン効果に基づく電位差発生を原理とする装置を作成し，沈降界面の検出を試みる。
|
| Causes of Carryover |
研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と執行額は異なったが，研究計画に変更はなく，前年度の研究費も含めて当初予定通りの計画を進めていく。
|
