JP2011212676A - 汚染化学物質の吸着剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】担体に脂質を付着させたもの、特に脱脂した担体に活性汚泥菌体や培養した微生物菌体から抽出したリン脂質を含む脂質を付着させたものを吸着剤として用いることにより、各種の化学物質で汚染された土壌や水などから、二次汚染を起こすことなく容易に該汚染物質を高い比率で吸着除去することが可能になる。
【選択図】なし
Description
これらの方法を大別すると、(1)合成ポリマーなどの化学合成吸着剤を使用するもの、(2)無機系吸着剤を使用するもの、(3)有機系吸着剤を使用するもの、(4)吸着剤の容器、包装材を工夫したもの、(5)炭化物を使用したもの、(6)吸着剤表面などを加工したもの、及び(7)その他のもの等に分けられる。
(2)の無機系吸着剤を使用するものとしては、珪酸マグネシウム水和物を使用するもの(例えば、特許文献7参照)、珪藻土を使用するもの(例えば、非特許文献1参照)、珪素系天然鉱物を使用するもの(例えば、非特許文献2参照)等がある。
(3)の有機系吸着剤を使用するものとしては、リグノセルロースなどの植物系材料の水酸基をエステル化等したもの、油を一部含む農産物残渣等を使用するもの(例えば、特許文献8、9参照)、天然セルロースを使用したもの(例えば、非特許文献3参照)、天然セルロースに油を分解するバクテリアを加えたもの(例えば、非特許文献4参照)、綿とペカンに油を分解するバクテリアを加えたもの(例えば、非特許文献5参照)、ピートモスを使用したもの(例えば、非特許文献6参照)等がある。
(4)の吸着剤の容器、包装材を工夫したものとしては、ビシクロ[2・2・1]ヘプテン−2重合体を表面が親油性でかつ微細孔を有する袋に入れて使用するもの(例えば、特許文献6参照)、吸油性ポリマー、油吸着剤、油ゲル化剤を含む吸油シート(例えば、特許文献10参照)、コーヒー豆の絞り滓を炭化させたものとカポックを撥水性の袋に入れて使用するもの(例えば、特許文献11参照)、天然セルロースを生分解性不織布に付着させたもの(例えば、非特許文献7参照)等がある。
(5)の炭化物を使用したものとしては、古紙製紙スラッジを炭化させたもの(例えば、特許文献12参照)、コーヒー豆の絞り滓を炭化させたもの(例えば、特許文献13参照)等がある。(6)の吸着剤表面などを加工したものとしては、シクロデキストリンを基材に固定化させたもの(例えば、特許文献14参照)、アルキルアクリレートなどを重合して得られた膨潤性吸油剤で基材を被覆したもの(例えば、特許文献15参照)、活性白土など無機多孔質基材の表面に動植物油脂等の油を被覆したもの(例えば、特許文献16参照)、多孔質基材の表面に融点40℃以上の難水溶性親油性有機化合物を被覆したもの(例えば、特許文献17参照)、ピーナッツ殻、コーヒー豆皮等の植物性材料を粒子状にしたものをパラフィンワックス等のワックス類で被覆したもの(例えば、特許文献18参照)、米ぬかに酵母の抽出物を添加して浮遊する油を乳化分散させるもの(例えば、特許文献19参照)(7)のその他のものとしてはリン脂質等の極性脂質を水に分散させたり、有機溶媒に溶解させたものを集油剤として使用するもの(例えば、特許文献20)等がある。
例えば、(1)の合成ポリマーなどの化学合成吸着剤を使用するものでは、吸着剤が非天然物であるため、生分解性に問題があるため、使用した後、何らかの方法で自然界から回収する必要があり、回収の手数がかかる問題がある。また、化学合成吸着剤によってはモノマーなどの毒性が問題となるケースも考えられる。
(2)の無機系吸着剤を使用するものでは、吸着効率が悪い場合が多く、さらに、天然物であっても、容易に自然界で分解されるものではないため、使用した後、何らかの方法で自然界から回収しない限り、極めて長い期間に亘ってそこに留まり続ける問題がある。
(3)の有機系吸着剤を使用するものも、吸着力が十分ではなく、目的物を吸着させるためには、多量の吸着剤の使用が必要となる問題がある。
(4)の吸着剤の容器、包装材を工夫したものも種々提案されているが、コストアップになる問題がある。
