| 研究概要 |
本研究の目的は、地域環境におけるコロイド'分の凝集分散ダイナミックスの解明に必要とよる解析および実験手法の確立を目指すことである。この目的のため、条件の明確な場において、十分にキャラクタリゼーションされた標準コロイドについて, 凝集, 沈着, 電気泳動の実験あるいは計算を行いその結果を考察した。本年度の研究により得られた知見は以下の通りである。
1. 自然水のように複数の電解質が混合した溶液中における電気泳動移動の実験を行い, 実験結果を解析することにより, 標準理論の妥当性を検討した。実験は, 一定の表面電荷密度を持つラテックス粒子の電気泳動移動度を, 塩濃度と一価と二価の対イオンの混合比を系統的に変化させて行った。実験結果を理論的に解析したところ, 二価のイオンが存在する系においてすべり面の厚さを大きくとることで理論値と実験値は良好な一致を示すことが明らかになった。
2. 剪断流場における異径・異符号帯電粒子間の凝集速度を軌道理論により計算した。計算により得られた捕捉効率は塩濃度が低いほど高く、塩濃度が上がるにつれて電気二重層力のない場合の値に近付いた。また、粒径比の大きな場合ほど引力的な電気二重層力の影響が大きく現われることがわかった。
3. ポリスチレンサルフェイトラテックス粒子のジルコニアビーズ充填層内での沈着挙動を実験および理論的に検討した。実験は単純な塩である塩化カリウム溶液の濃度とpHを変化させて行った。測定結果から、ラテックスとジルコニアが異符号に帯電する条件下では, 沈着速度は、pHすなわち表面電位の変化に影響を受けないこと、沈着速度は塩濃度の低下とともに増加することがわかった。さらにDLVO理論と多孔体流れを考慮した軌道理論により計算した値は理論値と一致した。静電的反発力が支配的な系では良く知られているように沈着速度は塩濃度の低下とともに低下した。
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