JP2013013862A - Biofiltration material for cleaning treatment of organic wastewater - Google Patents

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治樹 奥村
Kunihiko Koike
国彦 小池
Goichi Inoue
吾一 井上
Masami Nakagawa
雅美 中川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biofiltration material for eliminating organic matter in water cleaning treatment by chemically bonding biocompatible particles with biocompatibility to a base material.SOLUTION: A surface treatment comprising at least one method selected from acid, alkali, ozone, ozone water, ozone bubbling, plasma, corona discharge and ultraviolet irradiation is applied onto the organic or inorganic base material to produce a reactive functional group such as a hydroxy group or a carboxyl group, and a calcium phosphate sintered body (hydroxyapatite) which is biocompatible particles, is chemically bonded to the produced reactive functional group.

Description

本発明は生物ろ過を用いた有機性排水浄化システムのろ過材に関する。   The present invention relates to a filter medium for an organic wastewater purification system using biological filtration.

従来、水浄化処理における有機物除去法として、様々な方法が検討されており、これらは、分解、吸着、ろ過に大きく分類することできる。この中で、ろ過については、微細な孔を持った中空糸などのフィルターによる方法などが主に用いられている。吸着については、活性炭などの多孔質基材によって、対象物を除去する方法や、表面官能基との反応によって除去する方法などが用いられている。   Conventionally, various methods have been studied as organic matter removal methods in water purification treatment, and these can be broadly classified into decomposition, adsorption, and filtration. Among these, for filtration, a method using a filter such as a hollow fiber having fine pores is mainly used. For adsorption, a method of removing an object by a porous substrate such as activated carbon or a method of removing by a reaction with a surface functional group is used.

また、分解については化学反応を用いる方法、光などによる直接分解を用いる方法、生物活動を利用した生物ろ過を用いる方法などが主として用いられている。化学反応を用いる方法では、塩素やオゾン、過酸化水素などを用いた酸化分解や、酸やアルカリを用いた方法などが用いられている。光分解では、高エネルギーの紫外線を照射することで有機物を直接分解する方法などが用いられている。生物ろ過においては、樹脂やセラミックス等の基材に付着したバクテリア等の微生物によって有機物を分解する方法が用いられている。   For the decomposition, a method using a chemical reaction, a method using direct decomposition by light, etc., a method using biological filtration using biological activity, etc. are mainly used. In the method using chemical reaction, oxidative decomposition using chlorine, ozone, hydrogen peroxide, or the like, or a method using acid or alkali is used. In photolysis, a method of directly decomposing organic matter by irradiating with high energy ultraviolet rays is used. In biological filtration, a method is used in which organic matter is decomposed by microorganisms such as bacteria attached to a substrate such as resin or ceramics.

特開2006−219541号公報JP 2006-219541 A 特開平11−090137号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-090137

従来技術である吸着やろ過を用いる方法では、その原理上フィルター基材は寿命と共に廃棄する必要があり、ランニングコストはもちろん、フィルター製造や廃棄における環境負荷が大きな問題となっている。   In the conventional method using adsorption or filtration, the filter base material needs to be discarded along with its lifetime in principle, and the environmental load in filter production and disposal is a big problem as well as running cost.

また、分解反応を用いる方法では、塩素などの化学薬剤やオゾン、UVなどを使用するものがほとんどであり、人間を含め生物や環境には決して好ましいものではない。また、光分解で用いる強力なUVも生物系に対して有害な影響を与えることが懸念される。さらに、両者共にランニングコストや環境負荷の点で継続的に長期にわたって使用することはもちろん、短期的であっても近年の環境的観点からも好ましいとは言いがたい。   In addition, most of the methods using a decomposition reaction use chemical agents such as chlorine, ozone, UV, etc., which is not preferable for living organisms and the environment including humans. In addition, there is a concern that the powerful UV used for photolysis also has a harmful effect on biological systems. Furthermore, it is difficult to say that both of them are preferably used from the viewpoint of running cost and environmental load over a long period of time as well as short-term and environmentally in recent years.

さらに、バクテリア等の微生物を基材上に坦持させ、当該微生物の生分解作用を利用して水を浄化する生物ろ過も一部では用いられているが、フィルター基材は通常合成樹脂やセラミックス、ガラスなどの無機系のものであることから、バクテリア等の生物の親和性は低いという問題があった。そのため、従来技術では微生物が住み良い環境を作り、速やかに有用微生物を定着させることが困難であった。そのために、浄化材設置、交換後にその効果を発揮するまでに相当時間が必要であり、立ち上がり時や浄化材交換時のろ過能力低下などが問題となっていた。また、浄化材洗浄時に微生物の活着度が低いために、せっかく定着していた有用微生物が脱落減少することによるろ過能力低下といった問題もあった。さらに、その有用微生物の定着状態を維持しておくことが大変困難であり、微生物の生分解作用が低下した場合や微生物が死んでしまった場合などは、上記理由などで微生物と水や空気中に含まれている汚染物質とが腐敗し、逆に悪臭や毒性物質を発する原因となる場合があり、しばしば問題となっていた。   In addition, biological filtration, in which microorganisms such as bacteria are supported on a substrate and water is purified using the biodegradation action of the microorganism, is also used in some cases, but filter substrates are usually made of synthetic resin or ceramics. Since it is an inorganic material such as glass, there is a problem that the affinity of organisms such as bacteria is low. Therefore, in the prior art, it has been difficult to create an environment in which microorganisms can live and to quickly establish useful microorganisms. For this reason, considerable time is required until the effect is exhibited after the purification material is installed and replaced, and there has been a problem such as a decrease in filtration capacity at the time of start-up or replacement of the purification material. In addition, since the degree of microbial activity at the time of cleaning the cleaning material is low, there has been a problem that the filtration ability is lowered due to the dropout of useful microorganisms that have been fixed. Furthermore, it is very difficult to keep the useful microorganisms in a fixed state. If the biodegradation action of the microorganisms decreases or the microorganisms die, etc. Contaminants contained in the sorghum rot, and on the contrary, it may cause odors and toxic substances, which is often a problem.

さらにまた、従来にも生物適性を有する材料を浄化材表面に付与することが検討されているが、それは溶着や塗料化などの方法を用いたものである。例えば、溶着では材料が高温に晒されるために生物適合性が損なわれることや、有機基材の場合には基材自体が処理温度に耐えられないために使用できないという問題があった。また、塗料化などのバインダを用いる方法では、生体適性材料の表面がバインダ等の他材料によって覆われて有効性が減少するという問題や、バインダ成分による生物への影響があった。   Furthermore, in the past, it has been studied to apply a biocompatible material to the surface of the purification material, which uses a method such as welding or coating. For example, in the case of welding, there is a problem that the material is exposed to a high temperature and thus biocompatibility is impaired, and in the case of an organic base material, the base material itself cannot withstand the processing temperature and cannot be used. In addition, in the method using a binder such as paint, there is a problem that the surface of the biocompatible material is covered with another material such as a binder and the effectiveness is reduced, and there is an influence on a living thing by the binder component.

本発明はこのような従来技術の問題点を解決した生物ろ過材を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the biological filter which solved the trouble of such a prior art.

