電気浸透による土壌汚染物質除去とそのモデル化に関する研究

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【一次元数式モデルの組立】模擬土壌としてカオリナイトを、汚染物質として銅を使用して行った昨年度の一次元カラム実験のデータに基づき土壌間隙水中の汚染物質濃度を予測する一次元数式モデルを組み立てた。モデルの支配方程式は通常の移流拡散方程式に電気泳動、電気浸透、土壌間隙水中での液相反応、土壌液相間の吸脱着反応の各項を加えたものである。支配方程式は電場に平行な方向をz方向とするz座標系で表現されている。陰極および陽極における電極反応は境界条件として考慮している。境界条件は、電極槽を設置して槽内を完全混合と見なして解析した結果と、電極槽を設置しない場合の二種類について検討した。【モデルによる数値シミュレーション】土壌に一定量の銅を吸着させ、陰極より陽極にむかってパ-ジ液を強制的に注入する場合と、パ-ジ液を注入せずに電気浸透流による移流のみが土壌間隙に存在するとした場合とについて数値シミュレーションを行った。計算の対象としたのはカラム内電極間のpH分布および、銅イオン、硫酸銅、硫酸イオン、硫酸水素イオンの各濃度分布の経時変化である。初期に一様であったpH分布は、時間の経過とともに陽極側のpHが低下し、それが陰極へと進行すると言う変化が認められた。ただし、いわゆるacid frontは数値シュミレーションではあまり明瞭には再現されなかった。また、銅イオンの濃度分布の様子よりカオリナイトの表面に吸着した銅イオンが脱着され間隙水中に溶解し、陰極側へと輸送される様子が確認された。また、電気浸透流のみの場合にはpHの値によってゼータポテンシャルが変化する為に間隙水中の流向が変わり、銅イオンが陽極側にも輸送される事が明らかとなった。