電気化学的手法による汚染土壌現場浄化プロセスの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13480177
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 平田 雄志 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90029512)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山端 景子 大阪大学, 基礎工学研究科, 助手 (70273612) ; 芝 定孝 大阪大学, 基礎工学研究科, 助手 (40026274) ; 瀬野 忠愛 静岡大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (60135241)
• Keywords: 汚染土壌 / 電気化学 / 界面動電現象 / 重金属イオン / シミュレー

Research Abstract

本研究で開発を目的としているプロセスでは,土壌内に電場を印加して電気浸透流を発生させて土壌間隙水を移動させ,間隙水中に脱離した汚染物質を電極まで輸送させることによって汚染物質の除去ならびに土壌の浄化を行う.汚染物質の土壌粒子表面への吸着平衡関係は電気二重層の影響を受け,また,電気浸透流の大きさは土壌粒子のゼータ電位に依存する.しかしながら,これらの現象に対する定量的な検討は不十分であり,シミュレーション解析に組み込める形での関係式は得られていない.
平成14年度は,土壌粒子からの汚染物質の脱着・輸送に関する1次元シミュレーション解析,流路とゼータ電位が周期的に変化する流路内での圧力流れと電気浸透流に関する解析,粒子のゼータ電位の測定,吸着平衡に及ぼす電気二重層の影響に関する検討を行った.
シミュレーション解析では,重金属汚染物質として硫酸銅を取り上げ,硫酸銅と硫酸の解離,これらの化学種,イオン種と土壌粒子の従来型の固液平衡,陽極,陰極での水の電気分解反応,電気浸透流に関する関係式を用いて移流拡散方程式を数値解析し,陽極側で土壌から除去された重金属汚染物質が陰極側に蓄積すること,従ってパージ液の強制的な流通による輸送・排除が重要となることを明らかにした.また,流路断面積とゼータ電位が周期的に変化する平行平板間流路,円管内流路において,流量に及ぼす圧力勾配と電位勾配の関係,断面内速度分布,2次渦の形成条件を調べた.粒子のゼータ電位については,垂直キャピラリー電気泳動法を用いる簡易測定法を開発した.現在,土壌の吸着平衡については,吸着サイト数を酸塩基滴定法により測定し,そのpH依存性から吸着平衡に及ぼす電気二重層の影響を検討している.

Research Products

• [Publications] S.Shiba, Y.Hirata: "In-situ Removal of Heavy Metal from Groundwater by Electromigration"Advances in Fluid Modeling and Turbulence Measurements. 851-858 (2002)
• [Publications] S.Shiba, Y.Hirata: "In-situ electrokinetic remediation of ground water contaminated by heavy metal"Proceedings of the XIV International Conference on Computational Methods in Water Resources. 883-890 (2002)
• [Publications] Yamaberi, K., Y.Hirata: "Development of a Novel Method to Measure Zeta Potential of Particle by Capillary Electrophoresis"Proceedings of 9th APCChE Congress and CHEMCA. (CD-ROM). 605 (2002)
• [Publications] 國松宏, 井川栄治, 井上義朗, 平田雄志: "電場を印加したマイクロチャネルの流動特性"第39回日本伝熱シンポジウム公園論文集. (CD-ROM). B214 (2002)