权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

せん断凝集の影響下における粘土懸濁液の非ニュートン流動の解析

剪切团聚影响下粘土悬浮液的非牛顿流动分析

基本信息

批准号：
12J01583
负责人：
辻本陽子
金额：
$ 1.15万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、粘土懸濁液の非ニュートン流動のメカニズムを解明を目的とし実施した。前年度と今年度のはじめでは、モンモリロナイト粒子間に働く微弱な長距離性相互作用を検討するため、分散状態における非ニュートン流動に着目し、せん断力や静電気力、拡散力のバランスで決まる相互作用によって特異な流動特性が引き起こされることを明らかにした。さらに今年度は、凝集領域で見られる顕著な粘度増加とせん断凝集による凝集体形成との関係を明らかにすることを目指した。そのために、同心円筒粘度計によるレオロジー測定、および凝集後の凝集体の粒径測定を行った。pHやイオン強度、せん断速度をパラメーターとしてレオロジー測定を行ったところ、せん断速度と最大粘度を両対数ブラフにプロットすると、溶液の科学条件によらず、両者は比例関係を示した。つまり、せん断速度の増加に伴い粘度が急激に減少した。これは高せん断場において、凝集体が破壊されたことで粘度が下がったと考えられる。また、この傾向がpHやイオン強度に依存しないことから、急速凝集条件である高イオン強度下では、粘土懸濁液のマクロな物性に対して、溶液化学性よりも外力の影響が支配的であるといえる。外力(せん断応力)によって凝集体が破壊されていることを確認するために、レオロジー測定後のサンプルの粒度分布を調べた。モンモリロナイトの単粒子の流体力学的直径が約数百nmなのに対して、その凝集体は数μmにまで成長しており、せん断速度が高くなるにつれて粒径分布が低い方へシフトする傾向が確認された。また、フロック強度を考察するために、得られた流動曲線に基づき、降伏値を算出したところ、およそ0.27Paであった。これは藤井ら(1999)が提唱した式に基づき算出した降伏値の値よりも高い。したがって、せん断凝集によって密で、強度の高い凝集体が形成され、結果的に凝集条件における粘土懸濁液のレオロジー特性に非ニュートン性をもたらしたと言える。

This study aims to clarify the flow of clay suspensions. In the past year, the interaction between particles, weak long-distance interaction, dispersion state, non-flow, static force, dispersion force, and interaction between particles, and specific flow characteristics were discussed. This year, the aggregation field is visible, the viscosity increases, the aggregation mass forms, and the relationship between the aggregation and the viscosity increases. The measurement of particle size of aggregates after aggregation is carried out by concentric cylinder viscometer. pH, breaking speed, maximum viscosity, scientific conditions of the solution, and proportional relationship are shown. The increase of the breaking speed is accompanied by the decrease of the viscosity due to the rapid excitation. The viscosity of the polymer is higher than the viscosity of the polymer. The tendency of clay suspension to pH and strength depends on the condition of rapid aggregation. The physical properties of clay suspension depend on the condition of solution chemistry. The influence of external force is dominant. The particle size distribution of the aggregate after determination is adjusted by external force. The hydrodynamic diameter of the single particle of the particle is about several hundred nm, and the particle size distribution tends to be low due to the high growth rate and the low growth rate of the aggregate. The flow curve is calculated from the ground up to 0.27 Pa. The value of the drop was calculated by Fujii (1999). The aggregation conditions of clay suspension are different.