2017 Fiscal Year Annual Research Report

Systematization of fine powder separation techniques without chemical additives by controlling field and their application to advanced separation processes

Research Project

Project/Area Number	15H02849
Research Institution	Hosei University
Principal Investigator	森隆昌法政大学, 生命科学部, 教授 (20345929)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	佐藤根大士兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (00583709) 椿淳一郎公益財団法人名古屋産業科学研究所, 研究部, 上席研究員 (50109295)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	スラリー / 凝集 / 直流電場 / 電気二重層
Outline of Annual Research Achievements	直流電場を利用したケミカルフリーな液中粒子凝集技術の開発を行った。直流電場によって粒子が液中で凝集するメカニズムを解明するとともに、直流電場による粒子凝集効果に及ぼすスラリー条件の影響を系統的に検討した。さらに形成した凝集体のサイズや強度についても評価した。スラリーのpHを変えて様々な材質の粒子について電場による粒子凝集効果を比較した結果、電場による粒子凝集効果には電気二重層の形成が必須であり、外部電場によって電気二重層が変形し、この変形した電気二重層と粒子が作り出す電気双極子の静電的な引力によって、粒子同士が凝集することを明らかにした。これは、等電点のスラリーでは粒子凝集効果がほとんどないこと、菜種油のような非極性溶媒ではイオンがほとんど存在しないため、やはり電気二重層が形成されず、粒子凝集効果が見られなかったことから裏づけられた。同様に、電気泳動による極板付近での粒子濃度の増加が、粒子衝突頻度の増加につながり、粒子が凝集した可能性も考えられたが、これは攪拌を併用した実験に置いて、攪拌下で電場を印加したときも粒子凝集効果が確認されたことから、電場による粒子凝集の主要因ではないと判断された。以上のことから、本技術は水中で帯電し電気二重層を形成する粒子に広く適用できるものと考えられる。さらに、凝集体サイズ、強度についても検討した結果、電場印加中と電場印加を止めた後とで、ほとんど変化がない粒子と、電場印加をやめた途端に凝集体が崩壊したと考えられる粒子とに大別されることが分かった。しかしながらどのような特性で2つのパターンに分かれるのかは完全には解明できなかったため、今後の課題である。新たに見出された電場印加後に凝集体が簡単にほぐれるような粒子は、次工程の更なる濃縮操作では有利に作用するものと考えられるため、新たなプロセスや応用の開発に結びつく興味深い特徴であると言える。
Research Progress Status	29年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	29年度が最終年度であるため、記入しない。