上述目的を達成するために、請求項1に記載した本発明は、基材と生体親和性を有する生体親和性粒子とが化学結合してなることを特徴とする生物ろ過材を提供する。本発明のろ過材は、まずその表面に生体親和性を有する粒子が化学結合していることに特徴を有している。   In order to achieve the above-mentioned object, the present invention described in claim 1 provides a biofilter characterized in that a base material and biocompatible particles having biocompatibility are chemically bonded. The filter medium of the present invention is characterized in that particles having biocompatibility are first chemically bonded to the surface thereof.

ここで生体親和性粒子とは、生物や細胞などの組織との接触において有害な影響を及ぼさず、細胞などの生体組織やバクテリアなどの微生物が活着しやすい材料である。本件出願人は当該生体親和性材料について、早くから注目し研究を継続している。   Here, the biocompatible particle is a material that does not have a harmful effect in contact with a tissue such as a living organism or a cell, and that a biological tissue such as a cell or a microorganism such as a bacterium is easily activated. The present applicant has been paying attention to the biocompatible material from an early stage and has continued research.

本発明のろ過材は、このような性質(生体に有害な影響を与えない、生体が活着しやすい)を有する生体親和性材料が表面に付着せしめられているため、液体、気体を問わず使用が可能であり、微生物の定着が速やかに実現され、脱落も起こりにくくし、定着状態が維持できることから速やかに安定的な浄化性能を発揮できる。   The filter medium of the present invention can be used regardless of whether it is liquid or gas because a biocompatible material having such properties (having no harmful effects on the living body and being easy to settle) is attached to the surface. It is possible to fix microorganisms quickly, to prevent falling off, and to maintain a fixed state, so that a stable purification performance can be exhibited quickly.

そして、本発明で用いる基材は、それ自身が生体に対する有毒性を示さないものであることが好ましい。例えば、有機系基材としては、ポリエチレンテレフタレートなどに代表されるポリエステル樹脂、ナイロンなどに代表されるポリアミド樹脂、セルロースなどに代表される多糖類、シリコーン樹脂、ポリエチレンなどに代表されるポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリビニルアルコールに代表されるビニロン樹脂などが一例としてあげられる。さらに、無機系基材の場合には、ステンレスなどに代表される金属、セラミックスやガラス、ゼオライトなどの天然鉱物などが一例として挙げられる。   And it is preferable that the base material used by this invention does not show toxicity with respect to a biological body itself. For example, examples of organic base materials include polyester resins typified by polyethylene terephthalate, polyamide resins typified by nylon, polysaccharides typified by cellulose, silicone resins, polyolefin resins typified by polyethylene, and polyurethane. Examples include resins, acrylic resins, methacrylic resins, vinylon resins represented by polyvinyl alcohol, and the like. Furthermore, in the case of an inorganic base material, examples include metals such as stainless steel, natural minerals such as ceramics, glass, and zeolite.

また、その形状は限定されるものではないが、通常の生物ろ過材と同様に、表面積が出来るだけ大きくなるような形状であることが好ましい。例えば、スポンジ状、襞状などの形状が一例として挙げられる。   Moreover, although the shape is not limited, it is preferable that the surface area be as large as possible as in the case of a normal biological filter. For example, a sponge shape, a hook shape, or the like can be given as an example.

また、前記請求項1に記載の発明においては、請求項2に記載するように、表面処理を行なって当該基材表面に反応性官能基を生成する工程と、上記生体親和性粒子とを反応させる直接反応工程によって製造されることを含むことが好ましい。   In the invention described in claim 1, as described in claim 2, a step of performing a surface treatment to generate a reactive functional group on the surface of the base material is reacted with the biocompatible particles. It is preferable to include being produced by a direct reaction step.

通常、有機系、無機系ともに基材表面には僅かながら反応サイトとなる官能基が存在するが、積極的に反応サイトとなる官能基を形成することで、より多くの生体親和性粒子を、より強固に基材表面に結合させることが可能となるからである。また、加熱や攪拌、エージングなどの結合反応を促進する処理を行う工程を含むことで、生体親和性粒子をより多く、より強固に基材表面に結合することが可能となるからである。   Usually, there are a few functional groups that serve as reaction sites on the surface of the substrate for both organic and inorganic systems, but by actively forming functional groups that serve as reaction sites, more biocompatible particles can be obtained. This is because it is possible to bond to the substrate surface more firmly. Moreover, it is because it becomes possible to bond more biocompatible particles to the surface of the base material more firmly by including a process for promoting a binding reaction such as heating, stirring, and aging.

前記請求項2に記載の発明においては、請求項3に記載するように、反応性官能基が、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミノ基、スルホン酸基、スルホ基、チオール基、シアノ基、ヒドロシリル基であることが好ましい。   In the invention described in claim 2, as described in claim 3, the reactive functional group is a hydroxy group, carboxyl group, amino group, sulfonic acid group, sulfo group, thiol group, cyano group, hydrosilyl group. It is preferable that

前記請求項2に記載の発明においては、請求項4に記載するように、反応性官能基を生成する方法が、酸、アルカリ、オゾン、オゾン水、オゾンバブリング、プラズマ、コロナ放電、紫外線処理からなる群から選ばれる少なくとも一つの方法を含むことが好ましい。   In the invention of the second aspect, as described in the fourth aspect, the method for generating the reactive functional group is from acid, alkali, ozone, ozone water, ozone bubbling, plasma, corona discharge, and ultraviolet treatment. It is preferable to include at least one method selected from the group consisting of:

前記請求項4に記載の発明においては、請求項5に記載するように、反応性官能基を生成する方法がオゾン水であることが好ましい。   In the invention described in claim 4, as described in claim 5, it is preferable that the method for generating the reactive functional group is ozone water.

前記請求項2に記載の発明においては、請求項6に記載するように、生体親和性粒子が、リン酸カルシウム焼結体であることが好ましい。   In the invention described in claim 2, as described in claim 6, it is preferable that the biocompatible particles are a calcium phosphate sintered body.

前記請求項2に記載の発明においては、請求項7に記載するように、リン酸カルシウム焼結体が、ハイドロキシアパタイトであることが好ましい。   In the invention described in claim 2, as described in claim 7, it is preferable that the calcium phosphate sintered body is hydroxyapatite.

ハイドロキシアパタイトはその表面にヒドロキシ基を有していることから、基材表面の反応性官能基とより多くの化学結合を形成することができ、それによってより確実に、より強固に基材表面に結合することが可能となるからである。   Hydroxyapatite has a hydroxyl group on its surface, so it can form more chemical bonds with the reactive functional groups on the substrate surface, thereby ensuring more reliable and stronger adhesion to the substrate surface. This is because they can be combined.

前記請求項2に記載の発明においては、請求項8に記載するように、生体親和性粒子が、平均粒径20nm〜50μmであることが好ましい。
粒子は、粒径が小さくなるほど体積に対する表面積の比である比表面積が増大することから、有用微生物が活着することができる有効面積を増大させることができ、それによって浄化効率を向上することが可能となるからである。ただし、通常ウィルスのサイズは20nm程度以上とされていることから、これよりも大きな粒子であることが活着のためには好ましい。ただし、粒子サイズが大きくなると、前述の比表面積増大効果が薄れ、さらに、結合面積に対する重量比率が大きくなることから脱落等の問題が起きる可能性があることから、基材形状の一つであるスポンジ状の一般的な襞サイズである100μm程度を考慮して50μm以下であることが好ましい。
In the invention of the second aspect, as described in the eighth aspect, the biocompatible particles preferably have an average particle diameter of 20 nm to 50 μm.
Since the specific surface area, which is the ratio of the surface area to the volume, increases as the particle size decreases, the particle can increase the effective area that can be used by useful microorganisms, thereby improving the purification efficiency. Because it becomes. However, since the size of the virus is usually about 20 nm or more, particles larger than this are preferable for engraftment. However, when the particle size is increased, the above-described effect of increasing the specific surface area is diminished, and furthermore, the weight ratio with respect to the bonded area is increased, which may cause problems such as dropout. In consideration of a typical sponge-like wrinkle size of about 100 μm, it is preferably 50 μm or less.

