JP2017019881A - Biopolymer adsorptive composition and water treatment method using the same - Google Patents

Biopolymer adsorptive composition and water treatment method using the same Download PDF

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Takashi Wakui
孝 涌井
藤原 直樹
Naoki Fujiwara
直樹 藤原
圭介 森川
Keisuke Morikawa
圭介 森川
義公 渡辺
Yoshikimi Watanabe
義公 渡辺
寛 山村
Hiroshi Yamamura
寛 山村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biopolymer adsorptive composition excellent in adsorptivity of a biopolymer existing in water.SOLUTION: There is provided a biopolymer adsorptive composition which contains a chemical adsorptive functional group-containing polymer (A) and a hydrophilic matrix polymer (B), where the hydrophilic matrix polymer (B) is non ion-exchanging property, the polymer (A) is dispersed with average dispersion diameter of 10000 nm or less in the polymer (B), and is excellent in adsorptivity of a biopolymer existing in water.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水処理における汚染物質である溶存有機物を吸着でき、特に水中に存在するバイオポリマーの吸着性に優れるバイオポリマー吸着性組成物に関する。   The present invention relates to a biopolymer adsorptive composition that can adsorb dissolved organic substances that are contaminants in water treatment, and is particularly excellent in the adsorptivity of biopolymers present in water.

自然環境下または人工環境下から得られる原水に対して水処理を行う場合、そのような原水には、溶存有機炭素(DOC:Dissolved Organic carbon)が存在している。特許文献1(特表平10−504995号公報)によると、DOCは、有機炭素、有機着色剤、及び天然の有機物質を包含する用語であるとともに、植物残留物の分解により形成される有機化合物の混合物であるフミン酸及びフルボ酸のような化合物をも包含する用語であり、DOCを構成する主要な化合物及び材料は可溶性であるため、水から容易に分離できないとされている。そして特許文献1では;a.溶解された有機炭素を含む水にイオン交換樹脂を添加し;b.前記樹脂上への前記溶解された有機炭素の吸着を可能にするために前記水に前記樹脂を分散し;そしてc.前記溶解された有機炭素により負荷された樹脂を前記水から分離する工程により、溶解された有機炭素を水から除去する方法を提案している。   When water treatment is performed on raw water obtained from a natural environment or an artificial environment, dissolved organic carbon (DOC) exists in such raw water. According to Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 10-504995), DOC is a term encompassing organic carbon, organic colorants, and natural organic substances, and is an organic compound formed by decomposition of plant residues. It is also a term encompassing compounds such as humic acid and fulvic acid, which are mixtures of these compounds, and the main compounds and materials constituting DOC are soluble and cannot be easily separated from water. And in patent document 1; a. Adding an ion exchange resin to water containing dissolved organic carbon; b. Dispersing the resin in the water to allow adsorption of the dissolved organic carbon onto the resin; and c. It proposes a method for removing dissolved organic carbon from water by separating the resin loaded with the dissolved organic carbon from the water.

また、河川などの原水には、フミン酸及びフルボ酸のようなフミン質が存在しており、このようなフミン質は水処理における汚染物質として問題となっている。
例えば、特許文献2(特開2005−238174号公報)では、フミン質は、河川、湖水中の難分解性である溶存有機物(DOM:Dissolved Organic Matter)のうち30〜80%を占めており、生活排水、下水施設排水、畜舎等の農業施設排水にも多く含まれ、環境汚染の一因となっていることが指摘されている。そして、フミン物質を効果的に除去するために、チタンを多孔質体に担持してなるチタン担持多孔質体を主成分とすることを特徴とするフミン物質除去剤が開示されている。
In addition, humic substances such as humic acid and fulvic acid exist in raw water such as rivers, and such humic substances are problematic as pollutants in water treatment.
For example, in patent document 2 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-238174), humic substances occupy 30 to 80% of the dissolved organic matter (DOM: Dissolved Organic Matter) which is indegradable in a river and lake water, It has been pointed out that it is also included in domestic wastewater, sewage facility wastewater, and agricultural facility wastewater such as barns, which contributes to environmental pollution. And in order to remove a humic substance effectively, the humic substance removal agent characterized by using as a main component the titanium carrying | support porous body which carry | supports titanium in a porous body is disclosed.

また、特許文献3(特開2008−246365号公報)には、フミン質含有水を処理する方法において、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性またはノニオン性ポリマーからなる微粒子を、前記フミン質含有水に添加する工程を有することを特徴とするフミン質含有水の処理方法が開示され、この方法によると、フミン質含有水に、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性またはノニオン性ポリマーの微粒子を添加することにより、閉塞トラブル等の問題を生じる活性炭処理、イオン交換樹脂カラムへの通水や膜処理等を行わなくてもフミン質含有水からフミン質を効率よく除去することができる。   Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-246365) discloses a method for treating humic-containing water, in which fine particles made of a cationic or nonionic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water are described above. Disclosed is a method for treating humic-containing water characterized by having a step of adding to humic-containing water. According to this method, cationic property that swells in humic-containing water and does not substantially dissolve in water is disclosed. Or, by adding fine particles of nonionic polymer, humic substances can be efficiently removed from water containing humic substances without the need for activated carbon treatment that causes problems such as clogging problems, water flow to ion exchange resin columns, membrane treatment, etc. can do.

一方、近年、膜ろ過におけるファウリング物質に関する詳細な解析がなされており、非特許文献1では、不可逆ファウリングの原因物質は、フミン質などよりも比較的親水性が高い溶存有機物である糖類やたんぱく質などのバイオポリマーが主因であることが報告されている。   On the other hand, in recent years, detailed analysis on fouling substances in membrane filtration has been made, and in Non-Patent Document 1, the causative substance of irreversible fouling is a dissolved organic substance having a relatively higher hydrophilicity than humic substances or the like. It has been reported that biopolymers such as proteins are the main cause.

特表平10−504995号公報Japanese National Patent Publication No. 10-504995 特開2005−238174号公報JP 2005-238174 A 特開2008−246365号公報JP 2008-246365 A

渡辺義公、膜、38(5)、207−214(2013)Yoshinori Watanabe, Membrane, 38 (5), 207-214 (2013)

しかし、特許文献1の発明では、溶存有機炭素(DOC)全般について調べているものの、DOCには、フミン酸及びフルボ酸を含め多種多様な有機炭素物質が含まれているため、特定の汚染物質を吸着して効率よく水処理を行うことはできない。
また、特許文献2および3の発明では、水中のフミン質に対しては吸着性能が優れているものの、水処理においてフミン質以外の有機炭素物質が汚染物質として重要である場合、それらの物質に対しての吸着性については定かではない。
However, although the invention of Patent Document 1 investigates dissolved organic carbon (DOC) in general, since DOC contains a wide variety of organic carbon substances including humic acid and fulvic acid, specific pollutants are included. The water treatment cannot be performed efficiently by adsorbing water.
Further, in the inventions of Patent Documents 2 and 3, although adsorption performance is excellent for humic substances in water, when organic carbon substances other than humic substances are important as contaminants in water treatment, It is not clear about the adsorptivity to it.

本発明の目的は、水処理における汚染物質である溶存有機物を吸着でき、特に少なくともバイオポリマーを効率よく吸着することができるバイオポリマー吸着性組成物を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a biopolymer-adsorbing composition capable of adsorbing dissolved organic substances that are contaminants in water treatment, and particularly capable of efficiently adsorbing at least a biopolymer.

本発明の発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、(i)従来利用されているイオン交換樹脂ではバイオポリマーをほとんど吸着することができないこと、そして(ii)親水性マトリクス高分子に対して、化学吸着性官能基を有する高分子を所定の平均分散径を有する状態で組み合わせた組成物は、驚くべきことに、溶存有機物を吸着することができるだけでなく、その中でも特にバイオポリマーに対する吸着性に優れることを見出し、本発明に至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention have found that (i) a conventionally used ion exchange resin hardly adsorbs a biopolymer, and (ii) a hydrophilic matrix. A composition in which a polymer having a chemisorbable functional group is combined with a polymer in a state having a predetermined average dispersion diameter is surprisingly not only capable of adsorbing dissolved organic matter, but particularly among them. The present inventors have found that it has excellent adsorptivity to biopolymers and has reached the present invention.