(5)の炭化物を使用したものは、吸着力が十分ではなく、目的物を吸着させるためには、多量の吸着剤の使用が必要となると共に、合成物ではないものの、自然界で分解されるものではないため、使用した後、何らかの方法で自然界から回収しない限り、極めて長い期間に亘ってそこに留まり続ける問題がある。
(6)の吸着剤表面などを加工したものは、吸着力を向上させ、水が存在する系から各種の、溶剤、農薬・防腐剤等の化学薬品類、原油、重油、軽油、潤滑油等の石油及び石油製品類等の汚染化学物質を選択的に吸着させる目的で使用されるケースが多い。しかしながら、何れもその効果が十分ではなく、しかも表面加工に使用した物質が逆に自然界へ溶け出して、別な二次汚染を引き起こす場合もある。また、吸着ではなく単にエマルジョンを形成させる方法もあるが、これは単に油を細かく分散させるのみで、汚染を拡大させ、さらには界面活性剤などのエマルジョン化剤による汚染も懸念される等の問題点を有する。
(7)のその他のものとしては、リン脂質などの極性脂質を水に分散させたり、有機溶媒に溶解させたものを集油剤として使用するものが見出されるが、集めた油の回収方法が難しかったり、水に分散させたものについては保存安定性の問題が懸念されること、有機溶媒などに溶解させたものについては使用した有機溶媒による環境への悪影響が懸念される等の問題がある
(1)有機系又は無機系坦体に脂質を付着させた、汚染化学物質の吸着剤。
(2)有機系坦体が微生物菌体を含むものである、(1)に記載の吸着剤。
(3)微生物菌体が培養することによって得られたものである、(2)に記載の吸着剤。
(4)微生物菌体が活性汚泥から得られたものである、(2)に記載の吸着剤。
(5)有機系坦体がピーナッツ殻、コーヒー豆殻、おが屑、かんな屑、木材チップ、バーク、おから、水苔、ピートモス、やし殻、もみ殻、米ぬか又はふすまである、(1)に記載の吸着剤。
(6)有機系坦体が溶媒による脱脂処理を行ったものである、(1)に記載の吸着剤。
(7)溶媒が極性有機溶剤を含むものである、(6)に記載の吸着剤。
(8)溶媒が水と極性有機溶剤を含むものである、(6)に記載の吸着剤。
(9)極性有機溶剤がアルコール類、ケトン類から選ばれた一種以上のものである、(7)又は(8)に記載の吸着剤。
(10)アルコール類がメチルアルコール、ケトン類がアセトンである、(9)に記載の吸着剤。
(11)有機系坦体が炭化物を含むものである、(1)に記載の吸着剤。
(12)炭化物が活性炭である、(11)に記載の吸着剤
(13)無機系坦体が微生物の化石を含む鉱物である、(1)に記載の吸着剤。
(14)微生物の化石を含む鉱物が珪藻土由来である、(13)に記載の吸着剤。
(15)脂質がリン脂質を含むものである、(1)に記載の吸着剤。
(16)脂質が微生物菌体から溶媒を用いて抽出されたものである、(1)に記載の吸着剤。
(17)微生物菌体が培養することによって得られたものである、(16)に記載の吸着剤。
(18)微生物菌体が活性汚泥から得られたものである、(16)に記載の吸着剤。
(19)溶媒が極性有機溶剤を含むものである、(16)に記載の吸着剤。
(20)溶媒が水と極性有機溶剤を含むものである、(16)に記載の吸着剤。
(21)極性有機溶剤がアルコール類、ケトン類の中から選ばれる一種以上である、(19)又は(20)に記載の吸着剤。
(22)アルコール類がメチルアルコール、ケトン類がアセトンである、(21)に記載の吸着剤。
(23)有機系又は無機系坦体に溶融又は溶媒に溶解させた脂質を付着させた、(1)に記載の吸着剤。
(24)溶媒で湿潤させた有機系又は無機系坦体に溶融又は溶媒に溶解させた脂質を付着させた、(1)に記載の吸着剤。
(25)脂質付着後に乾燥させた、(23)又は(24)に記載の吸着剤。
(26)脂質を付着させながら乾燥させた、(23)又は(24)に記載の吸着剤。