本発明は、前記のように基材表面に生体親和性を有する生体親和性粒子が化学結合しているろ過材であり、従来と異なり生態系への悪影響が懸念される塩素等の薬剤やオゾン、UV等を使用せずに浄化できる。また、微生物の定着が速やかに実現され、脱落も起こりにくく、定着状態が維持できることから速やかに安定的な浄化性能を発揮できる。   The present invention is a filter medium in which bioaffinity particles having biocompatibility are chemically bonded to the surface of a substrate as described above, and unlike conventional chemicals such as chlorine and ozone, which have an adverse effect on the ecosystem It can be purified without using UV or the like. In addition, the microorganisms can be quickly fixed, the dropout hardly occurs, and the fixed state can be maintained, so that a stable purification performance can be exhibited quickly.

これによって、新規に浄化システムを立ち上げる場合にも、バクテリアなど浄化能を有する有用微生物の基材表面での活着と増殖が速やかに実現され、それによって浄化作用が素早く発揮され、従来技術ではしばしば問題となった新規立ち上げ時の浄化能力不足による飼育生体、生態系への影響を軽減することができる。   As a result, even when a new purification system is set up, useful microorganisms such as bacteria that have a purification ability can be quickly established and propagated on the surface of the substrate, thereby quickly exerting the purification action. It is possible to reduce the impact on the living organisms and ecosystems due to the lack of purification capacity at the time of new startup, which has become a problem.

また、一般的には浄化材は定期的に洗浄、または、交換が必要となる。この場合にも、新規立ち上げ時と同様に浄化能力の低下が問題となる。そこで、全ての浄化材を同時に洗浄や交換するのではなく、複数に分割して一部だけを洗浄や交換している。しかし、このようにしても洗浄や交換に伴う浄化能力の低下は起きてしまい、従来の浄化材では立ち上がり時間による影響が問題となる。これに対しても、本発明が提供するろ過材は速やかな浄化能力の回復を提供する。   In general, the cleaning material needs to be periodically cleaned or replaced. In this case as well, a decrease in purification capacity becomes a problem as in the case of new startup. Therefore, instead of cleaning and replacing all the purification materials at the same time, only a part of them is cleaned or replaced by dividing it into a plurality. However, even if it does in this way, the reduction | decrease in the purification capability accompanying washing | cleaning and replacement | exchange will occur, and the influence by rise time becomes a problem in the conventional purification | cleaning material. In contrast, the filter medium provided by the present invention provides quick recovery of the purification capacity.

さらに、基材と生体親和性粒子が直接的に結合していることから、従来用いられてきた結合剤による生体への影響や有効表面積の低下を排除することが可能となる。そして、微小粒子を用いることによって、有効表面積を増大させることができる。さらに、粒子がそれぞれ独立に基材表面に結合していることから、コーティングや塗布などとは異なり基材の柔軟性を損なうことがなく、変形による脱落等も起きにくい。   Furthermore, since the base material and the biocompatible particles are directly bonded, it is possible to eliminate the influence on the living body and the reduction of the effective surface area due to the conventionally used binder. The effective surface area can be increased by using fine particles. Furthermore, since the particles are independently bonded to the surface of the base material, unlike coating and application, the flexibility of the base material is not impaired, and dropout due to deformation is unlikely to occur.

実施例1としてポリエステル製基材に形成したHAp複合体を走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。It is a figure which shows the result of having observed the HAp composite_body | complex formed in the polyester-made base material as Example 1 with the scanning electron microscope, (a) is 2000 times, (b) shows the result observed at the magnification of 10000 times. . 実施例1のHAp被覆したポリエステル基材を1週間純水に浸漬したHAp複合体を走査型電子顕微鏡を用いて観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。It is a figure which shows the result of having observed the HAp composite_body | complex which immersed the polyester base material of HAp coating of Example 1 in the pure water for 1 week using the scanning electron microscope, (a) is 2000 times, (b) is 10,000. The results observed at double magnification are shown. 1:1のエタノール・純水混合液中でプローブ超音波により処理を行った実施例1のHAp複合体を走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。It is a figure which shows the result of having observed with a scanning electron microscope the HAp composite_body | complex of Example 1 which processed with the probe ultrasonic wave in 1: 1 ethanol and a pure water liquid, (a) is 2000 times, ( b) shows the result of observation at a magnification of 10,000 times. 実施例2としてポリウレタン製基材に形成したHAp複合体を走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。It is a figure which shows the result of having observed the HAp composite_body | complex formed in the polyurethane-made base material as Example 2 with the scanning electron microscope, (a) is 2000 times, (b) shows the result observed by the magnification of 10000 times. . 実施例2のポリウレタン製基材に形成したHAp複合体を走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。It is a figure which shows the result of having observed the HAp composite_body | complex formed in the polyurethane-made base material of Example 2 with the scanning electron microscope, (a) is 2000 times, (b) shows the result observed by the magnification of 10000 times. . 実施例3として無機系基材に形成したHAp複合体を走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。It is a figure which shows the result of having observed the HAp composite_body | complex formed in the inorganic type base material as Example 3 with the scanning electron microscope, (a) is 2000 times, (b) shows the result observed by the magnification of 10000 times. . 実施例3の無機系基材に形成したHAp複合体を走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。It is a figure which shows the result of having observed the HAp composite_body | complex formed in the inorganic type base material of Example 3 with the scanning electron microscope, (a) shows the result observed at 2000 times, (b) at the magnification of 10,000 times. . 比較例1としてポリエステル製基材に形成したHAp複合体を走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。It is a figure which shows the result of having observed the HAp composite_body | complex formed in the polyester-made base material as a comparative example 1 with the scanning electron microscope, (a) is 2000 times, (b) shows the result observed at the magnification of 10000 times. . 比較例1のポリエステル基材に形成したHAp複合体を走査型電子顕微鏡を用いて観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。It is a figure which shows the result of having observed the HAp composite_body | complex formed in the polyester base material of the comparative example 1 using the scanning electron microscope, (a) is 2000 times, (b) is the result observed at the magnification of 10000 times. Show. 比較例2としてポリウレタン製基材に形成したHAp複合体を走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。It is a figure which shows the result of having observed the HAp composite_body | complex formed in the polyurethane-made base material as a comparative example 2 with the scanning electron microscope, (a) is 2000 times, (b) shows the result observed by the magnification of 10000 times. . 比較例2のポリウレタン基材HAp複合体を純水中に1週間浸漬したをHAp複合体を走査型電子顕微鏡を用いて観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。It is a figure which shows the result of having observed the HAp composite using the scanning electron microscope which immersed the polyurethane base material HAp composite of the comparative example 2 in the pure water for 1 week, (a) is 2000 times, (b). Indicates the result of observation at a magnification of 10,000 times.