すなわち、本発明は、化学吸着性官能基含有高分子(A)と、親水性マトリクス高分子(B)とを含む組成物であって、
前記親水性マトリクス高分子(B)は、非イオン交換性であり、
前記高分子(A)は前記高分子(B)中に平均分散径10000nm以下で分散しており、且つ
水中に存在するバイオポリマーの吸着性に優れるバイオポリマー吸着性組成物である。
That is, the present invention is a composition comprising a chemisorbable functional group-containing polymer (A) and a hydrophilic matrix polymer (B),
The hydrophilic matrix polymer (B) is non-ion exchangeable,
The polymer (A) is a biopolymer adsorptive composition that is dispersed in the polymer (B) with an average dispersion diameter of 10000 nm or less and has excellent adsorptivity for biopolymers present in water.

前記バイオポリマー吸着性組成物では、例えばイオン交換容量が0.1mmol/g以上であってもよい。   In the biopolymer adsorbing composition, for example, the ion exchange capacity may be 0.1 mmol / g or more.

例えば、化学吸着性官能基含有高分子(A)中の化学吸着性官能基は、N、S、PおよびOからなる群から選択された元素を少なくとも一つ含む化学吸着性官能基であってもよい。また、好ましくは、化学吸着性官能基含有高分子(A)は、カチオン性高分子である。
カチオン性高分子は、例えば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリピリジン、ポリビニルピリジン、ポリアミノ酸、ポリジアリルジメチルアンモニウムハライド、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムハライド、ポリジアクリルジメチルアンモニウムハライド、ポリジメチルアミノエチルメタクリレート塩酸、ポリヌクレオチド、およびそれらの塩からなる群から選択される少なくとも1種であってもよい。
For example, the chemisorbable functional group in the chemisorbable functional group-containing polymer (A) is a chemisorbable functional group containing at least one element selected from the group consisting of N, S, P and O. Also good. Preferably, the chemisorbable functional group-containing polymer (A) is a cationic polymer.
Cationic polymers include, for example, polyethyleneimine, polyallylamine, polypyridine, polyvinylpyridine, polyamino acid, polydiallyldimethylammonium halide, polyvinylbenzyltrimethylammonium halide, polydiacryldimethylammonium halide, polydimethylaminoethyl methacrylate hydrochloride, polynucleotide, And at least one selected from the group consisting of salts thereof.

一方、親水性マトリクス高分子(B)は、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアルキルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルキルエーテル、(メタ)アクリル系高分子、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリルアミド、ポリアミド、セルロース誘導体、デキストリン、キチン、およびキトサンから選択される少なくとも1種であってもよい。   On the other hand, the hydrophilic matrix polymer (B) includes polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl butyral, polyvinyl acetal, polyvinyl alkyl alcohol, polyalkylene glycol, polyvinyl alkyl ether, (meth) acrylic polymer, poly It may be at least one selected from alkylene oxide, polyacrylamide, polyamide, cellulose derivative, dextrin, chitin, and chitosan.

バイオポリマー吸着性組成物において、化学吸着性官能基含有高分子(A)と、マトリクス高分子(B)との割合(質量比)は、例えば、高分子(A)/高分子(B)=1/99〜70/30程度であってもよい。   In the biopolymer adsorbing composition, the ratio (mass ratio) between the chemically adsorbing functional group-containing polymer (A) and the matrix polymer (B) is, for example, polymer (A) / polymer (B) = It may be about 1/99 to 70/30.

好ましくは、バイオポリマー吸着性組成物に対して煮沸試験を行った場合の減量分が20質量%以下であってもよい。また、バイオポリマー吸着性組成物を温度60℃で1週間温水に浸漬させた場合の吸着性保持率が50%以上であってもよい。   Preferably, the weight loss when a boiling test is performed on the biopolymer adsorbing composition may be 20% by mass or less. Moreover, 50% or more of the adsorptive retention may be obtained when the biopolymer adsorbing composition is immersed in warm water at 60 ° C. for 1 week.

本発明は、別の実施態様として、バイオポリマーを含有する被処理水と前記バイオポリマー吸着性組成物とを接触させ、少なくともバイオポリマーを吸着する吸着工程を少なくとも備える水処理方法を包含する。   The present invention includes, as another embodiment, a water treatment method comprising at least an adsorption step of bringing biotreatment-containing water into contact with the biopolymer-adsorbing composition and adsorbing at least the biopolymer.

前記水処理方法は、吸着工程により得られた吸着処理水を膜ろ過するろ過工程を、さらに備えていてもよい。   The water treatment method may further include a filtration step of performing membrane filtration on the adsorption treated water obtained by the adsorption step.

本発明のバイオポリマー吸着性組成物は、化学吸着性官能基含有高分子(A)を所定の分散径で親水性マトリクス高分子(B)と分散させているため、溶存有機物だけでなく、従来吸着が困難であったバイオポリマーを効率よく吸着することができる。
また、本発明の水処理方法では、特定のバイオポリマー吸着性組成物を吸着材として用いることにより、バイオポリマーを含有する被処理水であっても、簡便な方法で被処理水中のバイオポリマーの量を低減させることが可能である。
In the biopolymer adsorbing composition of the present invention, the chemically adsorbing functional group-containing polymer (A) is dispersed with the hydrophilic matrix polymer (B) with a predetermined dispersion diameter. Biopolymers that were difficult to adsorb can be adsorbed efficiently.
Moreover, in the water treatment method of the present invention, by using a specific biopolymer adsorbent composition as an adsorbent, even in the case of water to be treated containing biopolymer, the biopolymer in the water to be treated can be easily treated. The amount can be reduced.

本発明の実施例2で得られたバイオポリマー吸着性組成物のTEM写真である。It is a TEM photograph of the biopolymer adsorptive composition obtained in Example 2 of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を限定するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described. Note that the embodiments described below do not limit the present invention.

[バイオポリマー吸着性組成物]
本発明のバイオポリマー吸着性組成物は、化学吸着性官能基含有高分子(A)と、親水性マトリクス高分子(B)とを少なくとも含む組成物である。
[Biopolymer adsorptive composition]
The biopolymer adsorbing composition of the present invention is a composition comprising at least a chemically adsorbing functional group-containing polymer (A) and a hydrophilic matrix polymer (B).

[化学吸着性官能基含有高分子(A)]
化学吸着性官能基含有高分子(A)は、化学吸着性を有する官能基を有する構成単位で少なくとも構成され、この構成単位は、主鎖としておよび/または側鎖として高分子の中に存在する。
[Chemically Adsorbing Functional Group-Containing Polymer (A)]
The chemisorbable functional group-containing polymer (A) is at least composed of a structural unit having a chemisorbable functional group, and this structural unit exists in the polymer as a main chain and / or as a side chain. .

化学吸着性を有する官能基としては、キレート形成基、カチオン性イオン交換基、アニオン性イオン交換基などが挙げられ、バイオポリマーに対する吸着性を有する限り、特に限定されない。   Examples of the functional group having chemical adsorptivity include chelate-forming groups, cationic ion exchange groups, anionic ion exchange groups, and the like, and are not particularly limited as long as they have adsorptivity to biopolymers.

