| 研究課題/領域番号 |
19K04620
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22040:水工学関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
中下 慎也 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (90613034)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 堆積泥 / 保水性 / イオン交換 / 陽イオン交換容量 / 有機物含有量 / 示差熱分析 / 陽イオン交換 / 含水比 / 遠心分離 / 限界せん断応力 / 回転式粘度計 / 地球化学モデル / ヘドロ / 減容化 / 吸着イオン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，泥の表面に電気的に吸着している多価（Al3+やCa2+など）の陽イオンを強制的に１価の陽イオン（Na+やK+）に交換させることで泥を減容化する手法の開発を目指す．
具体的には，室内実験にて，泥に吸着する陽イオンを保水性が低くなる１価の陽イオンに強制的に交換させ，含水比・吸着イオン・ゼータ電位を測定することで陽イオン交換による泥の保水性や凝集性の変化を解明する．さらに，室内実験で得られた陽イオン交換現象を地球化学モデルを用いて再現し，その結果を海域や湖沼の浚渫泥・下水汚泥に適用して泥の減容化技術の開発を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では泥に吸着する陽イオンを保水性が低くなる１価の陽イオンに強制的に交換させる手法を確立した．堆積泥の陽イオン吸着サイト量は地盤分野で用いられる0.1 mol/Lの塩化バリウム溶液を用いる手法と農業土木や土壌学の分野で用いられる1 mol/Lの酢酸アンモニウム溶液を用いる手法を組み合わせることで有機物の官能基が持つ吸着サイト量，粘土鉱物が持つ表面・層間の吸着サイト量を推定できることを明らかにした．また，示差熱重量分析の測定条件を様々に変化させることで堆積泥に含まれる物質を推定できる可能性が示唆された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで粘土鉱物に対して吸着イオンを交換した場合の凝集性の変化について検討した研究例は存在したが，粘土鉱物に有機物が付着した複雑な特性を持つ堆積泥を対象として電気化学的な効果を検討した研究は無かった．本研究では，堆積泥に吸着するイオンの種類や量を変化させることで泥の減容化が可能であることを明らかにした．また，吸着陽イオン量を決定する大きな要因である堆積泥に含まれる有機物の種類や量を示差熱重量分析を用いて検討する手法を提案した．
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