各種培養に使用する微生物種に特に制限はないが、例えばアクロモバクター属(Achromobacter)、アルカリゲネス属(Alcaligenes)、オクロバクトラム属(Ochrobactrum)、クルチア属(Kurthia)、シュードモナス属(Pseudomonas)、スタフィロコッカス属(Staphylococcus)、セラチア属(Serratia)、チオバチルス属(Thiobacillus)、バクテリジウム属(Bacteridium)、バチルス属(Bacillus)、フラボバクテリウム属(Flavobacterium)、ブレビバクテリウム属(Brevibacterium)、プロタミノバクター属(Protaminobacter)、ミクロコッカス属(Micrococcus)、ミコバクテリウム属(Mycobacterium)、ミコプラーナ属(Mycoplana)、メタノモナス属(Metanomonas)、ロツデロマイセス属(Lodderomyces)、ロドコッカス属(Rhodococcus)、又はロドシュードモナス属(Rhodopseudomonas)等の細菌、パチソレン属(Pachysolen)、
ロドスポリジウム属(Rhodosporidium)又はサッカロミセス属(Saccharomyces)等の酵母、アスペルギルス属(Aspergillus)、ムコール属(Mucor)又はペニシリウム属(Penicillium)等の糸状菌から選ばれる微生物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
実施例1
担体の種類(有機系,無機系)
有機系又は無機系の各種坦体10gにメタノール30gを添加し湿潤させたものへ、卵黄レシチン(和光純薬工業株式会社製)1gをメタノールとアセトン(100:8重量比)の混合溶媒20gに溶解したものを添加し混合した後、ロータリーエバポレーターで80℃3時間乾燥させた。
次ぎに、A重油1.5gを蒸留水150gに添加したものへ、上記乾燥物1.5gを添加し8時間攪拌した。攪拌終了後、8時間静置して坦体を自然沈降させた後、上層の油分の状態を目視観察した。なお、目視による油の観察結果は、−:油膜なし、±:油膜かすかにあり、+:油膜あり、++:油膜明らかにあり、+++:油膜多量にありとした。
観察後、上層の油分を傾斜法により回収し、それを2000回転/分の条件で10分間遠心分離してさらに油層と水層に分け、得られた上層の油層部分約5mlの全量を蓋付きの100ml容のガラス容器に移した。これに抽出用溶媒「H−997」(3,3−ジクロロ−1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロパン)50mlを加え2時間振盪した後、5分間静置し、A重油を含む下層を50ml容ガラス容器に回収した。これに無水硫酸ナトリウム粉末を1g添加し10分間振盪して脱水した後、アドバンテック東洋株式会社製の濾紙「No.7」で濾過した。濾液を、測定範囲内になるようにH−997で適宜希釈した後、油分濃度計OCMA−355(株式会社堀場製作所社製)にて、同一のA重油を標準物質として定量分析を行い、坦体を添加しない場合を100%として吸着力の相対値を算出した。結果を表1に示す。
坦体の種類(有機系,無機系)
卵黄レシチンを添加しないこと以外は、実施例1と同様に実験を行い、同様に分析を行った。結果を表2に示す。実施例1と比較して、低い吸着率であった。
坦体の種類(有機系その1)
卵黄レシチンの代わりに大豆レシチン(和光純薬工業株式会社製)を使用したこと、大豆レシチンを溶解する溶媒として、メタノールとアセトンの混合溶媒の代わりにジエチルエーテルを使用したこと以外は、実施例1と同様にして、実験と分析を行った。結果を表3に示す。
坦体の種類(有機系その1)
大豆レシチンを添加しないこと以外は、実施例2と同様に実験を行い、同様に分析を行った。結果を表4に示す。実施例1と比較して、低い吸着率であった。
坦体の種類(有機系その2)
表5に示した坦体を使用したこと以外は実施例1と同様にして、卵黄レシチンを使用し実験と分析を行った。結果を表5に示す。
坦体の種類(有機系その2)
卵黄レシチンを添加しないこと以外は、実施例3と同様に実験を行い、同様に分析を行った。結果を表6に示す。実施例3と比較して、低い吸着率であった。
坦体の有機溶媒抽出