官能基は、例えば、N、S、PおよびOからなる群から選択された元素を少なくとも一つ含む化学吸着性官能基であってもよい。
具体的には、そのような官能基としては、アミノ基(1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基)、4級アンモニウム基、イミニウム基、イミダゾール基、4級イミダゾリウム基、ピリジル基、4級ピリジニウム基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホネート基、スルホン酸基、スルホニウム基、メルカプト基、ホスホネート基、ホスホン酸基、ホスホニウム基などが挙げられる。それらは塩の状態で存在していてもよい。これらの官能基は、単独でまたは二種以上組み合わせて高分子(A)中に存在していてもよい。また、これらの官能基は複合化していてもよく、その場合、例えば、イミノジ酢酸基、アミノリン酸基、アミドキシム基、メチルグルカミン基、ジチオカルバミン酸基などのキレート形成基であってもよい。これらのうち、好ましい官能基としては、アミノ基、4級アンモニウム基およびそれらの塩が挙げられる。
The functional group may be a chemisorbable functional group containing at least one element selected from the group consisting of N, S, P, and O, for example.
Specifically, such functional groups include amino groups (primary amino groups, secondary amino groups, tertiary amino groups), quaternary ammonium groups, iminium groups, imidazole groups, quaternary imidazolium groups, pyridyl groups. Group, quaternary pyridinium group, hydroxyl group, carboxyl group, sulfonate group, sulfonic acid group, sulfonium group, mercapto group, phosphonate group, phosphonic acid group, phosphonium group and the like. They may be present in a salt state. These functional groups may be present alone or in combination of two or more in the polymer (A). These functional groups may be complexed, and in that case, for example, a chelate-forming group such as an iminodiacetic acid group, an aminophosphoric acid group, an amidoxime group, a methylglucamine group, or a dithiocarbamic acid group may be used. Of these, preferred functional groups include amino groups, quaternary ammonium groups, and salts thereof.

このような官能基を有する構成単位は、例えば、官能基を有するエチレン不飽和性モノマー(アリルアミン、ジアリルジメチルアンモニウムハライドなど)や、官能基形成可能な環構造含有モノマー(例えば、エチレンイミン)を重合することにより導入してもよい。   The structural unit having such a functional group, for example, polymerizes an ethylenically unsaturated monomer having a functional group (such as allylamine or diallyldimethylammonium halide) or a ring structure-containing monomer capable of forming a functional group (for example, ethyleneimine). May be introduced.

または、スチレン系樹脂、ポリ(メタ)アクリレート系樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキサイド、ポリイミド等を母体樹脂として、この母体樹脂に対して、スルホン化、加水分解、アミノ化、リン酸化などの公知の方法により官能基を導入してもよい。なお、必要に応じて、母体樹脂は、ジビニルベンゼンなどの架橋性構成単位を有していてもよい。   Alternatively, styrene resin, poly (meth) acrylate resin, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyphenylene oxide, polyimide, etc. are used as the base resin, and the base resin is sulfonated, hydrolyzed, and aminated. The functional group may be introduced by a known method such as phosphorylation. If necessary, the base resin may have a crosslinkable structural unit such as divinylbenzene.

例えば、化学吸着性官能基含有高分子(A)は、ポリスチレンスルホン酸(PSS)、ポリビニル硫酸(PVS)、ポリアクリル酸(PAA)、ポリメタクリル酸(PMA)、ポリマレイン酸、ポリアミック酸などのアニオン系ポリマーであってもよいし;ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリピリジン、ポリビニルピリジン、ポリアミノ酸、ポリジアリルジメチルアンモニウムハライド、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムハライド、ポリジアクリルジメチルアンモニウムハライド、ポリジメチルアミノエチルメタクリレート塩酸、ポリヌクレオチド、およびそれらの塩などのカチオン性高分子であってもよい。このような高分子は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。   For example, the chemisorbable functional group-containing polymer (A) is an anion such as polystyrene sulfonic acid (PSS), polyvinyl sulfate (PVS), polyacrylic acid (PAA), polymethacrylic acid (PMA), polymaleic acid, polyamic acid, etc. Polyethyleneimine, polyallylamine, polypyridine, polyvinylpyridine, polyamino acid, polydiallyldimethylammonium halide, polyvinylbenzyltrimethylammonium halide, polydiacryldimethylammonium halide, polydimethylaminoethyl methacrylate hydrochloride, polynucleotide And cationic polymers such as salts thereof. Such polymers may be used alone or in combination of two or more.

これらのうち、親水性マトリクス高分子と組み合わせて、バイオポリマーをより効率よく吸着する観点から、カチオン性高分子が好ましく、特に、強塩基性高分子(4級アンモニウム基含有高分子、4級ピリジニウム基含有高分子など)や、高カチオン密度を有する高分子(例えば、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミンなど)が好ましい。   Of these, cationic polymers are preferred from the viewpoint of more efficiently adsorbing biopolymers in combination with hydrophilic matrix polymers, and particularly strong basic polymers (quaternary ammonium group-containing polymers, quaternary pyridiniums). Group-containing polymers) and polymers having a high cation density (for example, polyethyleneimine, polyallylamine, etc.) are preferable.

化学吸着性官能基含有高分子(A)の重量平均分子量は、官能基の種類などに応じて適宜好ましい範囲を設定することが可能であるが、例えば、化学吸着性官能基含有高分子(A)の重量平均分子量は、5000〜100000程度の幅広い範囲から選択可能であり、好ましくは6000〜90000程度、より好ましくは7000〜80000程度であってもよい。なお、重量平均分子量は、例えばGPCを用いて求めることができる。   The weight average molecular weight of the chemisorbable functional group-containing polymer (A) can be appropriately set within a preferable range depending on the type of the functional group. For example, the chemisorbable functional group-containing polymer (A ) Can be selected from a wide range of about 5000 to 100000, preferably about 6000 to 90000, more preferably about 7000 to 80000. In addition, a weight average molecular weight can be calculated | required, for example using GPC.

[親水性マトリクス高分子(B)]
親水性マトリクス高分子(B)は、非イオン交換性である。そして、化学吸着性官能基含有高分子(A)を所定の範囲において分散することが可能である限り、各種親水性高分子を用いることができる。
ここで、マトリクス高分子(B)が非イオン交換性であるとは、マトリクス高分子(B)のイオン交換容量(IEC)が0.01mmol/g以下であることを意味している。なお、イオン交換容量は、後述する実施例に記載された方法により測定された値を示す。
[Hydrophilic matrix polymer (B)]
The hydrophilic matrix polymer (B) is non-ion exchangeable. Various hydrophilic polymers can be used as long as the chemisorbable functional group-containing polymer (A) can be dispersed within a predetermined range.
Here, that the matrix polymer (B) is non-ion exchange means that the ion exchange capacity (IEC) of the matrix polymer (B) is 0.01 mmol / g or less. In addition, ion exchange capacity shows the value measured by the method described in the Example mentioned later.

具体的には、親水性マトリクス高分子(B)としては、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアルキルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルキルエーテル、(メタ)アクリル系高分子、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリルアミド、ポリアミド、セルロース誘導体、デキストリン、キチン、キトサンなどを挙げることができる。これらの高分子は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。   Specifically, as the hydrophilic matrix polymer (B), polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl butyral, polyvinyl acetal, polyvinyl alkyl alcohol, polyalkylene glycol, polyvinyl alkyl ether, (meth) acrylic type Examples thereof include polymers, polyalkylene oxides, polyacrylamides, polyamides, cellulose derivatives, dextrin, chitin, and chitosan. These polymers may be used alone or in combination of two or more.

これらの高分子は、他のコモノマー単位を有していてもよく、該コモノマー単位の含有量は、全モノマー単位中10モル%以下であることが好ましく、5%モル以下であることがより好ましい。   These polymers may have other comonomer units, and the content of the comonomer units is preferably 10 mol% or less, more preferably 5% mol or less in all monomer units. .

親水性マトリクス高分子(B)の重量平均分子量は、高分子の種類に応じて適宜好ましい範囲を設定することが可能であるが、化学吸着性官能基含有高分子(A)を親水性マトリクス高分子(B)の内部に保持する観点から、例えば、親水性マトリクス高分子(B)の重量平均分子量は、少なくとも5000以上(例えば、5000〜100000)であってもよく、好ましくは10000以上であってもよい。なお、重量平均分子量は、例えばGPCを用いて求めることができる。   The weight average molecular weight of the hydrophilic matrix polymer (B) can be appropriately set in accordance with the type of the polymer. From the viewpoint of maintaining inside the molecule (B), for example, the weight average molecular weight of the hydrophilic matrix polymer (B) may be at least 5,000 or more (for example, 5,000 to 100,000), preferably 10,000 or more. May be. In addition, a weight average molecular weight can be calculated | required, for example using GPC.

