2012 Fiscal Year Annual Research Report
農業工学とコロイド界面化学の体系的融合による持続可能な土壌・水環境保全技術の確立
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23688027
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
小林 幹佳 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (20400179)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | コロイド / 粘土 / 凝集分散 / 界面電気現象 / 沈降 / レオロジー / 固液分離 / 移動現象 |
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| Research Abstract |
本研究では，ミクロなコロイド界面化学と土壌や水環境を扱うマクロな農業工学を基礎から応用まで体系的に融合し，土壌と水環境の保全技術を確立することを目的とする．この目的を達成するため，多様なイオン，粘土，コロイドを含むヘテロ系でのコロイドの荷電・凝集特性と関連するコロイド分散系のダイナミックな挙動とを実験により検討した．本年度の成果は以下の通りである．
１．二価の対イオンと一価の対イオンが混合する溶液中において標準ラテックス粒子の電電気泳動移動度を測定し，実験結果を拡散電気二重層モデルと緩和効果を考慮した電気泳動理論に解析した．解析の結果，粒子界面近傍のすべり面のまでの距離が二価イオンの存在割合の増加とともに増加することが示唆された．
２．ナノチューブ状の粘土鉱物であるイモゴライトとラテックス標準粒子が混合したヘテロ系の電気泳動移動度を解析した．その結果，荷電中和はイモゴライトの添加量とラテックスの表面積の比によって決まることが明らかとなった．
３．ナノチューブ状の粘土鉱物であるイモゴライトの懸濁液の流動特性を実験により検討した．実験はイモゴライトが凝集状態にある場合と分散状態にある場合とで行った．実験から，イモゴライト懸濁液はいずれにおいても非ニュートン流動を示すことが分かった．また，流動曲線のヒステリシスは凝集系において顕著であった．
４．代表的な粘土であるカオリナイトの凝集性懸濁液の界面沈降挙動について実験により検討した．実験では懸濁液を入れるシリンダー状容器の管径を系統的に変化させた．その結果，沈降のパターンが容器の管径とカオリナイト濃度に依存することが示された．
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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
複数のイオン，粘土・コロイドを含む複雑なヘテロ系における凝集，荷電，分散系ダイナミクスの諸特性を実験により検討できている．また，次年度以降の実験に必要となる装置の設定，対象試料のキャラクタリゼーションについても順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究遂行上で大きな問題となる事象は生じていない．今年度の成果をベースとして今後の研究を展開する．なお，申請時に計画していた博士研究員の採用は予算的に困難であるため，謝金を活用した実験補助等により代替する．
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