2021 Fiscal Year Annual Research Report
イオン交換反応を応用した泥の減容化技術の開発とそのモデル化
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19K04620
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
中下 慎也 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (90613034)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 堆積泥 / 保水性 / イオン交換 / 陽イオン交換容量 / 有機物含有量 / 示差熱分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，泥の表面に電気的に吸着している多価（Al3+やCa2+など）の陽イオンを強制的に１価の陽イオン（Na+やK+）に交換させることで泥を減容化する手法の開発を目指す．そのため，室内実験でイオン交換により保水性を低減できる溶液を検討した．また，地球化学モデルを用いてイオン交換現象の再現を試みたが，堆積泥に含まれる有機物の質や量によって吸着量が大きく異なることが明らかとなったため，有機物を含む堆積泥が持つ陽イオンの吸着サイト量を検討した．また，吸着サイト量は堆積泥に含まれる有機物の種類や量に依存することが予想されたため，堆積泥に含まれる物質について示差熱重量分析を用いて検討した．具体的には，①多価の陽イオンを交換可能な溶液の種類，撹拌方法の検討，②堆積泥の陽イオン吸着サイト量の検討，③堆積泥に含まれる有機物の分画を実施した．
実験結果より，泥に吸着する陽イオンを保水性が低くなる１価の陽イオンに強制的に交換させる手法を確立した．また，地球化学モデルを用いたイオン交換現象について検討した結果，有機物を含む堆積泥が持つ陽イオン吸着サイト量を把握する必要があることを明らかにした．堆積泥の陽イオン吸着サイト量は地盤分野で用いられる0.1 mol/Lの塩化バリウム（BaCl2）溶液を用いる手法と農業土木や土壌学の分野で用いられる1 mol/Lの酢酸アンモニウム（CH3COONH4）溶液を用いる手法を組み合わせることで有機物の官能基が持つ吸着サイト量，粘土鉱物が持つ表面・層間の吸着サイト量を推定できることを明らかにした．また，堆積泥に含まれる物質について示差熱重量分析を用いて検討した結果，示差熱重量分析の測定条件を様々に変化させることで堆積泥に含まれる物質を推定できる可能性が示唆された．
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Research Products
(2 results)
