可視化観測によるファインバブルの評価
概要 本研究では、ファインバブルのゼータ電位および粒子径を4種類の光源を用いたカメラ観測によって評価する。
＜ 関連ワード：ファインバブル、ゼータ電位、粒子径（粒度分布）、ブラウン運動、洗浄、希薄系 ＞
1. ファインバブル評価における不可視の課題
ファインバブルは、粒子径により「マイクロバブル」と「ウルトラファインバブル」の2つに大きく分けられ、それぞれマイクロメートル（µm）またはナノメートル（nm）オーダーを有する。これらは肉眼での観察が困難である。一般に、希薄系試料のゼータ電位はレーザードップラー（電気泳動光散乱）法、粒子径は動的光散乱法（DLS）により測定される。これらの手法では粒子の実挙動を直接観察することができず、得られた数値をもとに分散状態を評価している。
2. 希薄系ゼータ電位計ZC-3000の紹介
本研究で用いた当社製ゼータ電位計ZC-3000は、バブル（粒子）に光を照射し、その散乱光をカメラで観測することで、粒子の挙動を視覚的に確認できる点を特徴とする。また、ZC-3000には2波長&3種類の光源が搭載されており、対象となる粒子径に応じた最適な光源を選択することで、数十nmから数十µm程度の粒子の観察が可能である。
3. 測定条件・結果および考察
本研究では、4種類の光源（LED光（赤・青）、レーザー光（赤・青））を用いて、水中に存在するファインバブルのゼータ電位および粒子径を測定した（表1）。ゼータ電位に関しては、光源の波長による顕著な差異は確認できなかった。これは、ゼータ電位が粒子の表面電荷状態に依存する性質であり、粒子径や波長の違いに大きく左右されないことを示している。一方、粒子径は、LED光よりもレーザー光を用いた方がより小さな粒子の観測が可能であった。この結果は、粒子径による光散乱特性が光源の波長に依存するためであると推察される。
また、ZC-3000の強みとするカメラ観測機能により、多数のファインバブルの挙動をリアルタイムで可視化できた（図1）。この可視化により、分散性を定量値と併せて直感的に把握できる点が本手法の利点として示された。
4. まとめ
本研究では、ZC-3000を用いてファインバブルのゼータ電位および粒子径を測定し、本装置の有用性を検証した。特にカメラ観察機能による粒子挙動の視覚的把握は従来の測定法では得られない情報を提供し、粒子の分散状態やブラウン運動に理解の一助となることが示された。また、搭載された2波長・3種類の光源により、対象粒子に応じた最適な観察条件の選択が可能であり、幅広い粒径領域に対応した評価手法として有用性が確認された。