本発明の1実施工程について説明すると以下の通りである。
本発明に係る生物ろ過材製造技術は、上記基材を表面処理する表面処理工程と、上記表面処理工程後の上記基材の表面に上記リン酸カルシウムを結合させる結合工程と、を含み、上記表面処理工程が、上記基材の表面とオゾン水とを接触させる工程であればよい。
One implementation process of the present invention will be described as follows.
The biofilter material manufacturing technology according to the present invention includes a surface treatment step for surface-treating the base material, and a binding step for binding the calcium phosphate to the surface of the base material after the surface treatment step. The process should just be a process which makes the surface of the said base material and ozone water contact.

本明細書において「リン酸カルシウム複合体」とは、基材の表面にリン酸カルシウムが結合してなる構造物を意味する。また、本明細書において「オゾン水」とは、オゾンが溶解された水を意味する。さらに、本明細書において「表面処理」とは、基材の表面を改質する処理を意味し、例えば、基材の表面をオゾン水と接触させて、基材の表面に水酸基等を発生させる処理が挙げられる。     In the present specification, the “calcium phosphate complex” means a structure formed by binding calcium phosphate to the surface of a substrate. In the present specification, “ozone water” means water in which ozone is dissolved. Further, in the present specification, the “surface treatment” means a treatment for modifying the surface of the substrate. For example, the surface of the substrate is brought into contact with ozone water to generate a hydroxyl group or the like on the surface of the substrate. Processing.

本発明に係る製造方法で用いる基材としては、種々のものを選択できる。例えば、樹脂基材の具体例としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」という)等のポリエステル、シリコーンポリマー(シリコーンゴムであってもよい)、ポリエチレングリコール、ポリアルキレングリコール、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスルフォン、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、ポリアミン、ポリウレア、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル等の合成高分子;セルロース、アミロース、アミロペクチン、キチン、キトサン等の多糖類、コラーゲン等のポリペプチド、ヒアルロン酸、コンドロイチン、コンドロイチン硫酸等のムコ多糖類等、シルクフィブロイン等の天然高分子等が挙げられるが、これに限定されるものではない。ここに例示した基材の中でも、生物ろ過フィルター材料として好適であるという観点、並びに、コスト的観点から、ポリエステル、ポリオレフィンが好ましい。   Various substrates can be selected as the substrate used in the production method according to the present invention. For example, specific examples of the resin substrate include, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as “PET”), silicone polymers (which may be silicone rubber), polyethylene glycol, poly Alkylene glycol, polyglycolic acid, polylactic acid, polyamide, polyurethane, polysulfone, polyether, polyetherketone, polyamine, polyurea, polyimide, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid Synthetic polymers such as methyl, polyacrylonitrile, polystyrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride; cellulose, amylose, amylopectin, chitin, chitosan, etc. Sugars, polypeptides such as collagen, hyaluronic acid, chondroitin, mucopolysaccharide such as chondroitin sulfate, although natural polymers such as silk fibroin and the like, but is not limited thereto. Among the base materials exemplified here, polyester and polyolefin are preferable from the viewpoint of being suitable as a biofiltration filter material and from the viewpoint of cost.

本発明に係る製造方法に適用可能な基材の形状は、特に限定されない。使用する用途に応じて、様々な形状の基材を適宜選択することができる。例えば、繊維状、シート状、チューブ状、襞状、多孔体であってもよく、より複雑な形状であってもよい。   The shape of the base material applicable to the manufacturing method according to the present invention is not particularly limited. Depending on the application to be used, substrates of various shapes can be appropriately selected. For example, it may be a fiber, a sheet, a tube, a bowl, a porous body, or a more complicated shape.

〔リン酸カルシウム〕
本発明に係る製造方法で用いるリン酸カルシウムとしては、特に限定されないが、ハイドロキシアパタイト(Ca10(PO(OH))が好ましく、ハイドロキシアパタイト焼結体(ハイドロキシアパタイトセラミックスとも呼ばれる)がより好ましい。特に、ハイドロキシアパタイト焼結体は、長期間安定に存在し、かつ安全性が高く、その高い生体適合性から医療用にも用いられる。
[Calcium phosphate]
The calcium phosphate used in the production method according to the present invention is not particularly limited, but is preferably hydroxyapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ), more preferably a hydroxyapatite sintered body (also called hydroxyapatite ceramics). . In particular, the hydroxyapatite sintered body is stable for a long period of time, has high safety, and is used for medical purposes because of its high biocompatibility.

なお、ハイドロキシアパタイト焼結体を製造する方法としては特に限定されず、例えば特開2004−51952号公報、特開2005−146120号公報、WO2009−057502号公報などに開示されている従来公知の方法で製造すればよい。   In addition, it does not specifically limit as a method to manufacture a hydroxyapatite sintered compact, For example, the conventionally well-known method currently disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-51952, Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-146120, WO2009-0570502 etc. Can be manufactured.

〔表面処理工程〕
本発明に係る製造方法に含まれる表面処理工程は、上記基材を表面処理する工程であって、上記基材の表面に反応性官能基を形成できる工程であればよい。
[Surface treatment process]
The surface treatment step included in the production method according to the present invention is a step of surface-treating the substrate, and may be a step capable of forming a reactive functional group on the surface of the substrate.

本発明者らは、オゾン水を用いて基材を表面処理することでリン酸カルシウムと基材との結合を極めて簡便に行なうことができることを見出した。例えば、基材が複雑な形状を有していても、当該基材をオゾン水に浸潤させたり、当該基材にオゾン水をかけたりするだけで、容易に、基材の表面に満遍なくオゾン水を接触させることができる。よって、簡便かつ高効率に作業を行なうことができる。   The present inventors have found that the binding of calcium phosphate and the substrate can be performed very simply by subjecting the substrate to surface treatment using ozone water. For example, even if the base material has a complicated shape, the surface of the base material can be easily and uniformly infused with ozone water simply by infiltrating the base material with ozone water or by spraying the base material with ozone water. Can be contacted. Therefore, the operation can be performed easily and efficiently.

また、本発明者らは、オゾン水を用いて表面処理することで、強い接着強度及び高い被覆率でリン酸カルシウムと基材とを結合させることができることも見出した。従来、リン酸カルシウムで被覆した基材を超音波洗浄すると、リン酸カルシウムが剥がれる場合があった。これは、リン酸カルシウムと基材との接着強度が弱いことに起因する。しかし、オゾン水で表面処理した基材にリン酸カルシウム結合させると、超音波洗浄した際にリン酸カルシウムが剥がれることを抑制することができた。また、オゾン水を用いて基材の表面処理を行なうことで、様々な基材を、均一に高い被覆率でリン酸カルシウムにより被覆することができる。   The present inventors have also found that calcium phosphate and a substrate can be bonded with a strong adhesive strength and a high coverage by performing a surface treatment with ozone water. Conventionally, when a substrate coated with calcium phosphate is subjected to ultrasonic cleaning, the calcium phosphate may be peeled off. This is due to the weak adhesive strength between the calcium phosphate and the substrate. However, when calcium phosphate was bonded to a substrate surface-treated with ozone water, it was possible to prevent the calcium phosphate from peeling off when ultrasonically cleaned. Further, by performing surface treatment of the substrate using ozone water, various substrates can be coated with calcium phosphate at a uniform high coverage.

