| 研究課題/領域番号 |
16H06382
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
足立 泰久 筑波大学, 生命環境系, 教授 (70192466)
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| 研究分担者 |
小林 幹佳 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (20400179)
山下 祐司 筑波大学, 生命環境系, 助教 (30543227)
雷 中方 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (30634505)
野村 暢彦 筑波大学, 生命環境系, 教授 (60292520)
小川 和義 筑波大学, 生命環境系, 助教 (60375433)
和田 茂樹 筑波大学, 生命環境系, 助教 (60512720)
京藤 敏達 筑波大学, システム情報系, 教授 (80186345)
日下 靖之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00738057)
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| 研究期間 (年度) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| キーワード | コロイド / フロック / 沈降 / 高分子電解質 / 乱流 |
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| 研究実績の概要 |
移動現象など土壌と水環境におけるコロイド界面現象の物性論的課題についてモデルコロイドのロッキュレーションに基づく基礎的な解析結果を考察し、特に①コロイドの凝集過程に関わるダイナミクスの解明、②多孔質複合体のゼータ電位の実体解明、③フロック群の乱流沈降の水理解析、④濃厚コロイドの分離技術の確立、⑤バイオフィルムにおける細菌凝集と界面動電現象の解明、⑥フィールドにおける凝集沈降と水質構造の関連づけ、以上6項目について個別的な検討を行うと同時に相互の関連づけを明らかにした。
主な成果として、①については、弱い乱流下での流れの作用とブラウン運動のカップリングによる凝集過程を明らかにした点、腐植物質などのアニオン性の高分子電解質がカチオン性の高分子凝集剤の作用機構に及ぼす影響を凝集速度の観点から明らかにした点、また、異形のコロイド粒子の界面動電現象と凝集速度の関係を明らかにした点を挙げることができる。④については、微生物を用いで形成されるフロックの分離特性を生育ステージに基づいて明らかにした点を挙げるこができる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
①コロイドの凝集過程に関わるダイナミクスの解明については、ラテックス粒子、シリカ粒子、また繊維状のセルロースナノファイバーを選定し、コロイドの安定性を解析した。ラテックス粒子の凝集についてはブラウン運動と流体運動のカップリングを解析した。②多孔質複合体のゼータ電位の実体解明については、この問題が大きく3つのスキームに整理できることを明らかにした。その結果にもとづいて、低次フロックに着目した電気泳動運動の実体を解析した。③フロック群の乱流沈降の水理解析については、沈降開始までの保持時間の凝集条件依存性から、マクロな分離過程をミクロなコロイド粒子間の相互作用の観点から説明することを明らかにし、④濃厚コロイドの分離技術の確立については、微生物造粒の出現に着目し、その解析をおこなった。⑤バイオフィルムにおける細菌凝集と界面動電現象の解明において、モデルを用いた実験を進めた。⑥フィールドにおける凝集沈降と水質構造の関連づけにおいては、マリンスノーの挙動に着目した解析を手掛けた。
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| 今後の研究の推進方策 |
①コロイドの凝集過程に関わるダイナミクスの解明、②多孔質複合体のゼータ電位の実体解明、③フロック群の乱流沈降の水理解析、④濃厚コロイドの分離技術の確立、⑤バイオフィルムにおける細菌凝集と界面動電現象の解明、⑥フィールドにおける凝集沈降と水質構造の関連づけ、の6項目について研究を続行するが、特にモデルコロイドを中心に得られている①～③を活用して④～⑥の解析に重点をおいて研究を推進する。
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