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2011 Fiscal Year Annual Research Report

農業および水環境におけるコロイド界面現象の工学的体系化

Research Project

Project/Area Number 22248025
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

足立 泰久  筑波大学, 生命環境系, 教授 (70192466)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉野 邦彦  筑波大学, システム情報系, 教授 (60182804)
野村 暢彦  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (60292520)
藤巻 晴行  鳥取大学, 乾燥地研究センター, 准教授 (90323253)
京藤 敏達  筑波大学, システム情報系, 教授 (80186345)
小林 幹佳  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (20400179)
Keywordsコロイド / 凝集 / 粘土 / フロック / 界面動電現象 / 高分子電解質 / 電気浸透 / 沈降
Research Abstract

本研究では、農業および水環境におけるコロイド界面現象の基礎物性論的な成果を深化させ、それを中核においた応用的展開をはかることによって、土壌汚染対策や天然系素材の利用などに役立つ工学体系を明らかにすることを目指している。具体的には土壌物理学、微生物生態学、高分子化学などをコロイド界面化学的観点から見直し、その視点での融合が、化学物質の動態評価、計測、修復などに有効であることを立証し、その過程で生物資源および水環境とコロイド界面科学のダイナミクスを総合的に扱うユニークな体系的研究基盤を構築する。
研究の2年目にあたる本年度は初年度に着目した基礎的事項をさらに深化させた解析を行い、コロイド界面現象の動的問題について以下の成果を得た。
1.計算機シミュレーションによって、コロイド粒子が濃厚な場合、粒子濃度が凝集体のフロックの充填の仕方に大きく影響することを明らかにした。
2.高分子電解質によって誘発されるブラウン凝集、せん断凝集において、イオン強度が十分高い場合の実験結果から、高分子電解質の電荷が完全に遮蔽されるような高イオン強度化においても、流体力学的な撹拌作用によって高分子凝集剤が大きく引きのばされ、凝集速度に影響することが明らかになった。
3.凝集体の界面動電的性質を解析し、沈降では外部流体はフロックの内部に侵入しなくても、電気浸透によって外部流体はフロック内部に侵入することが明らかになった。
4.イモゴライト懸濁液の凝集と輸送現象を解析し、水中におけるイモゴライトの荷電状態と沈着過程に新しいデータを取得した。本研究の共同研究者を母体に、筑波大学に「生物資源コロイド工学リサーチユニット」を申請し承認を受け、その基盤のもと界面動電現象に関する国際シンポジウムの準備を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

代表者が進める基礎的な課題および、6人の分担者と共同で進める応用展開のそれぞれにおいて、着実に計画が遂行され、成果が出始めていると判断できる。

Strategy for Future Research Activity

大きな研究計画の変更はなく、ほぼ当初の計画どおり実施する。また、2年間の成果から、コロイド界面における動的な基礎問題の理解が重要であることが判明し、水理学と動電学的視点からの強化を計る予定であるが、この問題は当初の計画範囲で対応可能である。

  • Research Products

    (20 results)

All 2012 2011

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (10 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] structure of Colloidal Floes in relation to the Dynamic Properties of Unstable Suspension2012

    • Author(s)
      Yasuhisa Adachi, Azusa Kobayashi, Motoyoshi Kobayashi
    • Journal Title

      International JournaI of Polymer Science

      Volume: Volume 2012 (2012)

    • DOI

      doi:10.1155/2012/574878

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ブラウン運動の解析に基づく単一粒子追跡法と顕微鏡電気泳動法によるコロイド複合体の解析2012

    • Author(s)
      小林梓, 日下靖之, 足立泰久
    • Journal Title

      BUNSEKI KAGAKU

      Volume: Vol.61 No.2 Pages: 87-94

    • DOI

      10.2116/bunsekikagaku.61.87

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] モデルコロイドの凝集沈降実験に基づく天然粘土鉱物イモゴライトの濁水凝集機構2012

    • Author(s)
      小林幹佳・似内美貴・大内岳・高橋政之輔・颯田尚哉・足立泰久
    • Journal Title

      土木学会論文集B1(水工学)

      Volume: Vol.67, No.4 Pages: I_1285-I_1290

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Treatment of ammonium-rich swine waste in modified porphyritic andesite fixed-bed anaerobic bioreactor2012

    • Author(s)
      Wang, Q., Yang. Y.N.*, Li D., Feng, C., Zhang, Z.Y.
    • Journal Title

      Bioresource Technology

      Volume: 111 Pages: 70-75

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cluster-cluster aggregation simulation in a concentrated suspension2011

    • Author(s)
      Yasuyuki Kusaka, Tomonori Fukasawa, Yasuhisa Adachi
    • Journal Title

      Journal of Colloid and Interface Science

      Volume: Vol.363 No.1 Pages: 34-41

    • DOI

      doi:10.1016/j.jcis.2011.07.024

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Aggregation of colloidal silica particles in the presence of fulvic acid, humic acid, or alginate : effects of ionic composition2011