このように優れた接着強度及び被覆率は、オゾン水がどのような基材に対してもラジカルを導入できるために実現したと考えられる。例えばポリエステルのように表面が酸素基やアルキル基で終端している基材であっても、ポリオレフィンのように表面に酸素基を有していない基材であっても、良好にラジカルを導入することができる。   It is considered that such excellent adhesive strength and coverage are realized because ozone water can introduce radicals into any base material. For example, even if it is a base material whose surface is terminated with an oxygen group or an alkyl group such as polyester, or a base material that does not have an oxygen group on its surface such as polyolefin, radicals can be introduced satisfactorily. be able to.

従来、表面が酸素基で終端している基材を効率よくラジカル導入することは困難であったが、本発明者らはオゾン水を用いれば酸素基にも効率よくラジカル導入できることを見出した。   Conventionally, it has been difficult to efficiently introduce radicals into a substrate whose surface is terminated with oxygen groups, but the present inventors have found that radicals can be efficiently introduced into oxygen groups using ozone water.

また、本発明は、APS等のラジカル開始剤を用いる方法に比べて次の点で優れている。即ち、オゾン水を用いれば洗浄工程及び廃水処理を簡略化することができ、残留成分による影響を排除できる点で優れている。また、ラジカル開始剤の中には爆発の危険性が指摘されている物質があり、扱いが煩雑になる場合がある。しかし、オゾン水は爆発の危険性が無いため扱いが容易であり安全性が高い。さらに、オゾンは時間経過によって自然分解して無害な酸素になることから環境負荷もほとんどない。よって、本発明は簡便性、安全性の観点で優れている。   Further, the present invention is superior to the method using a radical initiator such as APS in the following points. That is, if ozone water is used, the cleaning process and waste water treatment can be simplified, which is excellent in that the influence of residual components can be eliminated. Also, some radical initiators have been pointed out as explosive hazards, which can be cumbersome. However, ozone water is easy to handle and safe because there is no danger of explosion. Furthermore, since ozone decomposes naturally over time and becomes harmless oxygen, there is almost no environmental load. Therefore, the present invention is excellent in terms of simplicity and safety.

さらに本発明は、シランカップリング剤等の助剤を用いる必要がないため、工程が簡略され、さらに、助剤による生体や環境への影響懸念を払拭できる。   Furthermore, since the present invention does not require the use of an auxiliary agent such as a silane coupling agent, the process is simplified, and further, concerns about the influence of the auxiliary agent on the living body and the environment can be eliminated.

表面処理工程で用いるオゾン水としては、オゾンを溶解した水である限り限定されるものではなく、従来公知の方法、装置を用いて製造すればよい。例えば水中にオゾンを曝気させる方法で製造してもよい。また、オゾンを水に溶解させるための装置としては、従来公知の攪拌器、気泡筒、圧力式インジェクター、ベンチェリー式インジェクター、スタティックミキサー等を用いればよい。オゾン水の製造方法としては、特定非営利活動法人日本オゾン協会編,オゾンハンドブック、杉光英俊著,光琳出版,オゾンの基礎と応用が好適に参考にできる。   The ozone water used in the surface treatment step is not limited as long as it is water in which ozone is dissolved, and may be manufactured using a conventionally known method and apparatus. For example, you may manufacture by the method of aeration of ozone in water. In addition, as a device for dissolving ozone in water, a conventionally known stirrer, bubble cylinder, pressure injector, Benchery injector, static mixer, or the like may be used. As a method for producing ozone water, the non-profit organization Japan Ozone Association, edited by the Ozone Handbook, Hidetoshi Sugimitsu, Kosuge Publishing, and the basics and application of ozone can be referred to.

本発明に係る製造方法で用いるオゾン水におけるオゾンの濃度としては、特に限定されないが、強い接着強度及び高い被覆率でリン酸カルシウムを基材の表面に結合させるには1ppm以上50ppm以下が好ましく、さらに好ましくは10ppm以上35ppm以下とするとよい。   The concentration of ozone in the ozone water used in the production method according to the present invention is not particularly limited, but it is preferably 1 ppm or more and 50 ppm or less, in order to bind calcium phosphate to the surface of the base material with strong adhesive strength and high coverage. Is preferably 10 ppm to 35 ppm.

オゾン水の温度としては、特に限定されないが、強い接着強度及び高い被覆率でリン酸カルシウムを基材の表面に結合させるには、20℃以上60℃以下が好ましく、20℃以上40℃以下がより好ましく、室温(例えば25℃)がさらに好ましい。   The temperature of the ozone water is not particularly limited, but it is preferably 20 ° C. or higher and 60 ° C. or lower, and more preferably 20 ° C. or higher and 40 ° C. or lower, in order to bind calcium phosphate to the surface of the substrate with strong adhesive strength and high coverage. Further, room temperature (for example, 25 ° C.) is more preferable.

基材の表面とオゾン水とを接触させる時間としては、特に限定されないが、強い接着強度及び高い被覆率でリン酸カルシウムを基材の表面に結合させるには、5分以上30分以下が好ましく、5分以上20分以下がより好ましい。   Although it does not specifically limit as time to contact the surface of a base material and ozone water, 5 minutes or more and 30 minutes or less are preferable in order to couple | bond calcium phosphate with the surface of a base material with strong adhesive strength and high coverage. More preferably, the time is from 20 minutes to 20 minutes.

また、基材の表面とオゾン水とを接触させる方法としては、特に限定されないが、例えば、オゾン水中に基材を浸漬してもよい。また、浸漬の間、当該オゾン水を攪拌してもよい。   The method for bringing the surface of the base material into contact with ozone water is not particularly limited. For example, the base material may be immersed in ozone water. Moreover, you may stir the said ozone water during immersion.

〔結合工程〕
本発明に係る製造方法に含まれる結合工程は、上記表面処理工程によって形成された反応性官能基に上記リン酸カルシウムを結合させる工程であればよい。
例えば、当該基材の表面にリン酸カルシウムの結合を容易とする反応性官能基を導入する官能基導入工程を行ない、官能基導入後の基材とリン酸カルシウムとを接触させることで結合させる。
[Bonding process]
The binding step included in the production method according to the present invention may be a step of binding the calcium phosphate to the reactive functional group formed by the surface treatment step.
For example, a functional group introduction step of introducing a reactive functional group that facilitates the binding of calcium phosphate to the surface of the base material is performed, and the base material after the functional group introduction is brought into contact with calcium phosphate.

このような官能基としては、水酸基、カルボキシル基を好ましく例示できるが、これに限定されるものではない。   Examples of such a functional group are preferably a hydroxyl group and a carboxyl group, but are not limited thereto.

表面処理によって反応性官能基を形成せしめた基材とリン酸カルシウムとを結合させる方法としては特に限定されない。例えば、リン酸カルシウムを懸濁させた液体に基材を浸漬させてもよい。また、浸漬の間、当該液体を攪拌してもよい。また、浸漬後に、当該基材を減圧条件下、好ましくは真空条件下に静置させてもよく、減圧条件下又は真空条件下においてさらに加熱してもよい。加熱する温度としては50℃以上200℃以下が好ましく、80℃以上150℃以下がより好ましい。   There is no particular limitation on the method for bonding the calcium phosphate with the base material on which the reactive functional group is formed by the surface treatment. For example, the substrate may be immersed in a liquid in which calcium phosphate is suspended. Moreover, you may stir the said liquid during immersion. In addition, after immersion, the substrate may be allowed to stand under reduced pressure conditions, preferably under vacuum conditions, or may be further heated under reduced pressure conditions or vacuum conditions. As heating temperature, 50 to 200 degreeC is preferable, and 80 to 150 degreeC is more preferable.

