| 研究課題/領域番号 |
20F20388
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 外国 |
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| 審査区分 |
小区分41030:地域環境工学および農村計画学関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
小林 幹佳 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (20400179)
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| 研究分担者 |
GEONZON LESTER 筑波大学, 生命環境系, 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2020-11-13 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2022年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2021年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2020年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
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| キーワード | polymer adsorption / microfluidics / optical tweezers / hydrodynamic flow / kinetics of adsorption / Water-soluble polymer / water-soluble polymer / colloids / adsorption |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本課題は，水処理や土壌保全において重要となる高分子によるコロイド粒子の凝集（flocculation）ダイナミクスを対象にしている．高分子による凝集過程を理解するためには，高分子の粒子への吸着，高分子を被覆した粒子同士の相互作用の詳細な検討が不可欠である．しかし凝集過程では，吸着した高分子の形態，粒子の帯電状況を反映するゼータ電位，高分子を被覆した粒子間相互作用が複雑に時々刻々と変化しており，その理解の深化を困難にしている．本研究では，高分子の吸着形態の変化，高分子を被覆した粒子の帯電と凝集速度の測定・解析を目指す.
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| 研究実績の概要 |
A novel technique for investigating the adsorption kinetics of water-soluble polymer onto a single particle was developed using microfluidics and optical tweezers. The adsorption kinetics of polyethylene oxide (PEO) and charged polyacrylamide-based polymer onto a silica particle in terms of layer thickness were studied. The long-range interaction forces between silica particles in aqueous solutions with different molecular weights of PEO were studied. The effect of different parameters such as pH, flow rate, salt concentrations, and particle size were evaluated. The adsorption of PEO onto silica particles was found to be highly dependent on the solution pH. The effect of pH was also found to be influenced by the flow rate. The thickness was observed to be independent of pH, while it was observed to decrease at a high flow rate and high pH. This is attributed to the decrease in the affinity between the silica surface and the polymer, in addition to the influence of fluid force. The effect of charge density and salt concentrations was studied. All polyelectrolytes exhibited dependence on salt concentration. The attractive interactions control the adsorption process of cationic polyelectrolytes. Meanwhile, the layer thickness is dependent on the charge density and salt concentration, due to the differences in the loop and tail conformation of the adsorbed polyelectrolyte. This presents a novel perspective in understanding polymer adsorption kinetics by directly evaluating the layer thickness on a single particle viewpoint that is not accessible to bulk measurements.
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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