好ましい親水性マトリクス高分子(B)としては、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、及びポリアミド(例えば、ポリアミド6、ポリアミド10、ポリアミド6,6、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド6,12、ポリアミド6,10、ポリアミド6/6,6共重合体、ポリアミド6,6/6,10共重合体、ポリアミド6,11、ポリアミド6,6/6,10/6共重合体等)などが挙げられ、高い親水性を有するだけでなく、吸着特性と耐久性に優れる観点から、エチレン−ビニルアルコール共重合体が特に好ましい。   Preferred hydrophilic matrix polymers (B) include polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl butyral, polyvinyl acetal, and polyamide (for example, polyamide 6, polyamide 10, polyamide 6,6, polyamide 11, polyamide 12). , Polyamide 6,12, polyamide 6,10, polyamide 6 / 6,6 copolymer, polyamide 6,6 / 6,10 copolymer, polyamide 6,11, polyamide 6,6 / 6,10 / 6 copolymer An ethylene-vinyl alcohol copolymer is particularly preferable from the viewpoint of not only high hydrophilicity but also excellent adsorption characteristics and durability.

エチレン−ビニルアルコール共重合体において、エチレン単位の含量は、全モノマー単位中20〜60モル%であることが好ましく、より好ましくは25〜55モル%、特に好ましくは35〜48モル%であってもよい。エチレン含量が少なすぎると、成形体の耐久性が悪くなるおそれがある。一方、エチレン含量が多すぎると、親水性が低下するおそれがある。   In the ethylene-vinyl alcohol copolymer, the content of ethylene units is preferably 20 to 60 mol%, more preferably 25 to 55 mol%, particularly preferably 35 to 48 mol% in all monomer units. Also good. If the ethylene content is too small, the durability of the molded article may be deteriorated. On the other hand, when there is too much ethylene content, there exists a possibility that hydrophilicity may fall.

エチレン−ビニルアルコール系共重合体のビニルエステル成分のけん化度は、90モル%以上が好ましく、95モル%以上がより好ましく、99.5モル%以上が特に好ましい。けん化度が90モル%未満の場合、マトリクスとしての成形性が悪くなる虞がある。   The saponification degree of the vinyl ester component of the ethylene-vinyl alcohol copolymer is preferably 90 mol% or more, more preferably 95 mol% or more, and particularly preferably 99.5 mol% or more. When the saponification degree is less than 90 mol%, the moldability as a matrix may be deteriorated.

なおここで、エチレン−ビニルアルコール系共重合体がけん化度の異なる2種類以上の配合物からなる場合には、配合重量比から算出される平均値をけん化度とする。   Here, when the ethylene-vinyl alcohol copolymer is composed of two or more blends having different saponification degrees, the average value calculated from the blending weight ratio is defined as the saponification degree.

また、エチレン−ビニルアルコール系共重合体は、メルトフローレート(MFR)(210℃、荷重2160g)で評価してもよく、その場合にメルトフローレート(MFR)(210℃、荷重2160g)は、0.1g/分以上が好ましく、0.5g/分以上がより好ましい。0.1g/分未満の場合、強度が低下する虞がある。なお、メルトフローレートの上限は通常用いられる範囲であればよく、例えば、25g/分以下であってもよい。   Further, the ethylene-vinyl alcohol copolymer may be evaluated by a melt flow rate (MFR) (210 ° C., load 2160 g). In that case, the melt flow rate (MFR) (210 ° C., load 2160 g) is 0.1 g / min or more is preferable, and 0.5 g / min or more is more preferable. If it is less than 0.1 g / min, the strength may decrease. In addition, the upper limit of a melt flow rate should just be the range normally used, for example, 25 g / min or less may be sufficient.

なお、ポリビニルアルコールに関しては、粘度平均重合度で規定してもよく、化学吸着性官能基含有高分子(A)を所定の分散径で分散できる限り特に限定されず、30℃水溶液の粘度から求めた粘度平均重合度が、例えば100〜15000程度の幅広い範囲から選択できる。マトリクス高分子としての耐久性を向上させる観点から、高重合度のものを用いるのが好ましく、その場合、例えば、粘度平均重合度は好ましくは800〜13000程度、さらに好ましくは1000〜10000程度であってもよい。   Polyvinyl alcohol may be defined by the viscosity average degree of polymerization, and is not particularly limited as long as the chemically adsorbable functional group-containing polymer (A) can be dispersed with a predetermined dispersion diameter, and is determined from the viscosity of a 30 ° C. aqueous solution. The viscosity average polymerization degree can be selected from a wide range of about 100 to 15000, for example. From the viewpoint of improving durability as a matrix polymer, it is preferable to use a polymer having a high degree of polymerization. In this case, for example, the viscosity average degree of polymerization is preferably about 800 to 13000, more preferably about 1000 to 10,000. May be.

また、ポリビニルアルコールのけん化度も、目的に応じて適宜選択でき特に限定されるものではないが、例えば、88モル%以上、好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上であってもよい。特に耐久性を向上させる観点からは、けん化度98モル%以上のものが好ましい。   Further, the degree of saponification of polyvinyl alcohol can be appropriately selected according to the purpose and is not particularly limited. For example, it may be 88 mol% or more, preferably 90 mol% or more, more preferably 95 mol% or more. Good. In particular, from the viewpoint of improving durability, those having a saponification degree of 98 mol% or more are preferred.

[化学吸着性官能基含有高分子(A)と親水性マトリクス高分子(B)との質量比]
本発明のバイオポリマー吸着性組成物における、化学吸着性官能基含有高分子(A)と親水性マトリクス高分子(B)との割合は、高分子(A)が所定の範囲で分散する限り特に限定されないが、例えば、質量比で高分子(A)/高分子(B)=1/99〜70/30程度であってもよく、好ましくは5/95〜65/45程度、より好ましくは8/92〜60/40程度であってもよい。高分子(A)が多すぎると、組成物の経時的な吸着保持性を損なう恐れがあり、高分子(A)が少ないと、吸着性能が低下する傾向にある。
[Mass ratio between the chemisorbable functional group-containing polymer (A) and the hydrophilic matrix polymer (B)]
In the biopolymer adsorbing composition of the present invention, the ratio of the chemically adsorbing functional group-containing polymer (A) and the hydrophilic matrix polymer (B) is particularly limited as long as the polymer (A) is dispersed within a predetermined range. Although not limited, for example, polymer (A) / polymer (B) may be approximately 1/99 to 70/30 by mass ratio, preferably approximately 5/95 to 65/45, and more preferably 8 It may be about / 92 to 60/40. If the amount of the polymer (A) is too much, there is a risk that the adsorption retention of the composition with time will be impaired. If the amount of the polymer (A) is small, the adsorption performance tends to be lowered.

[その他の成分]
なお、本発明において、バイオポリマー吸着性組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲内で、樹脂成分として、化学吸着性官能基含有高分子(A)及び親水性マトリクス高分子(B)以外のポリマー高分子を含んでいてもよい。また、バイオポリマー吸着性組成物は、必要に応じて、例えば、架橋剤、酸化防止剤、安定剤、滑剤、加工助剤、帯電防止剤、着色剤、消泡剤、分散剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
[Other ingredients]
In the present invention, the biopolymer adsorbing composition is used as a resin component other than the chemically adsorbing functional group-containing polymer (A) and the hydrophilic matrix polymer (B) as long as the effects of the present invention are not impaired. The polymer polymer may be included. In addition, the biopolymer adsorbent composition may be added with various additives such as a cross-linking agent, an antioxidant, a stabilizer, a lubricant, a processing aid, an antistatic agent, a colorant, an antifoaming agent, and a dispersing agent as necessary. An agent may be included.

