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マイクロバブル吸着による有害因子除去と水処理の多機能化

研究課題

研究課題/領域番号 18360084
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関独立行政法人理化学研究所 (2007)
東京大学 (2006)

研究代表者

高木 周  独立行政法人理化学研究所, 臓器全身スケール研究開発チーム, チームリーダー (30272371)

研究分担者 松本 洋一郎  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60111473)
藤原 暁子  筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 講師 (40396940)
菱田 公一  慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40156592)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
16,840千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 1,740千円)
2007年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2006年度: 9,300千円 (直接経費: 9,300千円)
キーワード水処理 / 泡沫 / 浮上分離 / 微粒子 / マイクロバブル / 表面活性剤 / 気泡塔 / 吸着 / 界面 / 界面活性剤
研究概要

人々の生活および価値観が多様化していく現代社会においては,生活の豊かさ,利便性の追求に伴い,多種多様な有害物質が人間を取り巻く環境に排出されている.中でも,水環境の悪化は,その地域や産業に依存した複雑な汚染形態を有し,極めて深刻な問題となっている.このように水環境が急激に悪化していく状況下,地域依存性や産業依存性が大きい種々の廃水に対して,個別に適用可能な汎用性が高い水処理技術の開発が,強く望まれている.本研究では,水環境中に含まれる衛生危機因子除去のために,微細気泡(マイクロバブル)を用いて浮上分離法により効率的に水処理を行なう方法について検討した.浮上分離法により水中に含まれる物質の除去を行う場合には,気泡表面に吸着した物質がその後,水面上に泡の層を形成し,この泡の層の成長とともに有害物資が除去されることが重要となる.ここでは,この泡の層において,異なる特性を有する処理水中における微粒子の挙動を詳細に調べ,微粒子除去に適した条件について検討した.実験には,界面活性剤として硬い泡沫になるカセインと,柔らかい泡沫になるサポニンを使用し,縦置きにされた薄型の流路において,側面よりレーザーシートを照射することにより泡沫中を移動する微粒子の軌跡を追跡した.そして,泡沫の硬い-柔らかい,湿潤-乾燥などの特性の違いが,微粒子の沈降に与える影響について詳細に調べた.その結果,サポニンを含んだ泡沫で代表される柔らかく乾燥した泡沫において,微粒子除去は効率よく行なえることが示された.

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (19件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (8件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] The effects of surfactant on the multiscale structure of bubbly flows2008

    • 著者名/発表者名
      Takagi, S., Ogasawara, T. and Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      Philosophical Transaction of the Royal Society A 366

      ページ: 2117-2119

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical study on the shear-induced lift force acting on a spherical bubble in aqueous surfactant solutions2008

    • 著者名/発表者名
      Fukuta, M., Takagi, S. and Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      Physics of Fluids 20

      ページ: 40704-40704

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effects of surfactant on the multiscale structure of bubbly flows2008

    • 著者名/発表者名
      Takagi, S., Ogasawara, T., Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      Philosophical Transaction of the Royal Society A 366

      ページ: 2117-2129

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Numerical study on the shear-induced life force acting on a spherical bubble in aqueous surfactant solutions2008

    • 著者名/発表者名
      Fukuta, M., Takagi, S., Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      Physics of Fluids 20

      ページ: 40704-40704

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The effects of surfactant on the multiscale structure of bubbly flows2008

    • 著者名/発表者名
      Takagi, S., Ogasawara, T. and Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      Philosophical Transaction of the Royal Society A in press

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coarse particles sedimentation within a quasi two-dimensional rising foam2007

    • 著者名/発表者名
      Bennani, N., Fujiwara, A., Takagi, S., Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects 309

      ページ: 7-12

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A molecular dynamics study on liquid-vapor interface adsorbed by impurities2007

    • 著者名/発表者名
      Kikugawa, G., Takagi, S. and Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      Computers & Fluids 36

      ページ: 69-76

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] マイクロバブルにおける界面活性剤の影響2007

    • 著者名/発表者名
      高木 周
    • 雑誌名

      化学工学 71

      ページ: 160-164

    • NAID

      10018736929

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A molecular dynamics study on liquid-vapor interface adsorbed by impurities2007

    • 著者名/発表者名
      Kikugawa, G., Takagi, S., Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      Computers & Fluids 36

      ページ: 69-76

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The effect of surfactant on microbubbles2007

    • 著者名/発表者名
      Takagi, S.
    • 雑誌名

      Chemical Engineering 71

      ページ: 160-164

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Water treatment system using microbubbles2007

