2022 Fiscal Year Annual Research Report

炭酸カルシウム法地盤改良技術を使った地下水中の金属資源捕捉回収システムの開発

Research Project

Project/Area Number	20H02246
Research Institution	Wakayama National College of Technology
Principal Investigator	林和幸和歌山工業高等専門学校, 環境都市工学科, 教授 (30587853)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	角田範義豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 理事・副学長 (30201411) 岡村未対愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (50251624) 安原英明愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (70432797)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	透過性地中壁 / 炭酸カルシウム / 重金属
Outline of Annual Research Achievements	透過性地中壁工法とは，透水性を有する反応壁を地下に建設し，そこを透過する汚染物質を捕捉し地下水を浄化する技術である。従来，この工法は地下水に含まれる有機化合物を捕捉対象として発展してきたが，本研究では反応材として炭酸カルシウムを適用し，捕捉対象を重金属に拡大することを試みてきた。前年度までの研究では，化学平衡計算に基づき高効率で捕捉可能とされたマンガン，ニッケル，コバルトを対象に，透過性地中壁の間隙をフラスコ内で再現したバッチ試験を行い，いずれも溶液に含まれる重金属の90%以上が捕捉固定される高い捕捉率を示すことが明らかにされた。しかしながら，その捕捉には地下水が透過性地中壁を通過するには長すぎる1か月以上の長期間を要したため，捕捉時間を圧縮可能な新たな技術が必要となった。そこで当該年度においては，それを可能とする技術を模索し，最終的には，炭酸カルシウム結晶析出時に塩化ナトリウムを添加して結晶サイズを縮小し，同時に比表面積を拡大することで炭酸カルシウムと地下水中の重金属の接触頻度の向上と捕捉時間の圧縮を試みた。塩化ナトリウム添加による炭酸カルシウム結晶サイズの変化を調べるため，メスシリンダーに炭酸カルシウム混合液を入れて沈降分析を行った。その結果，ほとんどの粒径において両者に差はなかったが，概ね15～30μmの範囲において塩化ナトリウムを添加した場合の方が粒径がわずかながら小さくなることが分かった。サイズが縮小された炭酸カルシウムを使用してマンガンイオンの捕捉特性を調べるバッチ試験では，溶液中のマンガンイオンの90%を捕捉するために必要な時間が，結晶を縮小しなかった場合と比べ1/2の2週間程度にまで圧縮された。これらの結果から，炭酸カルシウム結晶析出時の塩化ナトリウムの添加は，結晶サイズの縮小とともに，透過性地中壁の重金属捕捉時間を圧縮できることが分かった。
Research Progress Status	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。