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2018 年度 実績報告書

土壌・水環境技術の高度化に資する農業工学とコロイド化学の融合域における課題の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H04563
研究機関筑波大学

研究代表者

小林 幹佳  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (20400179)

研究分担者 藤巻 晴行  鳥取大学, 乾燥地研究センター, 教授 (90323253)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワードコロイド / 粘土 / 土壌物理 / 水環境
研究実績の概要

本研究では,土壌・水環境の保全対策技術を高度化する上で重要になる,コロイド界面化学と農業工学の融合領域にある学術的課題の解明を目指している.そのために,土壌・水環境中におけるゼータ電位の実体解明,粒子間相互作用の理解の深化に必要な実験データの蓄積と理論の検討,土壌コロイドの凝集ついて,実験データの蓄積と理論解析を行った.また,内容の整ったものから順次,学術雑誌への公表に向けた取り纏めを実施した.今年度に得られた主要な成果を以下に記す.
pHによらず一定の表面電荷密度をもつサルフェイトラテックスモデルコロイドが三価カチオンの存在下で示す荷電反転について,pHを変数とする実験を行い,実験結果を解析した.その結果,三価カチオンの加水分解種の生成するpH付近でのシャープな荷電反転を確認した.理論モデルは加水分解種の非静電的吸着エネルギーを大きくとることで荷電反転を再現した.pHに応じて変化するイオンのスペシエーションの重要性を確認した.
これまで研究が十分になされていない天然有機コロイド凝集体の破壊強度を独自に設定した収縮流場における破壊実験から推定することを試みた.ここでは,殺菌剤でもあるカチオン性界面活性剤,二価カチオンの添加により形成した凝集体の強度を得た.得られた数値は新規性の高いものであり,凝集体の形成条件と強度との関係に論理的根拠を与えるべく考察を進めた.
火山灰土壌の代表的粘土であるアロフェンのゼータ電位と凝集速度に与えるイオン種の影響を調べた.その結果,急速凝集の実現に必要な塩濃度である臨界凝集濃度とゼータ電位はともにイオン種の影響を受けることが示された.イオン種の影響は水和の程度と関係が強いものの既往のモデルコロイドの結果とは異なっており,粒子表面とイオンとの親和性の重要性を物語っている.さらに臨界凝集濃度とゼータ電位の関係を説明する理論解析を実施した.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (33件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 12件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Charge reversal of sulfate latex particles in the presence of lanthanum ion2019

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto Takuya、Nishiya Manami、Kobayashi Motoyoshi
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects

      巻: 572 ページ: 18~26

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2019.03.077

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristics of ultra-fine bubble water and its trials on enhanced methane production from waste activated sludge2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Di、Yang Xiaojing、Tian Caixing、Lei Zhongfang、Kobayashi Noriko、Kobayashi Motoyoshi、Adachi Yasuhisa、Shimizu Kazuya、Zhang Zhenya
    • 雑誌名

      Bioresource Technology

      巻: 273 ページ: 63~69

    • DOI

      10.1016/j.biortech.2018.10.077

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced bioconversion of hydrogen and carbon dioxide to methane using a micro-nano sparger system: mass balance and energy consumption2018

    • 著者名/発表者名
      Liu Ye、Wang Ying、Wen Xinlei、Shimizu Kazuya、Lei Zhongfang、Kobayashi Motoyoshi、Zhang Zhenya、Sumi Ikuhiro、Yao Yasuko、Mogi Yasuhiro
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 8 ページ: 26488~26496

    • DOI

      10.1039/C8RA02924E

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Adsorption of poly(styrenesulfonate) onto different-sized alumina particles: characteristics and mechanisms2018

    • 著者名/発表者名
      Pham Tien Duc、Do Thi Uyen、Pham Thu Thao、Nguyen Thi Anh Huong、Nguyen Thi Kim Thuong、Vu Ngoc Duy、Le Thanh Son、Vu Cuong Manh、Kobayashi Motoyoshi
    • 雑誌名

      Colloid and Polymer Science

      巻: 297 ページ: 13~22

    • DOI

      10.1007/s00396-018-4433-5

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Strength of Humic Substances Aggregates: Effect of Cationic Surfactant and Divalent Cations2018

    • 著者名/発表者名
      Hakim Azizul, Kobayashi Motoyoshi
    • 学会等名
      日本腐植物質学会第34回講演会
  • [学会発表] コロイド粒子の電気泳動と凝集速度を考える2018

    • 著者名/発表者名
      小林幹佳
    • 学会等名
      第30回散乱研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Charging and aggregation of humic acid in the presence of divalent cation2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Tomoharu, Hakim Azizul, Kobayashi Motoyoshi
    • 学会等名
      PAWEES (International Society of Paddy and Water Environment Engineering ) & INWEPF (International Network for Water and Ecosystem in Paddy Fields) International Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Strength of Humic Substances Aggregates: Effects of Their Hydrophobicity2018

    • 著者名/発表者名
      Hakim Azizul, Kobayashi Motoyoshi
    • 学会等名
      PAWEES (International Society of Paddy and Water Environment Engineering ) & INWEPF (International Network for Water and Ecosystem in Paddy Fields) International Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 分散凝集と界面動電現象入門~やさしいイントロダクションとリテラシー~2018