特に、バイオポリマー吸着性組成物は、耐久性や膨潤性を制御する観点から、架橋剤を含んでいてもよい。架橋剤は、化学吸着性官能基含有高分子(A)および親水性マトリクス高分子(B)の種類に応じて、公知の架橋剤から適宜選択することができる。   In particular, the biopolymer adsorbing composition may contain a crosslinking agent from the viewpoint of controlling durability and swelling property. A crosslinking agent can be suitably selected from a well-known crosslinking agent according to the kind of chemisorbable functional group containing polymer (A) and hydrophilic matrix polymer (B).

[バイオポリマー吸着性組成物の製造方法]
本発明に係るバイオポリマー吸着性組成物は、化学吸着性官能基含有高分子(A)および親水性マトリクス高分子(B)を含んでおり、前記高分子(A)が前記高分子(B)中に所定の分散径の範囲で存在している限り、その製造方法は特に限定されず、用いられる高分子の種類に応じて各種方法により製造することができる。
[Method for producing biopolymer adsorbing composition]
The biopolymer adsorbing composition according to the present invention includes a chemically adsorbing functional group-containing polymer (A) and a hydrophilic matrix polymer (B), and the polymer (A) is the polymer (B). As long as it exists in the range of a predetermined dispersion diameter, the manufacturing method is not specifically limited, It can manufacture by various methods according to the kind of polymer used.

好適な製造方法としては、化学吸着性官能基含有高分子(A)および親水性マトリクス高分子(B)及び任意成分を、二軸型の混練機を用いて溶融混練する方法(溶融混練法)が挙げられる。当該溶融混練法によれば、化学吸着性官能基含有高分子(A)が親水性マトリクス高分子(B)に対して、所定の範囲の平均分散径で分散した組成物を得ることができる。   As a suitable production method, a method of melt-kneading the chemisorbable functional group-containing polymer (A), the hydrophilic matrix polymer (B) and an optional component using a biaxial kneader (melt kneading method) Is mentioned. According to the melt kneading method, it is possible to obtain a composition in which the chemically adsorbing functional group-containing polymer (A) is dispersed with respect to the hydrophilic matrix polymer (B) with an average dispersion diameter in a predetermined range.

当該溶融混練方法としては、具体的には、例えば、親水性マトリクス高分子(B)を二軸押出機により溶融混練し、そこへ化学吸着性官能基含有高分子(A)をサイドフィーダーから所定量添加して、これらを混合して実施することができる。   Specifically, as the melt kneading method, for example, the hydrophilic matrix polymer (B) is melt kneaded by a twin screw extruder, and the chemisorbable functional group-containing polymer (A) is placed from the side feeder. A fixed amount can be added and these can be mixed and implemented.

高分子(A)を添加した後の混練温度は、高分子(A)の所望の分散径に応じて適宜設定することができるが、例えば、混練温度は、親水性マトリクス高分子(B)の融点をMpとすると、Mp−50℃以上であってもよく、好ましくはMp℃以上、でより好ましくはMp+10℃以上であってもよい。混練温度の上限は、通常、親水性マトリクス高分子の分解温度以下である。   The kneading temperature after the addition of the polymer (A) can be appropriately set according to the desired dispersion diameter of the polymer (A). For example, the kneading temperature is the hydrophilic matrix polymer (B). When the melting point is Mp, it may be Mp-50 ° C or higher, preferably Mp ° C or higher, and more preferably Mp + 10 ° C or higher. The upper limit of the kneading temperature is usually below the decomposition temperature of the hydrophilic matrix polymer.

また、高分子(A)を添加した後の混練時間は、高分子(A)の量などに応じて適宜設定することが出来るが、例えば高分子(A)を混練機に投入、1分以上混練することが好ましく、2分以上混練することがより好ましい。なお樹脂の熱劣化を防ぐ観点から、混練時間は30分以下であってもよい。   The kneading time after the addition of the polymer (A) can be appropriately set according to the amount of the polymer (A) and the like. For example, the polymer (A) is charged into the kneader for 1 minute or more. It is preferable to knead, and it is more preferable to knead for 2 minutes or more. The kneading time may be 30 minutes or less from the viewpoint of preventing thermal deterioration of the resin.

さらに、溶融混練物を押出成形して各種形状の成形体とすることもでき、さらに、架橋剤を含む溶液に浸漬させ架橋処理を施すことができるし、また、混練時に架橋剤を加えて、ポリマーを溶融混練するとともに架橋結合の導入を行うこともできる。さらに、成形体を粉砕して粉砕物(例えば、粒子状)とすることもできる。   Furthermore, the melt-kneaded product can be extruded to form molded bodies of various shapes, and further, can be immersed in a solution containing a crosslinking agent to be subjected to a crosslinking treatment, and a crosslinking agent is added during the kneading, The polymer can be melt-kneaded and a crosslink can be introduced. Furthermore, the molded body can be pulverized into a pulverized product (for example, in a particulate form).

バイオポリマー吸着性組成物の別の製造方法としては、例えば、化学吸着性官能基含有高分子(A)および親水性マトリクス高分子(B)及び任意成分の混合液を調製する。溶媒は通常、水を使用するが、ジメチルスルホキシド等の有機溶媒であっても差し支えない。双方の高分子を溶媒に添加して攪拌しながら昇温することで良好な性状の溶液を得ることができる。   As another method for producing the biopolymer adsorbing composition, for example, a chemisorbing functional group-containing polymer (A), a hydrophilic matrix polymer (B), and a mixture of optional components are prepared. As the solvent, water is usually used, but an organic solvent such as dimethyl sulfoxide may be used. A solution with good properties can be obtained by adding both polymers to a solvent and raising the temperature while stirring.

化学吸着性官能基含有高分子(A)および親水性マトリクス高分子(B)を添加した後の混合方法および混合時間は、高分子(A)の所望の分散径に応じて適宜設定することができるが、例えば高分子(A)の樹脂を混合機に投入、1分以上混合することが好ましく、2分以上混練することがより好ましい。なお加熱する場合、樹脂の熱劣化を防ぐ観点から、混合時間は30分以下であってもよい。   The mixing method and mixing time after the addition of the chemisorbable functional group-containing polymer (A) and the hydrophilic matrix polymer (B) can be appropriately set according to the desired dispersion diameter of the polymer (A). However, for example, the polymer (A) resin is charged into a mixer and mixed for 1 minute or more, and more preferably kneaded for 2 minutes or more. In the case of heating, the mixing time may be 30 minutes or less from the viewpoint of preventing thermal degradation of the resin.

得られた溶液をキャスト製膜などにより成形し、各種形状の成形体とすることができる。また、この成形体を、さらに、架橋剤を含む溶液に浸漬させ架橋処理を施してもよい。   The obtained solution can be molded by cast film formation or the like to obtain molded bodies of various shapes. Moreover, this molded body may be further dipped in a solution containing a crosslinking agent and subjected to a crosslinking treatment.

[バイオポリマー吸着性組成物]
このようにして得られたバイオポリマー吸着性組成物は、化学吸着性官能基含有高分子(A)と、親水性マトリクス高分子(B)とを含み、前記高分子(A)は前記高分子(B)中に平均分散径10000nm以下で分散しており、水中に存在するバイオポリマーを効率よく吸着することができる。
[Biopolymer adsorptive composition]
The biopolymer adsorptive composition thus obtained contains a chemisorbable functional group-containing polymer (A) and a hydrophilic matrix polymer (B), and the polymer (A) is the polymer. In (B), it is dispersed with an average dispersion diameter of 10000 nm or less, and the biopolymer present in water can be adsorbed efficiently.

化学吸着性官能基含有高分子(A)と、親水性マトリクス高分子(B)との平均分散径については、後述する実施例に記載された方法により測定することが可能であり、平均分散径は、好ましくは8000nm以下(例えば1〜7000nm)、より好ましくは6000nm以下(例えば5〜5000nm)、さらに好ましくは4000nm以下(例えば10〜3000nm)、特に好ましくは2000nm以下(例えば50〜1000nm)であってもよい。なお、平均分散径は、後述する実施例に記載された方法により測定された値を示す。   The average dispersion diameter of the chemisorbable functional group-containing polymer (A) and the hydrophilic matrix polymer (B) can be measured by the method described in the examples described later. Is preferably 8000 nm or less (for example, 1 to 7000 nm), more preferably 6000 nm or less (for example, 5 to 5000 nm), further preferably 4000 nm or less (for example, 10 to 3000 nm), and particularly preferably 2000 nm or less (for example, 50 to 1000 nm). May be. In addition, an average dispersion diameter shows the value measured by the method described in the Example mentioned later.

