乾燥時における農業廃棄汚泥のミクロ構造解析

农业废弃污泥干燥过程中的微观结构分析

• 批准号: 05856045
• 负责人: 東城 清秀
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 1994
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05856045/
• 关键词: 乾燥; 水分移動; 汚泥; ミクロ構造; 細孔; 凝縮; SEM; BET; 乾燥; 水分移動; 汚泥; ミクロ構造; 細孔; 凝縮; SEM; BET

豆腐粕やビール粕などの食品加工残渣あるいは家畜糞を汚泥表面から乾燥させると表面の乾燥に比べて汚泥内部の乾燥は著しく遅れる。この原因は、内部蒸発した水分が表層で凝縮液化して、その水分が汚泥内部に逆流するためであることを実験的に示してきた。これち乾燥によって生じる汚泥表層の構造的変化によるものと考えられ、本研究ではその構造変化の画像化を中心に研究を進めた。X線CTによる画像では高精度の分解能が得られないので、電子顕微鏡による画像化を試みた。今回使用した電子顕微鏡は低真空型走査型顕微鏡(JSM-53000LV)で、試料を凍結しないでそのまま撮像するため高水分汚泥の構造観察に適するものである。実験材料として豆腐粕を供試して、通風式乾燥装置によってある一定時間乾燥した試料を切断して表層から内層に至る汚泥の構造変化を観察した。この結果、汚泥は乾燥するにしたがって収縮するが、その際に直径100〜200mum程度の細孔が生じること、この細孔は曲折してつなかっていることがわかった。また、汚泥の固形部は細胞質であるが、乾燥が進むにつれて細孔周辺の細胞が乾燥してフィン状に突起する現象がみられた。汚泥内部から蒸発した水蒸気はこのフィン状の細胞に付着して凝縮が進むものと考察された。さらに、乾燥過程における比表面積の変化について窒素ガスを吸着媒としてBET法による測定を試みた。この結果、汚泥表面の乾燥部は収縮するため内部に比べて約1/2の比表面積であり、水分の蒸発が盛んな水分蒸発層は内部に比べて約2倍の比表面積であった。このことから、水分蒸発層の水分ポテンシャルが表層に比べて高くなるので、その結果として液状移動水の逆流が生じるものと推察された。

当食物加工残留物（例如豆腐和啤酒液或牲畜肥料）从污泥的表面干燥时，与表面干燥相比，污泥内部的干燥显着延迟。经过实验表明，其原因是将内部蒸发的水分凝结并在表面层中液化，而水分则流回污泥中。这被认为是由于由于干燥而发生的污泥表面层的结构变化，这项研究的重点是对结构变化进行成像。由于无法使用X射线CT图像获得高精度分辨率，因此我们尝试使用电子显微镜进行图像。这次使用的电子显微镜是低真空扫描显微镜（JSM-53000LV），并且适合观察高动物污泥的结构，因为样品被视为没有冷冻的样品。将豆腐粉作为实验材料进行测试，并切割了使用通风干燥器干燥一段时间的样品，以观察污泥从表面层到内层的结构变化。结果，发现污泥会随着干燥而收缩，但直径约为100至200妈妈的毛孔被形成，并且这些孔弯曲并且没有连接。此外，尽管污泥的固体部分是细胞质的，随着干燥的发展，孔周围的细胞会干燥，然后伸入鳍。被认为从污泥内部蒸发的水蒸气粘附在鳍状细胞上并凝结。此外，尝试使用氮气作为吸附剂的BET方法尝试在干燥过程中特定表面积的变化。结果，污泥表面上的干部分收缩，因此与内部相比，特定的表面积约为1/2，并且易于蒸发水分的水分蒸发层的特定表面积约为内部的两倍。这表明水蒸发层的水分潜力高于表面层的水分潜力，从而导致液体转移水的反向流动。