電気浸透による土壌汚染物質除去とそのモデル化に関する研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08680606
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 平田 雄志 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (90029512)
• 研究分担者: 山端 景子 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (70273612) ; 芝 定孝 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (40026274) ; 瀬野 忠愛 静岡大学, 工学部, 助教授 (60135241)
• キーワード: 土壌汚染 / 電気浸透流 / 現場処理 / アッシド・フロント / 吸脱着 / 一次元カラム実験 / 数式モデル / 数値シミュレーション

研究概要

【一次元数式モデルの組立】模擬土壌としてカオリナイトを、汚染物質として銅を使用して行った昨年度の一次元カラム実験のデータに基づき土壌間隙水中の汚染物質濃度を予測する一次元数式モデルを組み立てた。モデルの支配方程式は通常の移流拡散方程式に電気泳動、電気浸透、土壌間隙水中での液相反応、土壌液相間の吸脱着反応の各項を加えたものである。支配方程式は電場に平行な方向をz方向とするz座標系で表現されている。陰極および陽極における電極反応は境界条件として考慮している。境界条件は、電極槽を設置して槽内を完全混合と見なして解析した結果と、電極槽を設置しない場合の二種類について検討した。
【モデルによる数値シミュレーション】土壌に一定量の銅を吸着させ、陰極より陽極にむかってパ-ジ液を強制的に注入する場合と、パ-ジ液を注入せずに電気浸透流による移流のみが土壌間隙に存在するとした場合とについて数値シミュレーションを行った。計算の対象としたのはカラム内電極間のpH分布および、銅イオン、硫酸銅、硫酸イオン、硫酸水素イオンの各濃度分布の経時変化である。初期に一様であったpH分布は、時間の経過とともに陽極側のpHが低下し、それが陰極へと進行すると言う変化が認められた。ただし、いわゆるacid frontは数値シュミレーションではあまり明瞭には再現されなかった。また、銅イオンの濃度分布の様子よりカオリナイトの表面に吸着した銅イオンが脱着され間隙水中に溶解し、陰極側へと輸送される様子が確認された。また、電気浸透流のみの場合にはpHの値によってゼータポテンシャルが変化する為に間隙水中の流向が変わり、銅イオンが陽極側にも輸送される事が明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] 瀬野忠愛、平田雄志: "原位置動電土壌浄化法-その基礎と現状-" 資源処理技術. 44. 34-40 (1997)
• [文献書誌] S.Shiba, M.Yano, K.Yamaberi, Y.Hirota, and T.Seno: "Modeling of In-Situ Electrokinetic Remediation of Contaminated Aquifer" Proc.Int Conf on Large Scale Water Resources Development in Developing Countries. MM163-MM170 (1997)
• [文献書誌] Shiba.S. and Hirata.Y.: "In Situ Electrokinetic Remediation of Aquifer Contaminated by Meavy Metal" Proc 12th Int Conf on Computational Methods in Water Resources. (in press). (1998)
• [文献書誌] 芝 定孝・矢野正・山端景子・平田雄志・瀬野忠愛: "汚染土壌からの電気化学的現場処理による重金属除去" 化学工学会第30回秋季大会研究発表講演要旨集. 第II分冊. 218- (1997)
• [文献書誌] 芝 定孝・山端景子・平田雄志・矢野正・瀬野忠愛: "汚染土壌からの電気化学的現場処理による重金属除去" 環境科学会1997年会講演要旨集. 168-169 (1997)
• [文献書誌] 金田直樹・瀬野忠愛・平田雄志・芝 定孝: "電場土壌中の貴金属の移流分散シミュレーション" 化学工学会第62年会研究発表講演要旨集. 第I分冊. 28- (1997)
• [文献書誌] S.Shiba, Y.Hirata, K.Yamaberi, T.Yano, T.Seno: "Engineering Geology and Environment (Ed : P.Marinos et al)(InSitn Electrokinetic Decontamination of Soil and Water)" Balkema,Rotterdam,Netherlands, 6/3353 (1997)