    • 著者名/発表者名
      Takagi S.
    • 雑誌名

      NTS pub., partial Contribution to the book named Corpus of wast water treatment technology, my contribution : chapter 5. Section 1.3

      ページ: 11-11

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Coarse particles sedimentation within a quasi twp-dimensional rising foam2007

    • 著者名/発表者名
      Bennaini.N., Fujiwara, A., Takagi, S., Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects 309

      ページ: 7-12

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A molecular dynamics study on liquid-vapor interface adsorbed by impurities2007

    • 著者名/発表者名
      Kikugawa, G., Takagi, S. and Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      Computer & Fluids 36

      ページ: 69-76

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coarse particles sedimentation within a quasi two-dimensional rising foam2007

    • 著者名/発表者名
      Bennani, N., Fujiwara, A., Takagi, S., Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects (to appear)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A Study on the induced liquid velocity in plumes by tiny bubbles2007

    • 著者名/発表者名
      Gong, X., Tskagi, S., Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      Proceedings of 5^th Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference FEDSM2007(to appear)

      ページ: 37674-37674

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] マイクロバブルにおける界面活性剤の影響2007

    • 著者名/発表者名
      高木 周
    • 雑誌名

      化学工学 71・3

      ページ: 160-164

    • NAID

      10018736929

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] ミクロスケールにおける気液界面の局所・瞬時的定義について2007

    • 著者名/発表者名
      菊川豪太, 高木 周, 松本洋一郎
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集 B編 73・725

      ページ: 118-125

    • NAID

      110006165262

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] マイクロバブルの生成と応用2006

    • 著者名/発表者名
      高木 周
    • 雑誌名

      冷 凍 81・945

      ページ: 564-569

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] マイクロバブルの性質と微小気泡発生手法2006

    • 著者名/発表者名
      松本洋一郎, 高木 周, 藤原暁子
    • 雑誌名

      空気清浄 43・6

      ページ: 452-461

    • NAID

      10018109361

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] A Study on the induced liquid velocity in plumes by tiny Bubbles2007

    • 著者名/発表者名
      Gong, X., Takagi, S., Matsumoto, Y.
    • 学会等名
      5th Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference
    • 発表場所
      San Diego
    • 年月日
      2007-08-02
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A Study on the induced liquid velocity in plumes by tiny bubbles2007

    • 著者名/発表者名
      Gong, X., Takagi, S., Matsumoto, Y.
    • 学会等名
      5th Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference
    • 発表場所
      San Diego
    • 年月日
      2007-08-02
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A Study on the Induced Liquid Velocity in Plumes by Tiny Bubbles2007

    • 著者名/発表者名
      Gong, X., Takagi, S. and Matsumoto, Y
    • 学会等名
      5th Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference
    • 発表場所
      San Diego
    • 年月日
      2007-08-02
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Bubble Breakup Phenomena in Venturi Tube2007

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara, A, X., Takagi, S., Matsumoto, Y., et. al.
    • 学会等名
      5th Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference
    • 発表場所
      San Diego
    • 年月日
      2007-08-01
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Shear-Induced Lift Force on a Single Bubble in Surfactant Solutions2007

    • 著者名/発表者名
      Fukuta, M. Takagi, S. and Matsumoto, Y
    • 学会等名
      5th Joint ASME/JSME Fluids Engineering Conference
    • 発表場所
      San Diego
    • 年月日
      2007-08-01
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Surfactant Effect on the Multiscale Structure of Bubbly Flow2007

    • 著者名/発表者名
      Takagi, S.
    • 学会等名
      International Conference on Multiphase Flows 2007
    • 発表場所
      Leipzig
    • 年月日
      2007-07-09
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Surfactant Effect on the Multiscale Structure of Bubbly Flow2007

    • 著者名/発表者名
      Takagi, S.
    • 学会等名
      International Conference on Multiphase Flown 2007
    • 発表場所
      Leipzig
    • 年月日
      2007-07-09
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Surfactant Effect on the Structure of Bubbly Flow2006

    • 著者名/発表者名
      Takagi, S.
    • 学会等名
      The 5th International Conference on Measurement Techniques for Multiphase Flows
    • 発表場所
      Macau
    • 年月日
      2006-12-12
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [図書] 「排水・汚水処理技術集成」第5章 1.3節「マイクロバブルによる水処理システム」2007

    • 著者名/発表者名
      高木 周(分担執筆)
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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