〔洗浄工程〕
本発明に係る製造方法では、結合工程によって得られたリン酸カルシウム複合体を洗浄する洗浄工程を行なってもよい。洗浄工程は、使用用途に応じて行なえばよい。
[Washing process]
In the production method according to the present invention, a washing step of washing the calcium phosphate complex obtained by the binding step may be performed. The washing process may be performed according to the intended use.

具体的な洗浄方法としては、目的とする洗浄の程度に応じて適宜選択すればよい。例えば超音波洗浄を行なってもよい。本発明に係る製造方法により得られるリン酸カルシウム複合体は、基材とリン酸カルシウムとの接着強度が極めて強いので、超音波洗浄されてもリン酸カルシウムの剥離を良好に抑制できる。超音波洗浄については、従来公知の方法で行なえばよい。   What is necessary is just to select suitably according to the grade of the target washing | cleaning as a concrete washing | cleaning method. For example, ultrasonic cleaning may be performed. Since the calcium phosphate composite obtained by the production method according to the present invention has an extremely strong adhesive strength between the substrate and calcium phosphate, peeling of calcium phosphate can be satisfactorily suppressed even when ultrasonic cleaning is performed. The ultrasonic cleaning may be performed by a conventionally known method.

以上に説明したリン酸カルシウム複合化フィルター基材の製造方法は、様々な用途で利用できる。例えば、水族館、養殖や魚類ペットなどの生体飼育水の浄化、食品工場などの有機系排水の浄化、河川や湖沼水などの自然水の浄化用フィルター製造などに用いることができる。   The manufacturing method of the calcium-phosphate composite filter base demonstrated above can be utilized for various uses. For example, it can be used for purification of living water such as aquariums, aquaculture and fish pets, purification of organic wastewater such as food factories, and production of filters for purifying natural water such as rivers and lakes.

以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された文献の全てが参考として援用される。   Examples will be shown below, and the embodiments of the present invention will be described in more detail. Of course, the present invention is not limited to the following examples, and it goes without saying that various aspects are possible in detail. Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims, and the present invention is also applied to the embodiments obtained by appropriately combining the disclosed technical means. It is included in the technical scope of the invention. Moreover, all the literatures described in this specification are used as reference.

<実施例1:ポリエステル製基材への直接複合化>
本実施例では、ポリエステル製基材(以下、「ポリエステル基材」という)を用いた。
また、リン酸カルシウムとしてハイドロキシアパタイト焼結体(以下、「HAp」といい、基材とHApとの複合体を「ハイドロキシアパタイト複合体」又は「HAp複合体」という)を用いた。なお、HApについては、WO2009−057502号公報に記載の方法に従い製造した。
<Example 1: Direct compounding to a polyester substrate>
In this example, a polyester substrate (hereinafter referred to as “polyester substrate”) was used.
Further, a hydroxyapatite sintered body (hereinafter referred to as “HAp”, and a composite of a base material and HAp is referred to as “hydroxyapatite composite” or “HAp composite”) was used as calcium phosphate. In addition, about HAp, it manufactured in accordance with the method as described in WO2009-0570502.

〔オゾン水処理〕
まず、ガス溶解モジュール(ジャパンゴアテック社製、型式:GT‐01T)を用いてオゾン水を製造した。具体的には、ガス溶解モジュール内で純水(流量600mL/min、圧力0.1MPa)とオゾンガス(流量500mL/min、圧力0.03〜0.05MPa)とを接触させてオゾン水を製造した。
次に、ポリエステル基材をPFA製容器に入れて、該容器にオゾン水を循環させた。つまり、容器内でポリエステル基材がオゾン水に浸漬する状態を保ちつつ、オゾン水の流し込み及び引き抜きを行なった。
[Ozone water treatment]
First, ozone water was manufactured using the gas melt | dissolution module (Japan Gore-Tech company make, model: GT-01T). Specifically, ozone water was produced by contacting pure water (flow rate 600 mL / min, pressure 0.1 MPa) and ozone gas (flow rate 500 mL / min, pressure 0.03 to 0.05 MPa) in a gas dissolution module. .
Next, the polyester base material was put in a PFA container, and ozone water was circulated through the container. That is, the ozone water was poured and extracted while maintaining the state in which the polyester base material was immersed in the ozone water in the container.

本実施例では、オゾン水の濃度を10〜13ppmとし、温度を25℃とした。また、ポリエステル基材がオゾン水中に浸漬する時間を20分間とした。なお、以下、基材をオゾン水中に浸漬する時間を「オゾン水処理時間」という。
次に、オゾン水を全て引き抜いた後、ポリエステル基材を回収し、純水で洗浄した後、エタノールで洗浄した。
In this example, the concentration of ozone water was 10 to 13 ppm and the temperature was 25 ° C. Moreover, the time for the polyester base material to be immersed in the ozone water was 20 minutes. Hereinafter, the time for immersing the substrate in ozone water is referred to as “ozone water treatment time”.
Next, after all ozone water was extracted, the polyester base material was recovered, washed with pure water, and then washed with ethanol.

〔HApの複合化〕
HApの分散液(濃度1Wt%、溶媒:エタノール)1000mLに、ポリエステル基材を入れ、30分間静置することで複合化を行った。次に、ポリエステル基材を取り出し後、エタノール中で1分間の超音波洗浄を、3回エタノールを入れ替えて行った。その後、真空デシケーター中で1時間の減圧乾燥を行った。
[Combination of HAp]
The polyester base material was put into 1000 mL of a HAp dispersion (concentration: 1 Wt%, solvent: ethanol), and left to stand for 30 minutes for complexation. Next, after taking out the polyester base material, ultrasonic cleaning for 1 minute in ethanol was performed by replacing ethanol three times. Then, it dried under reduced pressure for 1 hour in the vacuum desiccator.

〔走査型電子顕微鏡を用いた観察〕
本実施例で得られたHAp複合体を走査型電子顕微鏡(日本電子社製、型式:JSM‐5510)を用いて観察した。図1は、本実施例で得られたHAp複合体を走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。
[Observation using a scanning electron microscope]
The HAp complex obtained in this example was observed using a scanning electron microscope (manufactured by JEOL Ltd., model: JSM-5510). FIG. 1 is a diagram showing the results of observing the HAp complex obtained in this example with a scanning electron microscope. (A) shows the results of observing at 2000 times and (b) at 10000 times. .

図1に示すように、ポリエステル基材の表面は、均一かつ高い被覆率でHApに覆われていた。このことから、オゾン水を用いて基材の表面処理をすることで、基材をHApにより均一かつ高い被覆率で被覆できることが示された。   As shown in FIG. 1, the surface of the polyester substrate was covered with HAp with a uniform and high coverage. From this, it was shown that the substrate can be coated with HAp uniformly and at a high coverage by performing surface treatment of the substrate using ozone water.

