フロックの形成・破壊過程に関する研究

絮体形成与破坏过程研究

• 批准号: 00J08193
• 负责人: 小林 幹佳
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J08193/
• 关键词: コロイド; 懸獨液; 分散系; 凝集; 乱流; フロック; 破壊; 強度

本研究の目的は、水処理などの固液分離における獨質成分の凝集操作の制御や水圏での懸獨粒子の輸送過程の予測において重要となるフロック(コロイドの凝集体)の形成・破壊過程を、理論の構築および標準コロイド粒子と基準化された流れ場で構成される実験系における測定を通して明らかにすることである。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.基準化されたラシュトン型撹拌槽内の乱流場において、標準的なポリスチレンラテックス粒子の凝集測度を単純な塩である塩化カリウム溶液の濃度と攪拌強度の関数として測定した。測定結果から得られた粒子の捕捉効率を、既往に報告されている軌道理論による剪断流中での捕捉効率と比較・検討した。その結果、両者が、臨界凝集値の塩濃度依存性および急速凝集速度の攪拌強度依存性の2点において定性的に一致することを明らかにした。この一致は乱流のコルモゴロフスケール以下の領域では粒子間の衝突過程が近似的に剪断流中のものとして扱いうることを意味する。2.流れ場において存在しうる最終的なフロック径を決定する上で重要となるフロックの破壊強度を評価する実験系を設定した。この系で得られたラテックスフロックの破壊強度は、コロイドプローブ型原子間力顕微鏡による直接測定の結果から得られたラテックス粒子間の付着力と同程度であった。このことはフロック強度が粒子間の付着力で決まることを裏付けるものである。また、設定した実験を土壌フロックの強度測定に適用し、溶存イオン種の違いによるフロック強度の違いを定量的に評価可能であることを確認した。

The purpose of this study is to predict the transport process of suspended particles in water treatment, control the aggregation operation of individual components in solid-liquid separation, and predict the formation and breakdown process of suspended particles in water system. This year's research has been conducted in the following ways: 1. Measurement of the concentration and agitation intensity of the standard solution in the stirred tank The measurement results show that the capture rate of particles in the orbit theory is higher than that in the shear flow theory. The results show that the concentration dependence of critical aggregation value and the agitation intensity dependence of rapid aggregation rate are consistent with each other. This means that the collision process between particles is similar to that in the turbulent flow 2. The final diameter of the flow field is determined by the system's evaluation of the strength of the flow field. The results of direct determination of the force between particles by micro-mirrors are similar to those of the force between particles. The strength of the particles is determined by the force between the particles. The intensity measurement of the solvent is applicable to the determination of the possible amount of solvent.

项目成果

Kobayashi, M., Adachi, Y., Ooi, S: "The Effects of Particle Size on Breakup of Polystyrene Latex Flocs in a Turbulent Flow"Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering. 20. 179-186 (2002)

Kobayashi, M.、Adachi, Y.、Ooi, S：“湍流中粒径对聚苯乙烯乳胶絮凝体破碎的影响”水文科学与水利工程杂志。

足立泰久, 岩田進午 編 小林幹佳(分担執筆): "土のコロイド現象 土・水環境の物理化学と工学的基礎"学会出版センター. 451 (2003)

Yasuhisa Adachi、Shingo Iwata（编辑）、Mikiyoshi Kobayashi（合著者）：“土壤中的胶体现象：土壤和水环境的物理化学和工程基础”学会出版中心 451（2003）。

Kobayashi, M., Maekita, T., Adachi, Y., Sasaki, H.: "Colloid Stability and Coagulation Rate of Polystyrene Latex Particles in a Turbulent Flow"International Journal of Mineral Processing. (印刷中).

Kobayashi, M.、Maekita, T.、Adachi, Y.、Sasaki, H.：“湍流中聚苯乙烯乳胶颗粒的胶体稳定性和凝结率”国际矿物加工杂志（正在出版）。