Elucidation of silica and silicate scaling mechanism on material surfaces and its modelling

材料表面二氧化硅和硅酸盐结垢机制的阐明及其建模

• 批准号: 22H01806
• 负责人: 盛田 元彰
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Tokyo University of Marine Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01806/
• 关键词: スケーリング; シリカ・シリケート; 地熱; 含水マグネシウムシリケート(M-S-H); 粘土鉱物; 含水マグネイスムシリケート（M-S-H）; 含水マグネシウムシリケート（M-S-H）

本年度は、各種材料のスケーリング性を評価できるように装置を改造した。地下の模擬をできる限りできるように、薬品注入の際に圧力の低下ができる限り起こらない高圧で薬品を注入できるプレッシャーピペットを自作した。測定精度を改善できるように試験条件を固定し、装置構成を変えて複数回行い、良好な再現性を得られるような試験装置構成へとさらに改造した。改善には、圧力計を設置して差圧を測定する手法のほか、流量計等も設置し、様々なデータをモニタリングすることでスケーリング性を評価できるようにした。そして、データ処理の方法について検討した。最終的に差圧と流量計のデータの双方からスケーリング性の傾向を捉えることができた。その試験の中で、スケーリングの難易に材質の影響があることが確認された。水溶液中の粒子径やゼータ電位を測定できる装置の仕様策定及び立ち上げをおこなった。納品は資材不足の影響で遅れたが2023年度の後期中に納品を完了できた。そしてスケーリング性評価試験を行った後のサンプルを測定し、実際に粒子系とゼータ電位を測定できる測定方法を確立した。スケーリングに影響する因子として、溶存酸素と塩化物イオン濃度の影響について電気化学的手法と電子顕微鏡を用いてスケーリング状態を観察し、付着した物質についてFT-IRとXRDを用いて解析した。溶存酸素量と塩化物イオン濃度が高いほどスケーリングが顕著であったことから、溶存酸素量と塩化物イオン濃度はスケーリング性を左右する重要な因子であった。

今年，我们对设备进行了改造，使其能够评估各种材料的结垢特性。为了尽可能模拟地下环境，我自己制作了压力移液器，可以在高压下注入化学物质，并且在注入化学物质时压降尽可能小。为了提高测量精度，固定测试条件，用不同的设备配置重复测试多次，并进一步修改测试设备配置以保证良好的重现性。除了安装压力表来测量压差外，还通过安装流量计和其他设备来监测各种数据，以便评估结垢性能。然后，我们考虑了数据处理方法。最终，我们能够从压差和流量计数据中掌握结垢的趋势。测试过程中证实，结垢的难度受到材质的影响。我们制定了规格并推出了一种可以测量水溶液中颗粒尺寸和 zeta 电位的设备。由于缺乏材料，交货被推迟，但在 2023 财年下半年完成了交货。在进行缩放评估测试后，我们对样品进行了测量，并建立了可以实际测量粒子系统和zeta电位的测量方法。利用电化学方法和电子显微镜观察了溶解氧和氯离子浓度作为结垢影响因素的影响，并利用 FT-IR 和 XRD 分析了附着物质。溶解氧量和氯离子浓度越高，结垢越明显，因此溶解氧量和氯离子浓度是影响结垢的重要因素。

项目成果

人が導き繋いでくれた、地熱発電研究への思い

以人为导向、以人为本的地热能研究思考