    • Author(s)
      Tsutomu Abe, Satomi Kobayashi, Motoyoshi Kobayashi
    • Journal Title

      Colloids and Surfaces A

      Volume: Vol.379 Pages: 21-26

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2010.11.052

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Turbidity Measurement for the Absolute Rate of Coagulation in a Turbulent Flow2011

    • Author(s)
      Motoyoshi Kobayashi, Daigo Ishibashi
    • Journal Title

      Colloid and Polymer Science

      Volume: Vol.289 Pages: 831-836

    • DOI

      10.1007/s00396-011-2388-x

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] モデルコロイドの凝集沈降実験に基づく天然粘土鉱物イモゴライトの濁水凝集機構2012

    • Author(s)
      小林幹佳, 似内美貴, 大内岳, 高橋政之輔, 颯田尚哉, 足立泰久
    • Organizer
      第56回水工学講演会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(松山)
    • Year and Date
      2012-03-08
  • [Presentation] 高イオン強度下における高分子電解質によるPSL粒子の初期段階の凝集挙動2011

    • Author(s)
      肖健, 足立泰久
    • Organizer
      第49回高分子と水に関する討論会
    • Place of Presentation
      東工大蔵前会館(東京)
    • Year and Date
      2011-12-05
  • [Presentation] コロイド粒子表面における高分子電解質の動的な吸着形態2011

    • Author(s)
      小林梓, 足立泰久
    • Organizer
      第49回高分子と水に関する討論会
    • Place of Presentation
      東工大蔵前会館(東京)
    • Year and Date
      2011-12-05
  • [Presentation] Application of Ca-modified porphyritic andesite for ammonium removal in anaerobic digestion process2011

    • Author(s)
      Wang, Q., Yang, Y.N., Li, D.W., Feng, C., Zhang, Z.Y.
    • Organizer
      International Symposium on Agriculture Education for Sustainable Development
    • Place of Presentation
      University of Tsukuba, Japan
    • Year and Date
      2011-11-09
  • [Presentation] A semi-continue photocatalysis process using titanium dioxide nanoparticles for degradation of raw activated sludge2011

    • Author(s)
      Liu, C.G., Yang, Y.N., Li, D.W., Zhao, Y.X., Wang, Q., Chen, J., Zhang, Z.Y.
    • Organizer
      4th Japan-China Graduate Student Forum-Life, Environment and Resource
    • Place of Presentation
      Beijing, China
    • Year and Date
      2011-09-25
  • [Presentation] イモゴライトの存在下における標準コロイド粒子の凝集分散-その2-2011

    • Author(s)
      似内美貴, 高橋政之輔, 大内岳, 小林幹佳
    • Organizer
      平成23年度農業農村工学会大会講演会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡)
    • Year and Date
      2011-09-07
  • [Presentation] 界面動電現象入門2011

    • Author(s)
      小林幹佳
    • Organizer
      界面動電現象研究会サマースクール-微生物とコロイドのソフト界面-
    • Place of Presentation
      筑波大学(つくば)
    • Year and Date
      2011-08-27
  • [Presentation] Coupling effects of charge density of polyelectrolyte chain and shear on the flocculation behavior of polystyrene latex particle2011

    • Author(s)
      足立泰久
    • Organizer
      第6回 日中化学工学シンポジウム
    • Place of Presentation
      武漢湖浜花園ホテル(武漢・中国)
    • Year and Date
      2011-06-23
  • [Presentation] Dynamics of Initial Stage of Flocculation of PSL Particles Induced by an Addition of Polyelectrolytes Under High Ionic Strength2011

    • Author(s)
      肖健, 足立泰久
    • Organizer
      第6回 日中化学工学シンポジウム
    • Place of Presentation
      武漢浜花園ホテル(武漢・中国)
    • Year and Date
      2011-06-23
  • [Presentation] Comparison of Methanogenic Carrier Materials and Immobilization Method in Anaerobic Bioreactors2011

    • Author(s)
      Yang, Y.N., Zhang, Z.Y., Sugiura, N.
    • Organizer
      Asia Congress on Biotechnology 2011
    • Place of Presentation
      Shanghai, China
    • Year and Date
      2011-05-12
  • [Book] Electrical phenomena at interfaces and biointerfaces: dynamics of polymers and polyelectrolytes at colloidal interface and subsequent flocculation2012

    • Author(s)
      Ohshima, H. ed., Adachi, Y (分担執筆)
    • Total Pages
      299-314(845)
    • Publisher
      John Wiley & Sons
  • [Book] Electrical phenomena at interfaces and biointerfaces : fundamentals and applications in nano-, bio-, and environmental sciences2012

    • Author(s)
      Ohshima, H.ed., Kobayashi, M (分担執筆)
    • Total Pages
      173-191(845)
    • Publisher
      John WUey & Sons
  • [Book] コロイド界面現象の動的基礎(上)2011

    • Author(s)
      足立泰久
    • Total Pages
      154
    • Publisher
      イセブ

URL: 

Published: 2013-06-26   Modified: 2014-02-18  

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