培養分離し乾燥させたバクテリア(シュードモナス フルオレッセンス)菌体10gに、表7に示した各種有機溶媒50gを添加し、50℃で1時間振盪抽出した後、3000回転/分で遠心分離し上清を除いた。再度、同種の有機溶媒で同様の操作を、合計5回繰り返した後、得られた沈殿物を50℃で乾燥させて有機溶媒抽出した坦体を得た。この坦体を使用した以外は実施例1と同様にして、卵黄レシチンを使用し、実験と分析を行った。結果を表7に示す。
坦体の有機溶媒抽出(混合有機溶媒)
表8に示した各種の有機溶媒50gを使用した以外は実施例4と同様にして、有機溶媒抽出した坦体を得た後、実験と分析を行った。結果を表8に示す。
坦体の有機溶媒抽出
培養分離し乾燥させたバクテリア(シュードモナス フルオレッセンス)菌体10gを有機溶媒による抽出操作せずにそのまま使用したこと以外は実施例4と同様に操作し、実験と分析を行った。結果を表9に示す。有機溶媒抽出操作を行った、表8の試験1から15と比較して低い収率であった。
有機溶媒抽出坦体へ付着させる脂質の種類
実施例5の試験9の坦体及び表10に示した脂質を使用した以外は実施例1と同様にして、実験と分析を行った。結果を表10に示す。なお、試験例12の脂質は実施例5の試験9の坦体調製時に得られた抽出溶媒の濃縮物を使用した。
有機溶媒抽出坦体へ付着させる脂質の種類
脂質を添加しないこと以外は、実施例5と同様に実験を行い、同様に分析を行った。結果を表10に示す。実施例5と比較して、低い吸着率であった。
有機溶媒抽出坦体へ付着させる脂質の量
担体として試験9で使用したものを、脂質として卵黄レシチン、大豆レシチン、又は実施例5の試験9の坦体調製時に得られた溶媒抽出液の濃縮物を使用し、実施例1と同様にして、脂質の添加濃度を変化させて実験と分析を行った。結果を表12に示す。
吸着物の使用量
比較例4で使用した乾燥バクテリアに実施例5の試験9の坦体調製時に得た抽出溶媒の濃縮物を10%添加したもの、及び市販吸着剤であるリキッドロック、エコットスポンジを使用して、実施例1と同様にして、添加する吸着物の量を変化させて実験と分析を行った。結果を表13に示す。
吸着物の使用量
実施例5の試験9の坦体、市販吸着剤であるリキッドロック、エコットスポンジを使用して、実施例1と同様にして、添加する吸着物の量を変化させて実験と分析を行った。結果を表14に示す。
脂質中のリン含量分析
実施例5で使用した脂質中のリン含量を、硫酸−硝酸により湿式分解した後、誘導結合型プラズマ発光分析法(ICP)で分析することにより測定した。結果を表15に示す。なお、表右端に各々の脂質を使用した際のA重油の残存率を示す。
脂質担持担体の調製条件(その1)
担体として、実施例5の試験9の方法で、培養バクテリア(比較例4で使用したシュードモナス フルオレッセンス)を乾燥後、有機溶媒抽出し乾燥したもの10gへ、下表16に示す、脂質1gを80℃に加熱したもの、脂質1gを有機溶媒20gに溶解したもの、脂質1gを有機溶媒20gに溶解後80℃に加熱したものを添加混合し、ロータリーエバポレーターで80℃3時間乾燥させた。得られた脂質を担持させた乾燥物1.5gに、蒸留水150gへA重油1.5gを添加したものをマグネチックスターラーで混合しながら、実施例1と同様にA重油の吸着試験を行った。なお、脂質をより完全に溶解させる目的で、脂質1gを有機溶媒20gに溶解後80℃に加熱したが、これを使用した時の吸着量を100%とし、各々の吸着率を相対表示した。結果を表16に示す。
脂質担持担体の調製条件(その2)
担体として、実施例5の試験9の方法で、活性汚泥菌体、培養酵母(サッカロミセス セレビシエ)を抽出操作した物を未乾燥のまま乾燥重量で10g取り、これに対して、表17に示した脂質1gを有機溶媒20gに溶解し80℃に加熱した物を添加混合した後、ロータリーエバポレーターで80℃3時間乾燥させた。蒸留水150gへA重油1.5gを添加した物をマグネチックスターラーで混合しながら、上記乾燥物1.5gを添加し、実施例1と同様にA重油の吸着試験を行った。なお、脂質1gを有機溶媒20gに溶解後80℃に加熱した物を使用した時の吸着量を100%とし、各々の吸着率を相対表示した。結果を表17に示す。
吸着剤の種類(その1)