本発明のバイオポリマー吸着性組成物は、溶存有機物のうち、少なくともバイオポリマーを吸着することが可能であり、バイオポリマーだけでなく、被処理水中に存在する各種溶存有機物を吸着することが可能である。
被処理水には、各種溶存有機物が存在しているが、本発明のバイオポリマー吸着性組成物は、従来吸着が困難であった溶存有機物、特に粒子径0.45μm以下の有機物(例えば、フミン酸やフルボ酸などの芳香族系有機物、界面活性剤等の合成化学物質、バイオポリマーなど)を効率よく吸着することが可能である。
The biopolymer adsorbing composition of the present invention can adsorb at least biopolymers among dissolved organic substances, and can adsorb not only biopolymers but also various dissolved organic substances present in the water to be treated. is there.
Although various dissolved organic substances exist in the water to be treated, the biopolymer adsorbing composition of the present invention is a dissolved organic substance that has been difficult to be adsorbed in the past, particularly an organic substance having a particle size of 0.45 μm or less (for example, humin). It is possible to efficiently adsorb aromatic organic substances such as acids and fulvic acids, synthetic chemical substances such as surfactants, biopolymers, and the like.

本発明のバイオポリマー吸着性組成物は、溶存有機物のうち、特に、親水性が高いバイオポリマーの除去に優れている。バイオポリマーは、各種原水中に存在する溶存有機物の一種であり、一般的には、みかけ分子量が10万Da以上の多糖類およびタンパク質とされている。   The biopolymer adsorbing composition of the present invention is particularly excellent in removing a highly hydrophilic biopolymer among dissolved organic substances. Biopolymers are a kind of dissolved organic substances present in various raw waters. Generally, biopolymers are polysaccharides and proteins having an apparent molecular weight of 100,000 Da or more.

バイオポリマーの吸着性に優れる理由は定かではないが、このような特定の分散径を有した状態で、化学吸着性官能基含有高分子(A)が、非イオン交換性の親水性マトリクス高分子(B)中に存在するためか、市販のイオン交換性樹脂では吸着することが非常に困難であったバイオポリマーを、本発明の組成物は、効率よく回収することが可能である。これは、後述する比較例にも示されるように、市販のイオン交換樹脂では、吸着性官能基が存在しているにも係らず、ほとんどバイオポリマーを吸着できないという事実を考えると、非常に驚くべき効果である。   The reason why the biopolymer adsorbability is excellent is not clear, but in such a state having a specific dispersion diameter, the chemisorbable functional group-containing polymer (A) is a non-ion-exchangeable hydrophilic matrix polymer. Because of the presence in (B), the composition of the present invention can efficiently recover a biopolymer that was very difficult to adsorb with a commercially available ion exchange resin. This is very surprising in view of the fact that commercially available ion exchange resins hardly adsorb biopolymers even though there are adsorptive functional groups, as shown in Comparative Examples described later. It should be an effect.

本発明では、他の溶存有機物とバイオポリマーとを区別する指標として、実施例で示したLC−OCD(Hubers社製、DOC-Labor)の分析にて、25分−35分の保留時間の成分をバイオポリマーと定義する。また、フミン質は保留時間35分−46分の成分とする。   In the present invention, as an index for distinguishing other dissolved organic substances from biopolymers, a component having a retention time of 25 minutes to 35 minutes in the analysis of LC-OCD (manufactured by Hubers, DOC-Labor) shown in Examples. Is defined as biopolymer. The humic substance is a component with a retention time of 35 minutes to 46 minutes.

バイオポリマーは、ベンゼン環などの不飽和結合が少ないことから、バイオポリマーは主に親水性の高い有機物で構成されており、例えば、SUVA値が1.0 [L/(m・mg)]以下を示す有機物で構成されていてもよい。
一方、フミン質は、ベンゼン環などUV吸収性を有する構造が含まれているため、フミン質は、主に疎水性が高い有機物で構成されており、例えば、SUVA値が2.0 [L/(m・mg)] 以上を示す有機物で構成されていてもよい。
Since biopolymers have few unsaturated bonds such as benzene rings, biopolymers are mainly composed of highly hydrophilic organic substances. For example, the SUVA value is 1.0 [L / (m · mg)] or less. It may be composed of an organic material showing.
On the other hand, since the humic substance includes a UV-absorbing structure such as a benzene ring, the humic substance is mainly composed of an organic substance having high hydrophobicity. For example, the SUVA value is 2.0 [L / (M · mg)] It may be composed of an organic material having the above.

なお、SUVA値は、以下の式で求められる。
SUVA(L/mg−C・m)=UV(m−1)/DOC(mg−C/L)
The SUVA value is obtained by the following formula.
SUVA (L / mg-C · m) = UV (m −1 ) / DOC (mg-C / L)

UV値算出方法
(i)バイオポリマーのUV=全スペクトルのUV×バイオポリマー(保留時間:25〜35分)の面積値/全スペクトルの面積値
(ii)フミン質のUV=全スペクトルのUV×フミン質(保留時間:35〜46分)の面積値/全スペクトルの面積値
UV value calculation method (i) UV of biopolymer = UV of full spectrum × Area value of biopolymer (holding time: 25 to 35 minutes) / Area value of full spectrum (ii) UV of humic substance = UV of full spectrum × Area value of humic substances (holding time: 35 to 46 minutes) / area value of all spectra

DOC値算出方法
(i)バイオポリマーのDOC=全スペクトルのDOC×バイオポリマー(保留時間:25〜35分)の面積値/全スペクトルの面積値
(ii)フミン質のDOC=全スペクトルのDOC×フミン質(保留時間:35〜46分)の面積値/全スペクトルの面積値
DOC value calculation method (i) DOC of biopolymer = DOC of full spectrum × Area value of biopolymer (holding time: 25 to 35 minutes) / Area value of full spectrum (ii) DOC of humic substance = DOC of full spectrum Area value of humic substances (holding time: 35 to 46 minutes) / area value of all spectra

本発明のバイオポリマー吸着性組成物では、被処理水におけるバイオポリマーの吸着率(すなわち、被処理水からのバイオポリマー除去率)が、例えば15%以上、好ましくは20%以上、さらに好ましくは25%以上であってもよい。なお、吸着率は、後述する実施例に記載された方法により測定された値を示す。   In the biopolymer adsorbing composition of the present invention, the adsorption rate of the biopolymer in the treated water (that is, the removal rate of the biopolymer from the treated water) is, for example, 15% or more, preferably 20% or more, more preferably 25. % Or more. In addition, an adsorption rate shows the value measured by the method described in the Example mentioned later.

本発明のバイオポリマー吸着性組成物は、例えば、イオン交換容量が0.1mmol/g以上(例えば、0.1〜15mmol/g)であってもよく、好ましくは1mmol/g以上(例えば、1〜12mmol/g)、より好ましくは1.5mmol/g以上(例えば、1.5〜11mmol/g)であってもよい。
なお、イオン交換容量は、吸着性官能基の種類に応じて、カチオン交換容量、アニオン交換容量のいずれについても適用することができる。
イオン交換容量が高いほど、吸着性が良好となる傾向があるが、イオン交換容量が高すぎると吸着性の保持性能が低減する傾向にある。
The biopolymer adsorptive composition of the present invention may have, for example, an ion exchange capacity of 0.1 mmol / g or more (for example, 0.1 to 15 mmol / g), preferably 1 mmol / g or more (for example, 1 ˜12 mmol / g), more preferably 1.5 mmol / g or more (for example, 1.5 to 11 mmol / g).
The ion exchange capacity can be applied to either the cation exchange capacity or the anion exchange capacity depending on the type of the adsorptive functional group.
The higher the ion exchange capacity, the better the adsorptivity. However, if the ion exchange capacity is too high, the adsorptive retention performance tends to decrease.

