2020 Fiscal Year Research-status Report
Investigation of neutralization mechanism of incinerated ash landfill layer by highly dissolved solution of carbon dioxide
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20K12227
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| Research Institution | Meisei University |
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Principal Investigator |
宮脇 健太郎 明星大学, 理工学部, 教授 (00289521)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠藤 和人 国立研究開発法人国立環境研究所, 福島支部, 室長 (10353533)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 焼却灰中和 / 二酸化炭素溶存 / ウルトラファインバブル / 炭酸中和 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度（研究代表者分）：予定した1）ウルトラファインバブル（UFB)を用い二酸化炭素溶存水（UFB-CO2水）の安定性検討、2）ガラスビーズ層カラムを用いた溶存CO2の安定性検討、3）焼却灰カラムを用いたUFB-CO2水による中和の検討を行った。実施期間が短くなったが、各試験の目的にそった傾向把握は行うことができた。
結果概略として、1）溶存CO2を無機炭素ICとして計測し、表面積を変えた容器でのIC変化を見たところ、溶解性の高いCO2の場合、試験を空気等と異なりUFBの安定が悪い可能性が示唆された。溶存CO2が大気平衡で脱気しやすい事が起因していると予想された。2）表面積の大きいガラスビーズ層（15cm）流下においても、一定時間はCO2が保持され流下することが確認された。層厚を変化させた試験を行ったが再現性が不十分であり、今後、装置・試験条件を改善する。3）焼却灰層にUFB-CO2水を流下させると対照区（純水流下）と比較し、早期に流出水のpHが低下した。試験結果より、本研究の目的である埋立焼却灰層の早期中和の可能性は把握された。
当該年度（分担研究者）：固相である焼却灰の二酸化炭素消費量を把握するための試験系を開発するため、二酸化炭素ガスを確実に吸着するCガード（CO2吸着材）を用い、簡易的に消費量（吸着能）ポテンシャルを測定する実験を実施した。バッチ吸着試験としてテドラバックを用いた試験系を考え、9.6 vol％濃度（バランスは空気）を用い、吸着速度（L/min）と吸着容量（mol-CO2/kg-sample）を求めた。粉末状Cガードで0.0115 L/min、ペレット状で0.004 L/minの吸着速度があり、吸着容量はそれぞれ、7.64と6.83 mol/kgと求めることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
感染症関連対策などにより、全般的に年度当初の学生、教職員の出校停止などにより、機器準備、実験実施等の遅れが発生した。年度中盤から後半は対策を取りながら実験を実施した。分担研究者の現地調査については、特に問題は生じず進行した。
4、5、6月の感染症対策のため、実験等準備が大幅に遅れた。特に、一部の実験を担当する学生の登校時期はさらに登校時期が遅れたため、該当部分の試験は1回実施となり再現性確認ができなかった。
なお、7月以降は通常に近づいたため、研究補助員を雇用し実験を継続し、研究全体の実験としては、概ね予定された部分を実施できた。
正式な成果公表については、データ取得が少なく、実施できていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度の結果から課題となっている、1）二酸化炭素高溶存溶液のCO2保持状態を維持するための条件探索、2）ガラスビーズ層を用いた条件での装置大型化による、流下水中のCO2保持状態の変化の確認継続、3）焼却灰層の中和と焼却灰粒子表面の検討を実施する予定である。
具体的には、1）ウルトラファインバブル（UFB)のCO2濃度を変える（N2濃度で調整）ことでUFBの安定性の変化（溶存無機炭素で確認）を確認する。2）ガラスビーズ層厚を30cm、60cmと順次延長し確認する。3）焼却灰層の充填密度を変化させること、流通実験後に層内の焼却灰の溶出試験等による中和状況確認と焼却灰粒子表面の状況確認（高解像光学顕微鏡およびSEM）を予定する。
試験精度、再現性などを考慮し、またUFBの長時間持続に向けた検討も実施する。
大きな計画変更はない。ただし、研究補助員の人件費分については、当初予定より増額することを予定している。
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| Causes of Carryover |
4月当初予想していなかった出校自粛期間が4，5月生じたこと、一部実験担当予定の学生の年間出校可能期間が大幅に短縮されたことから、一部の試験条件を縮小し実施したため、29万円分の使用額を次年度使用とすることとした。
使用計画としては、昨年度予定分の試験を実施するため、昨年度購入を見送ったウルトラファインバブル発生ノズル（現存物と条件を変更したもの）および、分析消耗品として使用する予定である。
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