2015 Fiscal Year Annual Research Report
土粒子界面電気現象を応用した土壌・水・大気環境保全技術の確立
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25252042
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
石黒 宗秀 北海道大学, 農学研究院, 教授 (00294439)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柏木 淳一 北海道大学, 農学研究院, 講師 (40241369)
佐藤 努 北海道大学, 工学研究院, 教授 (10313636)
鈴木 克拓 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中央農業研究センター, 上級研究員 (90354068)
北川 巌 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 上級研究員 (30462360)
小林 幹佳 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (20400179)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | カオリナイト / 分散凝集 / ゼータ電位 / シリカ / 界面活性剤 / 吸着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では基本的な粘土鉱物であるカオリナイトを用いてリン酸吸着が粘土鉱物の分散凝集性に与える影響を測定した。また安定度比およびゼータ電位を用いてカオリナイト懸濁液の分散凝集性を評価した。pH3～pH4ではリン酸吸着の有無やNa濃度に関わらず安定度比は1前後である。このとき凝集速度は急速凝集とほぼ等しい。またこのときゼータ電位は-11。3 mVから-38。0 mVの間で変化し、リン酸吸着に応じてゼータ電位は減少した。Na濃度10mMかつpH5～pH6のときはリン酸吸着に応じて安定度比は1から増大していった。pH7のときとNa濃度1mMかつpH5～6のときは吸着がなくても安定度比は1より大きく、吸着量が増すことによって安定度比はさらに増大していった。安定度比が1よりも大きいときゼータ電位は-40 mV以下であった。このことからゼータ電位-40 mVの前後に分散凝集の境となる電位があると考えられる。
pHおよびカチオン種を変えることにより、溶存炭素濃度と二酸化炭素放出量にどのような影響を及ぼすかを明らかにするため、黒ぼく土試料を用いて室内実験を行った。溶存炭素濃度と二酸化炭素放出速度の間には、明瞭な関係が認められなかった。pHの調整が十分でないことが一因と考えられた。
Srの土壌中における吸着移動を明らかにするため、種々の粘土鉱物への吸着実験を行っている。本年度は、Na共存下でのカオリナイトへの吸着実験を行い、Sr濃度が低いほど、Srの固液分配比が大きくなり、移動しにくくなることが明らかとなった。
土壌の主要成分であるシリカを用いて、シリカへのアニオン界面活性剤の吸着実験を行った。pHが低くなるほど、電解質濃度が高くなるほどシリカ表面の負荷電の影響が弱くなり、アニオン界面活性剤の吸着量が多くなることを明らかにした。
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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
カオリナイトの分散凝集機構を、相互作用ポテンシャルエネルギーで説明できることを示した。カオリナイト中では、Sr濃度が低いほど、固液分配比が小さくなり、吸着により移動が抑制されることを明らかにした。土壌中で普遍的に存在するシリカ表面に、アニオン界面活性剤が条件によって吸着することを示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
リン酸添加によるカオリナイトの分散凝集機構を、理論モデルに当てはめて評価できるようにしたい。カオリナイト以外の粘土鉱物への分散凝集に及ぼす影響を明らかにするとともに、吸着モデルを適用して理論的な考察を進めて行く予定である。Srのカオリナイト以外の粘土鉱物への吸着実験を行い、吸着特性を明らかにするとともに、吸着モデルを適用して理論的な考察を進めて行く予定である。アニオン界面活性剤の、土壌中への吸着移動実験を行い、吸着のヒステレシス効果の有無を明らかにする予定である。
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