また、本発明のバイオポリマー吸着性組成物は、その吸着性能を示し指標として、モデル物質としてアルギン酸ナトリウムを用いた場合、その吸着率が、例えば、20%以上であってもよく、好ましくは30%以上であってもよく、より好ましくは40%以上であってもよく、特に好ましくは50%以上であってもよい。なお、この吸着率は、後述する実施例に記載された方法により測定された値を示す。   The biopolymer adsorbent composition of the present invention may have an adsorption rate of, for example, 20% or more, preferably 30 when sodium alginate is used as a model substance as an index indicating the adsorption performance. % Or more, more preferably 40% or more, and particularly preferably 50% or more. In addition, this adsorption rate shows the value measured by the method described in the Example mentioned later.

また、耐久性の観点から、本発明のバイオポリマー吸着性組成物は、煮沸試験を行った場合の減量分が、例えば、20質量%以下であってもよく、好ましくは10質量%以下であってもよく、さらに好ましくは7質量%以下、特に好ましくは5質量%以下であってもよい。なお、煮沸試験を行った場合の減量分については、後述する実施例に記載された方法により測定された値を示す。   Further, from the viewpoint of durability, the biopolymer adsorbent composition of the present invention may have a weight loss when a boiling test is performed, for example, 20% by mass or less, and preferably 10% by mass or less. It may be more preferably 7% by mass or less, particularly preferably 5% by mass or less. In addition, about the weight loss part at the time of performing a boiling test, the value measured by the method described in the Example mentioned later is shown.

さらに、バイオポリマー吸着性組成物の吸着性を維持する観点から、例えば、本発明のバイオポリマー吸着性組成物は、温度60℃で1週間温水に浸漬させた場合の吸着性保持率が45%以上であってもよく、好ましくは55%以上であってもよく、より好ましくは65%以上であってもよく、特に好ましくは75%以上であってもよい。なお、吸着性保持率は、後述する実施例に記載された方法により測定された値を示す。   Furthermore, from the viewpoint of maintaining the adsorptivity of the biopolymer adsorbent composition, for example, the biopolymer adsorbent composition of the present invention has an adsorbability retention rate of 45% when immersed in warm water at a temperature of 60 ° C. for 1 week. It may be above, preferably 55% or more, more preferably 65% or more, and particularly preferably 75% or more. In addition, an adsorptive retention rate shows the value measured by the method described in the Example mentioned later.

本発明のバイオポリマー吸着性組成物は、バイオポリマーを吸着できる限り、その形状は特に限定されず、粒子状、フレーク状、繊維状、中空糸状、シート状、織編物状、不織布状などあるいはそれらの加工品など各種の形状から選択することができる。粒子状である場合、吸着材は、球状であっても、非球状(例えば、粉砕物などの異形粒子状)であってもよい。   The shape of the biopolymer adsorbent composition of the present invention is not particularly limited as long as the biopolymer can be adsorbed, and is in the form of particles, flakes, fibers, hollow fibers, sheets, woven / knitted fabrics, nonwoven fabrics, etc. It is possible to select from various shapes such as processed products. When it is particulate, the adsorbent may be spherical or non-spherical (for example, irregular shaped particles such as a pulverized product).

バイオポリマー吸着性組成物が粒子状の場合、適宜粉砕により目的の粒子径に調整すれば良いが、粒子径は1μm〜5000μmが好ましく、10μm〜4000μmがさらに好ましく、20μm〜3000μmが最も好ましい。粒子径が小さすぎる場合、微粉が舞い易いなど取り扱いが難しい。粒子径が大きすぎる場合、吸着性能が充分に得られないことがある。なお粒子径は、篩分けにより分級された値を示す。   When the biopolymer adsorptive composition is in the form of particles, it may be adjusted to the desired particle size by appropriate pulverization, but the particle size is preferably 1 μm to 5000 μm, more preferably 10 μm to 4000 μm, and most preferably 20 μm to 3000 μm. When the particle size is too small, handling is difficult, for example, the fine powder tends to fly. If the particle size is too large, sufficient adsorption performance may not be obtained. In addition, a particle diameter shows the value classified by sieving.

[水処理方法]
本発明は、別の実施形態として、水処理方法についても包含する。水処理方法は、バイオポリマーを含有する被処理水と、バイオポリマー吸着性組成物とを接触させ、バイオポリマーを吸着する吸着工程を少なくとも備えている。
被処理水は、自然環境下、人工環境下で得られるさまざまな水を被処理水として利用可能であり、溶存有機物を含有する限り特に限定されないが、例えば、一般の河川水、湖沼水、土壌溶出水、用水、生物処理水、下水処理やし尿処理施設での生物処理水や三次処理などの高度処理水、各種工場排水などが挙げられる。
[Water treatment method]
The present invention includes a water treatment method as another embodiment. The water treatment method includes at least an adsorption step in which water to be treated containing a biopolymer is brought into contact with the biopolymer adsorbing composition to adsorb the biopolymer.
The water to be treated is not particularly limited as long as various waters obtained in natural and artificial environments can be used as the water to be treated and contain dissolved organic matter. For example, general river water, lake water, soil Examples include elution water, irrigation water, biologically treated water, biologically treated water in sewage treatment and human waste treatment facilities, advanced treated water such as tertiary treatment, and various factory effluents.

吸着工程では、被処理水と、バイオポリマー吸着性組成物とを接触させることができる限り特に限定されず、例えば、被処理水へ吸着材を添加し、公知の方法で撹拌することにより吸着処理を行ってもよいし;親水性高分子吸着材を充てんしたカラムに対し、被処理水を通液させることにより吸着処理を行ってもよい。また、吸着工程は、一段であってもよいし、多段であってもよい。
また、吸着工程では、吸着処理後、必要に応じて公知の方法により固液分離工程を行ってもよく、固液分離工程により、吸着処理後の吸着材を吸着処理液から除去してもよい。
The adsorption process is not particularly limited as long as the water to be treated and the biopolymer adsorbent composition can be brought into contact with each other. For example, the adsorption treatment is performed by adding an adsorbent to the water to be treated and stirring the solution using a known method. The adsorption treatment may be carried out by passing water to be treated through a column filled with a hydrophilic polymer adsorbent. Further, the adsorption step may be a single step or a multi-step.
In the adsorption step, after the adsorption treatment, the solid-liquid separation step may be performed by a known method as necessary, and the adsorbent after the adsorption treatment may be removed from the adsorption treatment liquid by the solid-liquid separation step. .

吸着工程では、被処理水中の溶存有機物を効率よく吸着することができ、特に、上述のようにバイオポリマーの吸着を効率よく行うことができる。   In the adsorption step, dissolved organic matter in the water to be treated can be adsorbed efficiently, and in particular, the biopolymer can be adsorbed efficiently as described above.

また、水処理方法は、吸着工程により得られた吸着処理水を膜ろ過するろ過工程を、さらに備えていてもよい。   Moreover, the water treatment method may further include a filtration step of membrane-filtering the adsorption treated water obtained by the adsorption step.

これらのろ過膜は、モジュール化されていてもよい。例えば、平膜状の場合はスパイラル型、プリーツ型、プレート・アンド・フレーム型、円盤状のディスクを積み重ねたディスクタイプであってもよく、中空糸膜の場合は、中空糸をU字状やI字状に束ねて容器に収納した中空糸膜型であってもよい。   These filtration membranes may be modularized. For example, in the case of a flat membrane, a spiral type, a pleat type, a plate-and-frame type, or a disc type in which discs are stacked may be used. It may be a hollow fiber membrane type bundled in an I shape and stored in a container.

