2022 Fiscal Year Annual Research Report
Transport of Colloidal Particles in Unsaturated Soils
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21H01424
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
濱本 昌一郎 北海道大学, 農学研究院, 教授 (30581946)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹村 貴人 日本大学, 文理学部, 教授 (30359591)
大竹 豊 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50425617)
杉本 卓也 筑波大学, 生命環境系, 助教 (70899509)
石田 尚之 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (80344133)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | コロイド / AFM / マイクロ流路デバイス / イオン交換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は、昨年度に続き間隙水中でのイオン交換反応時のコロイド沈着・脱離挙動解明を目的とした。具体的には、マイクロ流路デバイスを用いたコロイド粒子挙動の観察と、AFMを用いたコロイド粒子と充填粒子表面間との相互作用力測定を行った。マイクロ流路デバイスを用いた実験では、異なるイオン組成環境下でコロイド通水実験を行い、イオン種の違いがマイクロ流路デバイス内のピラーへのコロイド沈着速度に与える影響について定量的に調べた。マイクロ流路デバイスは、昨年度までの砂充填カラムと対応させ石英で作成した。結果、多価イオン存在下でピラーへのコロイド沈着が促進する結果が得られた。一方で、マイクロ流路デバイス内でCaイオンからNaイオンへのイオン交換を生じさせた場合や、通水溶液のイオン強度を低下させた場合においても、沈着コロイドの脱離は確認できなかった。また、計算された沈着率は昨年度までのカラム実験から得られた結果と異なる著しく低い値が得られた。マイクロ流路デバイス内で平均間隙流速が多孔質体内の流速と比較して早く、沈着に不利な環境であったことが原因として考えられた。原子間力顕微鏡(AFM)を用いた実験では、多価イオン存在下でコロイド粒子と石英基盤との間で付着力が存在すること、一方、一価イオン存在下では斥力が卓越することを確認した。AFMで得られた付着力と同条件下でのマイクロ流路デバイスにより得られた沈着割合には正の相関が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マイクロ流路デバイスおよび原子間力顕微鏡を用いて、間隙水のイオン組成とコロイド沈着挙動に関する基本的な知見が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
気液界面存在下でのコロイド挙動把握のためのカラム実験に取り組むとともに、通水溶液の化学性の変化が、コロイド沈着・脱離挙動に与える影響について詳細に検討する。
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[Presentation] Coupling of Data Assimilation and Hydrus for Modeling Soil-Water and Heat Transport of Rain-Fed Soybean Field throughout Japan2022
Author(s)
Atm SAKIUR Rahman, , Shoichiro Hamamoto, , Hirotaka Saito, , Kenichi Tatsumi, , Takemasa Miyoshi, Naoto Nihei, Yasunori Ichihashi
Organizer
ASA, CSSA, and SSSA International Annual Meetings
Int'l Joint Research
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