次に、HAp被覆したポリエステル基材を純水中に1週間浸漬した。   Next, the HAp-coated polyester base material was immersed in pure water for 1 week.

〔走査型電子顕微鏡を用いた観察〕
図2は、1週間純水に浸漬したHAp複合体を前述の走査型電子顕微鏡を用いて観察したを示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。
[Observation using a scanning electron microscope]
FIG. 2 is a diagram showing the HAp complex immersed in pure water for one week using the above-described scanning electron microscope. (A) is observed at a magnification of 2000 times, and (b) is observed at a magnification of 10,000 times. Results are shown.

図2に示すように、ポリエステル基材の表面は、均一かつ高い被覆率でHApに覆われていた。図1と比較してHAp被覆率は同等であり、1週間純水に浸漬してもHApは脱落しないことが言える。即ち、HAp複合体と基材の結合力は強いことが確認された。   As shown in FIG. 2, the surface of the polyester substrate was covered with HAp with a uniform and high coverage. Compared to FIG. 1, the HAp coverage is equivalent, and it can be said that HAp does not fall off even if immersed in pure water for one week. That is, it was confirmed that the binding force between the HAp complex and the substrate was strong.

次に、HAp複合体を1:1のエタノール・純水混合液中でプローブ超音波(SONIFIER450 BRANSON SONIC POWER CONPANY製)で5分間処理を行った。   Next, the HAp complex was treated with probe ultrasonic waves (manufactured by SONIFIER450 BRANSON SONIC POWER CONPANY) for 5 minutes in a 1: 1 ethanol / pure water mixture.

〔走査型電子顕微鏡を用いた観察〕
図3は、1:1のエタノール・純水混合液中でプローブ超音波で処理を行ったHAp複合体を前述の走査型電子顕微鏡を用いて観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。
[Observation using a scanning electron microscope]
FIG. 3 is a diagram showing the results of observing the HAp complex treated with probe ultrasound in a 1: 1 ethanol / pure water mixed solution using the above-mentioned scanning electron microscope, (a) 2000 times and (b) show the results observed at a magnification of 10,000 times.

図3に示すように、ポリエステル基材の表面は、均一かつ高い被覆率でHApに覆われていた。図1と比較してHAp被覆率は同等であり、プローブ超音波処理を行ってもHApは脱落しないことが言える。即ち、HAp複合体基材の結合力は、プローブ超音波による応力にも耐えうるものである。   As shown in FIG. 3, the surface of the polyester substrate was covered with HAp with a uniform and high coverage. Compared with FIG. 1, the HAp coverage is the same, and it can be said that HAp does not fall off even when probe sonication is performed. That is, the binding force of the HAp composite substrate can withstand the stress caused by the probe ultrasonic waves.

<実施例2:ポリウレタン系基材への直接複合化>
本実施例では、ポリウレタン製基材(以下、「ポリウレタン基材」という)を基材として用いた。HAp複合体製造まで実施例1と同様に行った。
<Example 2: Direct compounding to a polyurethane-based substrate>
In this example, a polyurethane substrate (hereinafter referred to as “polyurethane substrate”) was used as the substrate. The same procedure as in Example 1 was performed until the production of the HAp complex.

〔走査型電子顕微鏡を用いた観察〕
図4は、本実施例で得られたHAp複合体を前述の走査型電子顕微鏡を用いて観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。図4に示すように、ポリウレタン基材の表面は、均一かつ高い被覆率でHApに覆われていた。このことから、ポリウレタン基材についてもオゾン水を用いて基材の表面処理をすることで、基材をHApにより均一かつ高い被覆率で被覆できることが示された。
[Observation using a scanning electron microscope]
FIG. 4 is a diagram showing the results of observing the HAp complex obtained in this example using the above-described scanning electron microscope, where (a) is observed at a magnification of 2000 times and (b) is observed at a magnification of 10,000 times. The results are shown. As shown in FIG. 4, the surface of the polyurethane substrate was covered with HAp with a uniform and high coverage. From this, it was shown that the base material can be coated with HAp uniformly and at a high coverage rate by subjecting the polyurethane base material to surface treatment using ozone water.

次に、HAp被覆したポリウレタン基材を純水中に1週間浸漬した。   Next, the HAp-coated polyurethane substrate was immersed in pure water for 1 week.

〔走査型電子顕微鏡を用いた観察〕
図5は、本実施例で得られたHAp複合体を前述の走査型電子顕微鏡を用いて観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。図5に示すように、ポリウレタン基材の表面は、均一かつ高い被覆率でHApに覆われていた。図4と比較してHAp被覆率は同等であり、1週間純水に浸漬してもHApは脱落しないことが言える。即ち、基材がポリウレタンの場合もHAp複合体と基材の結合力は強いことが確認された。
[Observation using a scanning electron microscope]
FIG. 5 is a diagram showing the results of observing the HAp complex obtained in this example using the above-mentioned scanning electron microscope, where (a) is observed at a magnification of 2000 times and (b) is observed at a magnification of 10000 times. The results are shown. As shown in FIG. 5, the surface of the polyurethane base material was covered with HAp with a uniform and high coverage. Compared with FIG. 4, the HAp coverage is equivalent, and it can be said that HAp does not fall off even if immersed in pure water for one week. That is, it was confirmed that the binding force between the HAp composite and the base material is strong even when the base material is polyurethane.

<実施例3:シリカ製基材への直接複合化>
本実施例では、無機(シリカ)系基材(以下シリカ基材と示す)に、実施例1と同じ方法でHAp複合体を製造した。
<Example 3: Direct compounding to a silica substrate>
In this example, an HAp composite was produced on an inorganic (silica) base material (hereinafter referred to as a silica base material) by the same method as in Example 1.

〔走査型電子顕微鏡を用いた観察〕
図6は、本実施例で得られたHAp複合体を前述の走査型電子顕微鏡を用いて観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。図6に示すように、樹脂系だけでなく、無機系の基材でも均一かつ高い被覆率のHAp複合体を得ることができることが確認された。
[Observation using a scanning electron microscope]
FIG. 6 is a diagram showing the results of observing the HAp complex obtained in this example using the scanning electron microscope described above, (a) is observed at a magnification of 2000 times, and (b) is observed at a magnification of 10000 times. The results are shown. As shown in FIG. 6, it was confirmed that an HAp composite having a uniform and high coverage can be obtained not only with a resin system but also with an inorganic base material.

次に、HAp被覆したシリカ基材を純水中に1週間浸漬した。   Next, the HAp-coated silica substrate was immersed in pure water for 1 week.

〔走査型電子顕微鏡を用いた観察〕
図7は、本実施例で得られたHAp複合体を前述の走査型電子顕微鏡を用いて観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。図7に示すように、シリカ基材の表面は、均一かつ高い被覆率でHApに覆われていた。図6と比較してHAp被覆率は同等であり、1週間純水に浸漬してもHApは脱落しないことが言える。即ち、基材が無機系の場合もHAp複合体と基材の結合力は強いことが確認された。
[Observation using a scanning electron microscope]
FIG. 7 is a diagram showing the results of observing the HAp complex obtained in this example using the above-described scanning electron microscope, where (a) is observed at a magnification of 2000 times and (b) is observed at a magnification of 10000 times. The results are shown. As shown in FIG. 7, the surface of the silica substrate was covered with HAp with a uniform and high coverage. Compared to FIG. 6, the HAp coverage is equivalent, and it can be said that HAp does not fall off even if immersed in pure water for one week. That is, it was confirmed that the binding force between the HAp composite and the base material is strong even when the base material is inorganic.