    • 著者名/発表者名
      小林幹佳
    • 学会等名
      第6回分散凝集科学技術講座 分散・凝集のすべて
    • 招待講演
  • [学会発表] アロフェンの帯電・凝集に対して一価の陰イオン種が与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      竹下千裕, 小林幹佳
    • 学会等名
      第69回農業農村工学会関東支部大会講演会
  • [学会発表] ポリイオンコンプレックスの帯電・凝集と土壌侵食抑制剤としての簡易評価2018

    • 著者名/発表者名
      島袋智尋, 小林 幹佳
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] Electrophoretic mobility of cellulose nanocrystal colloidal particles: A consideration on end effect2018

    • 著者名/発表者名
      Lin Kuan-Hsuan, Sugimoto Takuya, Hu Donghao, Kobayashi Motoyoshi, Enomae Toshiharu
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] Charge reversal and strength of humic substances aggregate: Effect of humic substances hydrophobicity2018

    • 著者名/発表者名
      Hakim Azizul, 小林幹佳
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] 水溶液中のコロイド粒子の底面近傍における拡散係数2018

    • 著者名/発表者名
      早川員也, 小林 幹佳
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] 天然アロフェンナノ粒子の安定度比に及ぼす一価陰イオン種の影響2018

    • 著者名/発表者名
      竹下千裕, 小林幹佳
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] 腐植酸の凝集に対するカルシウムとマグネシウムの影響2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木智晴, Hakim Azizul, 小林幹佳
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] モデルコロイド粒子の電気泳動移動度: 三価カチオンとその加水分解物の影響2018

    • 著者名/発表者名
      杉本卓也, 西谷麻菜美, 小林幹佳
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] コロイド粒子の等電点と分散凝集2018

    • 著者名/発表者名
      小林幹佳
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] ポリイオンコンプレックスの帯電・凝集分散特性と土壌保全効果2018

    • 著者名/発表者名
      島袋智尋, 小林幹佳, 藤巻晴行
    • 学会等名
      平成30年度 農業農村工学会大会講演会
  • [学会発表] Structure Stability of Longterm Cultivated Soils from Guder Watershed,Ethiopia: Effect of Soil Amendments2018

    • 著者名/発表者名
      藤巻晴行, アムラク マメドフ, 小林幹佳
    • 学会等名
      平成30年度 農業農村工学会大会講演会
  • [学会発表] 水中のコロイド粒子の底面近傍での拡散係数2018

    • 著者名/発表者名
      早川員也, 小林幹佳
    • 学会等名
      平成30年度 農業農村工学会大会講演会
  • [学会発表] Specific monovalent anion effects on aggregation of allophane nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshita Chihiro, Kobayashi Motoyoshi
    • 学会等名
      32nd European Colloid and Interface Society Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrophoretic mobility of latex particles: Effect of trivalent ions2018

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi, Motoyoshi, Sugimoto Takuya, Nishiya Manami
    • 学会等名
      32nd European Colloid and Interface Society Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental and Theoretical Study on Lysozyme Adsorption on Colloidal Silica2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Atsushi, Huang Yi, Kobayashi Motoyoshi
    • 学会等名
      32nd European Colloid and Interface Society Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Turbulent hetero-aggregation rates of unequal-sized colloidal particles: Effect of size ratios2018

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto Takuya, Lattuada Marco, Kobayashi Motoyoshi
    • 学会等名
      32nd European Colloid and Interface Society Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 分散・凝集を理解するためのゼータ電位2018

    • 著者名/発表者名
      小林幹佳
    • 学会等名
      日本油化学会 界面実践講座
    • 招待講演
  • [学会発表] Diffusion coefficients of sphere and plate-like micro-particles near the bottom2018

    • 著者名/発表者名
      Hayakawa Kazuya, Kobayashi Motoyoshi
    • 学会等名
      The 12th MiniSymposium on Liquids
    • 国際学会
  • [学会発表] Charge reversal of sulfate latex particles: Effects of trivalent counter-ions and its hydrolyzed forms2018

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Motoyoshi, Sugimoto Takuya
    • 学会等名
      he 12th MiniSymposium on Liquids
    • 国際学会
  • [学会発表] Turbulent hetero-aggregation of unequal-sized particles: Size ratio effects2018

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto Takuya, Kobayashi Motoyoshi
    • 学会等名
      10th international conference “Interfaces Against Pollution”
    • 国際学会
  • [学会発表] Charge reversal and aggregation of humic substances: Effect of hydrophobic interactions2018

    • 著者名/発表者名
      Hakim Azizul, Kobayashi Motoyoshi
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Kinetics of heteroaggregation of unequal-sized particles in flow fields2018

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto Takuya, Kobayashi Motoyoshi
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] An analysis of charging and aggregation of cellulose nanofibers in aqueous solutions as thin cylinders2018

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Motoyoshi, Sato Yusuke, Kusaka Yasuyuki
    • 学会等名
      International Conference of Layers, Films and Membranes for Green, Environmental and Biomedical Sciences
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 筑波大学研究者総覧 小林幹佳

    • URL

      https://trios.tsukuba.ac.jp/researcher/0000003047

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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