多成分スラリーにおけるケミカルフリーな新規選択凝集・分離技術の開発

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K19873
• Research Institution: Hosei University
• Principal Investigator: 森 隆昌 法政大学, 生命科学部, 教授 (20345929)
• 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)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: 直流電場 / 多成分スラリー / 沈降濃縮 / 凝集

Outline of Annual Research Achievements

水中の二成分粒子を連続的に分離・回収できる装置を試作し、アルミナ・チタン酸バリウム混合スラリー（ただし、粒子の密度差を考慮し、両者の粒子径を調整して、直流電場を印加せずに粒子を沈降させた場合は特定成分の粒子の濃縮はおこらないことを確認している）を用いて分離実験を行った。まず様々な電場印加条件でアルミナ、チタン酸バリウムのそれぞれのスラリーに電場を印加し、粒子の沈降挙動を観察するとともに、それぞれの成分の粒子について、直流電場印加前後の粒子径分布を測定した。さらに、混合スラリーに直流電場を印加した後に、スラリー下部から水を供給することによって、上向き流速よりも沈降速度が速いアルミナを下部から、上向き流速よりも沈降速度が遅いチタン酸バリウムを上部から、それぞれもとのスラリーの含有率よりも高い状態で、すなわち成分濃縮された状態でそれぞれ回収できた。このとき、沈降速度が速かったアルミナ粒子については、直流電場の印加により粒子が凝集体を形成したのに対して、沈降速度が遅かったチタン酸バリウム粒子については、直流電場の効果が小さく、粒子は比較的分散している状態であることが分かった。両者の粉体の差については粒子の表面電位のpH依存性が原因ではないかと考えられるため、次年度は粒子のゼータ電位をpHを変えて測定し、直流電場によって凝集しやすい粒子と凝集しにくい粒子を仕分けするとともに、本技術の適用が有望視される廃液を特定する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

水中に複数種類の粉が分散したスラリーから、特定成分を濃縮する装置・手法を開発した。2成分粒子からそれぞれの粉を分離・回収できることを示した。ラボレベルの分離装置が完成していること、どのような粒子が直流電場で凝集しやすいのか、その傾向をすでにつかんでいることからおおむね順調に進展していると判断する。

Strategy for Future Research Activity

2成分粒子を含んだスラリーからそれぞれの成分を分離回収する機構はかためられたため、次年度はどのような粒子が直流でも場によって凝集しやすい／凝集しにくいのかを明らかにする。分離可能な組み合わせの粒子についてまとめるとともに、直流で場で凝集しやすい／しにくい粒子の特性の差を明確化していく。