実施例5の試験9の方法で、汚泥菌体、培養バクテリア(ミクロコッカス ルテウス)を抽出操作し、乾燥重量10g相当分を未乾燥のまま取り、これに対して、バクテリア抽出脂質をメタノール:アセトン(100:8)20gに溶解後80℃に加熱したものを添加混合し、ロータリーエバポレーターで80℃3時間乾燥させた。蒸留水150gへ表18に示した物質0.15gを添加した物をマグネチックスターラーで混合しながら、前記乾燥物1.5gを添加し8時間攪拌した。攪拌終了後、8時間放置して坦体を自然沈降させた後、傾斜法によって得られた上清液をトルエンで抽出し、濃縮後GC−MSによりTEQ(毒性等量)換算で濃度測定を行い、処理前後の値から吸着率を算出した。結果を表18に示す。
吸着剤の種類(その2)
実施例5の試験9の方法で活性汚泥菌体及び培養バクテリア(シュードモナス フルオレッセンス)を抽出処理した後、乾燥重量10g相当分を未乾燥のまま取り、これに対してバクテリア抽出脂質をメタノール:アセトン(100:8)20gに溶解後80℃に加熱したものを添加混合し、ロータリーエバポレーターで80℃3時間乾燥させた。蒸留水150gにダイオキシン類を含む廃油0.15gを添加した物をマグネチックスターラーで混合しながら、前記乾燥物1.5gを添加し8時間攪拌した。攪拌終了後、8時間放置して坦体を自然沈降させた後、傾斜法によって得られた上清液をトルエンで抽出し、濃縮後GC−MSによりTEQ(毒性等量)換算で濃度測定を行い、処理前後の値から吸着率を算出した。結果を表19に示す。
した。
Claims (26)
- 有機系又は無機系坦体に脂質を付着させた、汚染化学物質の吸着剤。
- 有機系坦体が微生物菌体を含むものである、請求項1に記載の吸着剤。
- 微生物菌体が培養することによって得られたものである、請求項2に記載の吸着剤。
- 微生物菌体が活性汚泥から得られたものである、請求項2に記載の吸着剤。
- 有機系坦体がピーナッツ殻、コーヒー豆殻、おが屑、かんな屑、木材チップ、バーク、おから、水苔、ピートモス、やし殻、もみ殻、米ぬか又はふすまである、請求項1に記載の吸着剤。
- 有機系坦体が溶媒による脱脂処理を行ったものである、請求項1に記載の吸着剤。
- 溶媒が極性有機溶剤を含むものである、請求項6に記載の吸着剤。
- 溶媒が水と極性有機溶剤を含むものである、請求項6に記載の吸着剤。
- 極性有機溶剤がアルコール類、ケトン類から選ばれた一種以上のものである、請求項7又は8に記載の吸着剤。
- アルコール類がメチルアルコール、ケトン類がアセトンである、請求項9に記載の吸着剤。
- 有機系坦体が炭化物を含むものである、請求項1に記載の吸着剤。
- 炭化物が活性炭である、請求項11に記載の吸着剤
- 無機系坦体が微生物の化石を含む鉱物である、請求項1に記載の吸着剤。
- 微生物の化石を含む鉱物が珪藻土由来である、請求項13に記載の吸着剤。
- 脂質がリン脂質を含むものである、請求項1に記載の吸着剤。
- 脂質が微生物菌体から溶媒を用いて抽出されたものである、請求項1に記載の吸着剤。
- 微生物菌体が培養することによって得られたものである、請求項16に記載の吸着剤。
- 微生物菌体が活性汚泥から得られたものである、請求項16に記載の吸着剤。
- 溶媒が極性有機溶剤を含むものである、請求項16に記載の吸着剤。
- 溶媒が水と極性有機溶剤を含むものである、請求項16に記載の吸着剤。
- 極性有機溶剤がアルコール類、ケトン類の中から選ばれる一種以上である、請求項19又は20に記載の吸着剤。
- アルコール類がメチルアルコール、ケトン類がアセトンである、請求項21に記載の吸着剤。
- 有機系又は無機系坦体に溶融又は溶媒に溶解させた脂質を付着させた、請求項1に記載の吸着剤。
- 溶媒で湿潤させた有機系又は無機系坦体に溶融又は溶媒に溶解させた脂質を付着させた、請求項1に記載の吸着剤。
- 脂質付着後に乾燥させた、請求項23又は24に記載の吸着剤。
- 脂質を付着させながら乾燥させた、請求項23又は24に記載の吸着剤。
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