2019 Fiscal Year Annual Research Report
有機系微粒子スラリーのケミカルフリーな固液分離技術の開発による廃棄物の資源化
| Project/Area Number |
19H04313
|
|---|
| 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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 直流電場 / 粒子凝集 / 旋回流濾過 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
有機物微粒子スラリーに直流電場を印加することで粒子を凝集させ、高効率に分離できる技術・装置、及び、旋回流濾過による濃縮装置の開発を行った。
電場による粒子凝集実験については、沈降しにくいモデル粒子として様々なナノ粒子スラリーを用いて、電場による粒子凝集実験を行った。当初は沈降しにくい粒子であるため、浮選による分離を考え装置を試作したが、電場により形成されたナノ粒子凝集体はそれなりの沈降速度を持っていたため、これまで通り、沈降濃縮、分離を実施した。その結果、交互に電場の方向を入れ替えることで、ナノ粒子を効率良く濃縮できた。さらに回収したナノ粒子濃縮スラリーは、電場印加を止めると、ナノ粒子凝集体がもとの一次粒子（ナノ粒子）に戻ることが確認できた。従って、この技術は、リサイクルだけでなく、ナノ粒子を合成したあとに濃縮して製品化するプロセスでも使用できる可能性が示唆された。比較のため、電場を同一方向に印加し続ける実験を行ったが、この場合ナノ粒子は電極上に堆積し（電気泳動堆積）、成形体（バルク体）として回収することになった。回収したバルク体は一次粒子までは簡単にはほぐれないという違いがあった。プロセスの連続性という観点からは、電場の方向を一定時間ごとに入れ替える方式の方が、濃縮ナノ粒子スラリーを下部より連続的に回収できる可能性があるため優れているものと考えられる。
旋回流濾過においては高分子溶液をモデルとし濃縮実験を行った。難濾過性粒子の濾過濃縮に対応するため、向心式濾過装置を試作した。従来法式であっても、向心式であっても、高分子溶液の濃縮が可能であることが示唆された。今後はより詳細な濾過装置条件、実験条件が濃縮効率に及ぼす影響を検討していく。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
電場による粒子凝集実験では当初、粒子が沈降しにくいことを予想し、浮選方式に着手したが、実験を重ねた結果、粒子の沈降速度が想定より大きいことから、沈降濃縮方式に切り替え実験を進めることができた。
旋回流濾過に関しては従来方式、向心式どちらも装置を試作し、有効性を検証することが出来た。
以上のことから、初年度の研究目標は十分に達成できたものと判断する。
|
| Strategy for Future Research Activity |
初年度の研究で有効性が確認された、直流電場による粒子凝集、及びボイコット効果を併用した分離装置、旋回流濾過装置について、それぞれ、装置使用及び運転条件が分離効率に及ぼす影響を系統的に検討する。直流電場による粒子凝集実験に関しては、操作パラメータは、電圧、スラリー供給／排出速度であり、装置パラメータは電極間距離、電極材質とする。旋回流濾過実験に関しては、操作パラメータは、スラリー流速、濾過圧力であり、装置パラメータは、らせんのピッチとギャップ、フィルターの孔径とする。
|
Research Products
(1 results)
