2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a novel non-powered water suction pump
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18K19883
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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, 教授 (20345929)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
椿 淳一郎 公益財団法人名古屋産業科学研究所, 研究部, 上席研究員 (50109295)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 微粒子濃縮層 / 浸透圧 / 吸水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粒子分散系の沈降濃縮層が作り出す浸透圧を利用した無動力吸水ポンプの開発を行った。微粒子を高濃度に分散させた水系スラリーにおいて、粒子沈降濃縮層中では粒子周りの電気二重層が重なり浸透圧を発生するため、フィルターを介して水と接触させると吸水することができ、粒子の自重と吸水速度のバランスにより、吸水が長期間持続する。本研究では、吸水速度を高めることが出来るスラリー条件及び吸水継続時間を増加させるためのスラリー条件について検討した。
その結果、スラリー中の粒子は粒子径が小さく、良分散状態であることが吸水速度を増加させるために必要であることが分かった。特に粒子径については、平均粒子径のみならず、粒子径分布をシャープにし、大粒子を取り除くことが有効であることが明らかとなった。
一方、吸水持続時間については、粒子が沈降し、その後、固化すると、吸水能力を失うことが示唆されたため、スラリーの投入高さを適切に制御し、沈降固化層の形成を抑制することが重要であると考えられる。また、蒸留水相当のpH6付近の水を吸水し利用することを考える場合、pH6付近の水を長期間吸水できる必要がある。従ってこの場合は、粒子のゼータ電位がpH6付近で最大の絶対値をとるような粒子を選択し、吸水にともなうスラリーのpH変化を抑えることが重要であると考えられる。
今後は研究の中で明らかとなった、吸水装置のサイズ、形状が及ぼす影響を明らかにし、装置条件を最適化していくことが必要である。さらに、吸水による獲得位置エネルギーを更に高めるために、装置を多段化する工夫を引き続き検討していく。
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