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2017 年度 実績報告書

土粒子界面電気現象を応用した土壌・水・大気環境保全技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 25252042
研究機関北海道大学

研究代表者

石黒 宗秀  北海道大学, 農学研究院, 教授 (00294439)

研究分担者 柏木 淳一  北海道大学, 農学研究院, 講師 (40241369)
佐藤 努  北海道大学, 工学研究院, 教授 (10313636)
小林 幹佳  筑波大学, 生命環境系, 准教授 (20400179)
北川 巌  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 上級研究員 (30462360)
鈴木 克拓  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中央農業研究センター, 上級研究員 (90354068)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2018-03-31
キーワードカオリナイト / 分散凝集 / リン酸 / 吸着 / 界面活性剤 / 吸着 / 移動
研究実績の概要

カオリナイトを用いてリン酸吸着が粘土鉱物の分散凝集性に与える影響を測定し、その結果を理論計算値と比較した。ゼータ電位の測定の結果,pHの増加および平衡リン酸濃度の増加にともない,ゼータ電位は負に増加する傾向がみられた。pH増加およびリン酸の吸着による凝集速度の低下は,粒子端面の変異荷電部位に負の荷電が与えられ,粒子間の静電斥力が増加したためであると考えられる。一方で,pH6以下ではpHによらず凝集速度は一定であった。このときの吸光度変化は急速凝集条件(NaCl濃度1M)のものと一致した。ゼータ電位を表面電位と仮定し,カオリナイトを球粒子とみなして,DLVO理論による安定度比を計算した。吸光度法によって測定された安定度比とDLVO理論による予測は定性的に一致し,両者ともに-15~-20mVが分散凝集の境となった。このことから,カオリナイトの分散凝集性にリン酸吸着が与える影響の評価には,DLVO理論が有効であると考えられた。一方で,それ以下のゼータ電位では,実測値は理論値に比べて低い値を示した。この差はカオリナイトの表面構造や表面荷電の不均一性に由来することが予測されるが,さらなる検討が必要である。リン酸吸着に伴うカオリナイトの分散凝集メカニズムは,基本的にはゼータ電位で評価出来て,土壌侵食の予測に適用できることを示した.
アニオン性界面活性剤の,多腐植質黒ぼく土中での移動実験を行った.同じ溶液条件において,水の流速が遅くなると,吸着量が増加してアニオン性界面活性剤の流出が遅れることを確認した.これは,疎水性相互作用による吸着現象の特徴と考えられる.界面活性剤を汚染土壌洗浄剤として実用化する際には,水の平均流速の影響を考慮する必要があることが明らかとなった.

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 入来カオリナイトのリン酸吸着特性とそのモデリング【掲載確定】2018

    • 著者名/発表者名
      小杉重順,石黒宗秀
    • 雑誌名

      農業農村工学会論文集

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [学会発表] Sr,SO4,アニオン性界面活性剤吸着へのラングミュア式の適用2017

    • 著者名/発表者名
      石黒宗秀
    • 学会等名
      土壌肥料学会
  • [学会発表] 吸光度法による土壌コロイドの分散凝集性評価:リン酸吸着の影響2017

    • 著者名/発表者名
      小杉重順,石黒宗秀
    • 学会等名
      農業農村工学会
  • [学会発表] リン酸吸着が粘土コロイドの分散凝集性に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      小杉重順,石黒宗秀
    • 学会等名
      土壌物理学会
  • [学会発表] 無肥料・無農薬多数回中耕除草水田の養分動態2017

    • 著者名/発表者名
      小林静紗・小田島毅尚・塚窪裕梨・柏木淳一・石黒宗秀
    • 学会等名
      土壌物理学会
  • [学会発表] 無肥料・無農薬多数回中耕除草水田の養分動態2017

    • 著者名/発表者名
      小林静紗・小田島毅尚・塚窪裕梨・柏木淳一・石黒宗秀
    • 学会等名
      土壌肥料学会
  • [図書] 土壌サイエンス入門 第2版2018

    • 著者名/発表者名
      木村 眞人,南條 正巳,石黒 宗秀,他
    • 総ページ数
      360
    • 出版者
      文永堂出版
    • ISBN
      4830041358

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公開日: 2018-12-17  

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