<比較例1:ポリエステル製基材への直接複合化(オゾン処理なし)>
本比較例では、オゾン処理を行わない以外は実施例1と同じ方法でHAp複合体を製造した。即ち、本実施例では、オゾン処理を行わず基材に直接HAp複合体を製造した。
<Comparative Example 1: Direct compounding to a polyester substrate (no ozone treatment)>
In this comparative example, a HAp composite was produced in the same manner as in Example 1 except that ozone treatment was not performed. That is, in this example, the HAp composite was directly produced on the substrate without performing ozone treatment.

〔走査型電子顕微鏡を用いた観察〕
図8は、本比較例で得られたHAp複合体を前述の走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。図8に示すように、ポリエステル基材の表面のHApの被覆量が少なかった。
[Observation using a scanning electron microscope]
FIG. 8 is a diagram showing the results of observing the HAp complex obtained in this Comparative Example with the above-described scanning electron microscope, where (a) is observed at a magnification of 2000 times and (b) is observed at a magnification of 10000 times. Indicates. As shown in FIG. 8, the amount of HAp coating on the surface of the polyester substrate was small.

〔走査型電子顕微鏡を用いた観察〕
図9は、本実施例で得られたHAp複合体を前述の走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。図9に示すように、ポリエステル基材の表面はHAp粒子が脱落していた。即ち、1週間純水に浸漬するとポリエステル基材とHAp粒子との結合力が弱いため脱落が生じた。
[Observation using a scanning electron microscope]
FIG. 9 is a diagram showing the results of observing the HAp complex obtained in this example with the above-described scanning electron microscope. (A) is the result of 2,000 times, and (b) is the result of being observed at a magnification of 10000 times. Indicates. As shown in FIG. 9, HAp particles were dropped on the surface of the polyester base material. That is, when immersed in pure water for 1 week, the bonding force between the polyester base material and the HAp particles was weak, so that the dropping occurred.

<比較例2:ポリウレタン製基材への直接複合化(オゾン処理なし)>
本比較例では、オゾン水処理を行わない以外は、実施例2と同じ方法でポリウレタン基材にHAp複合体を製造した。即ち、本実施例では、基材に直接HApの複合化を行い、HAp複合体を製造した。
<Comparative Example 2: Direct compounding onto a polyurethane substrate (no ozone treatment)>
In this comparative example, a HAp composite was produced on a polyurethane substrate in the same manner as in Example 2 except that the ozone water treatment was not performed. That is, in this example, the HAp complex was directly produced on the substrate to produce the HAp complex.

〔走査型電子顕微鏡を用いた観察〕
図10は、本実施例で得られたHAp複合体を前述の走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図であり、(a)は3000倍、(b)は20000倍の倍率で観察した結果を示す。
[Observation using a scanning electron microscope]
FIG. 10 is a diagram showing the results of observing the HAp complex obtained in this example with the above-described scanning electron microscope. (A) is 3000 times, and (b) is 20000 times magnification. Indicates.

図10に示すように、基材の表面は、均一かつ高い被覆率でHApに覆われていた。   As shown in FIG. 10, the surface of the base material was covered with HAp with a uniform and high coverage.

次に、オゾン処理を行っていないポリウレタン基材HAp複合体を純水中に1週間浸漬した。   Next, the polyurethane base material HAp composite not subjected to ozone treatment was immersed in pure water for one week.

〔走査型電子顕微鏡を用いた観察〕
図11は、本実施例で得られたHAp複合体を前述の走査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図であり、(a)は2000倍、(b)は10000倍の倍率で観察した結果を示す。図11に示すように、ポリウレタン基材表面にHAp複合体はほんど見られず、1週間純水に浸漬することでHAp粒子が脱落した。即ち、オゾン処理を行っていないポリウレタン基材とHAp粒子との結合力は弱い。
[Observation using a scanning electron microscope]
FIG. 11 is a diagram showing the results of observing the HAp complex obtained in this example with the above-described scanning electron microscope. (A) is a result of 2,000 times, and (b) is a result of being observed at a magnification of 10000 times. Indicates. As shown in FIG. 11, almost no HAp complex was seen on the surface of the polyurethane substrate, and the HAp particles were dropped by being immersed in pure water for 1 week. That is, the bonding strength between the polyurethane base material not subjected to ozone treatment and the HAp particles is weak.

Claims (8)

基材と生体親和性を有する生体親和性粒子とが化学結合してなることを特徴とする有機性排水浄化処理用生物ろ過材。   A biological filter material for organic wastewater purification treatment, wherein a base material and biocompatible particles having biocompatibility are chemically bonded. 表面処理を行なって当該基材表面に反応性官能基を生成する工程と、上記生体親和性粒子とを反応させる反応工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の有機性排水浄化処理用生物ろ過材。   The organic wastewater purification treatment according to claim 1, comprising a step of performing a surface treatment to generate a reactive functional group on the surface of the substrate and a reaction step of reacting the biocompatible particles. Biological filter media. 上記反応性官能基が、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アミノ基、スルホン酸基、スルホ基、チオール基、シアノ基、ヒドロシリル基であることを特徴とする請求項2に記載の有機性排水浄化処理用生物ろ過材。   3. The organic wastewater purification treatment according to claim 2, wherein the reactive functional group is a hydroxy group, a carboxyl group, an amino group, a sulfonic acid group, a sulfo group, a thiol group, a cyano group, or a hydrosilyl group. Biological filter media. 上記反応性官能基を生成する方式が、酸、アルカリ、オゾン、オゾン水、オゾンバブリング、プラズマ、コロナ放電、紫外線処理からなる群から選ばれる少なくとも一つの方式を含むことを特徴とする請求項2に記載の有機性排水浄化処理用生物ろ過材。   The method for generating the reactive functional group includes at least one method selected from the group consisting of acid, alkali, ozone, ozone water, ozone bubbling, plasma, corona discharge, and ultraviolet treatment. Biological filter material for organic wastewater purification treatment according to 1. 上記反応性官能基を生成する方式がオゾン水であることを特徴とする請求項4に記載の有機性排水浄化処理用生物ろ過材。   The biological filter material for organic wastewater purification treatment according to claim 4, wherein the method for generating the reactive functional group is ozone water. 上記生体親和性粒子が、リン酸カルシウム焼結体であることを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の有機性排水浄化処理用生物ろ過材。   The biological filter material for organic wastewater purification treatment according to any one of claims 2 to 5, wherein the biocompatible particles are a calcium phosphate sintered body. 上記リン酸カルシウム焼結体が、ハイドロキシアパタイトであることを特徴とする請求項6に記載の有機性排水浄化処理用生物ろ過材。   The biological filter material for organic wastewater purification treatment according to claim 6, wherein the calcium phosphate sintered body is hydroxyapatite. 上記生体親和性粒子が、平均粒径20nm〜50μmであることを特徴する請求項1から7のいずれか1項に記載の有機性排水浄化処理用生物ろ過材。   The biological filter material for organic wastewater purification treatment according to any one of claims 1 to 7, wherein the biocompatible particles have an average particle size of 20 nm to 50 µm.
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