本発明の水処理方法では、発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、既存の水処理方法と組み合わせてもよい。既存の水処理方法としては、例えば、砂ろ過処理、凝集沈殿処理、オゾン処理、既存の吸着材や活性炭などを用いた吸着処理、生物処理などが挙げられる。これらの処理は、単独でまたは二種以上組み合わせて行ってもよい。   In the water treatment method of this invention, you may combine with the existing water treatment method as needed in the range which does not impair the effect of invention. Examples of the existing water treatment method include sand filtration treatment, coagulation sedimentation treatment, ozone treatment, adsorption treatment using an existing adsorbent or activated carbon, biological treatment, and the like. These treatments may be performed singly or in combination of two or more.

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、各数値は以下の方法によって測定した。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited at all by these Examples. Each numerical value was measured by the following method.

(イオン交換容量:IECの測定)
アニオン交換容量に関しては、得られた樹脂組成物サンプル0.1gを0.5MのNaNO水溶液に1時間浸漬し、イオン交換水で洗浄した。その後、0.1MのNaCl水溶液に浸漬して、再度塩化物イオンに置換し、遊離した硝酸イオンA(mol)をイオンクロマトグラフィーICS−1600(日本ダイオネクス(株)製)で定量した。次に、用いた樹脂組成物サンプルをイオン交換水で十分に水洗した後、真空乾燥機「DP32」(ヤマト科学(株)製)にて温度50℃、60時間真空乾燥させ、乾燥重量Wa(g)を測定した。アニオン交換容量は次式を用いて算出した。
イオン交換容量=A×1000/Wa[mmol/g]
(Ion exchange capacity: IEC measurement)
Regarding the anion exchange capacity, 0.1 g of the obtained resin composition sample was immersed in a 0.5 M NaNO 3 aqueous solution for 1 hour and washed with ion exchange water. Then, it was immersed in a 0.1 M NaCl aqueous solution, substituted again with chloride ions, and the free nitrate ion A (mol) was quantified by ion chromatography ICS-1600 (manufactured by Nippon Dionex Co., Ltd.). Next, after thoroughly washing the resin composition sample used with ion-exchanged water, it was vacuum-dried at a temperature of 50 ° C. for 60 hours in a vacuum dryer “DP32” (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.), and a dry weight Wa ( g) was measured. The anion exchange capacity was calculated using the following formula.
Ion exchange capacity = A × 1000 / Wa [mmol / g]

一方、カチオン交換容量については次の方法によって測定した。0.5MKCl水溶液に1時間浸漬し、イオン交換水で洗浄した。その後、0.1MのNaCl水溶液に浸漬して、ナトリウムイオンに置換し、遊離したカリウムイオンB(mol)をイオンクロマトグラフィーICS−1600(日本ダイオネクス(株)製)で定量した。次に用いた樹脂組成物サンプルをイオン交換水で十分に水洗した後、真空乾燥機「DP32」(ヤマト科学(株)製)にて温度50℃、60時間真空乾燥させ、乾燥重量Wb(g)を測定した。アニオン交換容量は次式を用いて算出した。
イオン交換容量=B×1000/Wb[mmol/g]
On the other hand, the cation exchange capacity was measured by the following method. It was immersed in a 0.5 M KCl aqueous solution for 1 hour and washed with ion exchange water. Then, it was immersed in 0.1M NaCl aqueous solution, substituted with sodium ions, and liberated potassium ions B (mol) were quantified by ion chromatography ICS-1600 (manufactured by Nippon Dionex Co., Ltd.). Next, after thoroughly washing the resin composition sample used with ion-exchanged water, it was vacuum-dried at a temperature of 50 ° C. for 60 hours in a vacuum dryer “DP32” (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.), and the dry weight Wb (g ) Was measured. The anion exchange capacity was calculated using the following formula.
Ion exchange capacity = B × 1000 / Wb [mmol / g]

(化学吸着性官能基含有高分子(A)の平均分散径:nm)
以下の実施例で得られた樹脂組成物を、クライオミクロトームにて厚さ65〜80nmに薄膜切片を作製した。また、観察画像中でコントラストを付与するためにRuOで気相染色を行ったものを観察用切片とした。分析に使用した装置は日本電子製JEM−2100Fであり、加速電圧は200kV、設定倍率は2000倍、5000倍でTEM像の撮影を行った後、高分子(A)の平均分散径を見積もった。
(Average dispersion diameter of the chemisorbable functional group-containing polymer (A): nm)
The resin composition obtained in the following examples was prepared into thin film slices with a thickness of 65 to 80 nm using a cryomicrotome. Further, an observation section was obtained by performing gas phase dyeing with RuO 4 to give contrast in the observation image. The apparatus used for analysis was JEM-2100F manufactured by JEOL, and after taking a TEM image at an acceleration voltage of 200 kV, a setting magnification of 2000 times and 5000 times, an average dispersion diameter of the polymer (A) was estimated. .

(煮沸試験における減量分)
得られた樹脂組成物サンプルを105℃で4時間乾燥して、煮沸試験前のサンプルの質量を秤量した後(質量Ag)、100℃の水中で30分煮沸し、同様の条件で乾燥して煮沸試験後のサンプルの質量を秤量した(質量Bg)。
煮沸減量分=(A−B)/A×100 (質量%)
(Weight loss in boiling test)
The obtained resin composition sample was dried at 105 ° C. for 4 hours, weighed the mass of the sample before the boiling test (mass Ag), boiled in water at 100 ° C. for 30 minutes, and dried under the same conditions. The mass of the sample after the boiling test was weighed (mass Bg).
Boiling loss = (A−B) / A × 100 (mass%)

(アルギン酸ナトリウムの吸着率)
バイオポリマーのモデル物質と考えるアルギン酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社、アルギン酸ナトリウム)の吸着評価を実施した。以下の実施例と比較例で作製した樹脂5.0gをアルギン酸ナトリウム水溶液1000g(4.3mg−C/L)に添加し、6連式のマグネチックホットスターラーにより攪拌した(180rpm、25℃)。240分攪拌後、上澄み液25mlを全有機炭素計によって評価し、該樹脂によるアルギン酸の吸着率を以下のように評価した。
アルギン酸の吸着率=(吸着評価前のアルギン酸濃度―吸着評価後のアルギン酸濃度)/吸着評価前のアルギン酸濃度×100(%)
(Adsorption rate of sodium alginate)
Adsorption evaluation of sodium alginate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., sodium alginate) considered as a biopolymer model substance was carried out. 5.0 g of resins prepared in the following examples and comparative examples were added to 1000 g (4.3 mg-C / L) of an aqueous sodium alginate solution, and the mixture was stirred with a six-unit magnetic hot stirrer (180 rpm, 25 ° C.). After stirring for 240 minutes, 25 ml of the supernatant was evaluated with a total organic carbon meter, and the adsorption rate of alginic acid by the resin was evaluated as follows.
Adsorption rate of alginic acid = (alginic acid concentration before adsorption evaluation−alginic acid concentration after adsorption evaluation) / alginic acid concentration before adsorption evaluation × 100 (%)

(吸着性保持率)
得られた樹脂組成物サンプルを最初に60℃温水中で1週間浸漬させた後で、上述と同様のアルギン酸ナトリウムの吸着評価を実施した。上述のように浸漬を行った樹脂組成物サンプルの吸着量(A)と、浸漬を行っていない温水樹脂組成物サンプルの吸着量(B)とを比較し、バイオポリマー吸着性組成物の持続的な吸着性能を示すパラメータである保持率を算出した。
保持率=A/B×100(%)
(Adsorption retention rate)
The obtained resin composition sample was first immersed in warm water at 60 ° C. for 1 week, and then the adsorption evaluation of sodium alginate as described above was performed. The amount of adsorption (A) of the resin composition sample immersed as described above is compared with the amount of adsorption (B) of the hot water resin composition sample not immersed. The retention rate, which is a parameter indicating a good adsorption performance, was calculated.
Retention rate = A / B x 100 (%)

(河川水での吸着評価)
印旛沼(千葉県)から採取した表流水で上記と同様の吸着実験を行った(表流水、溶存有機物濃度=3.6mg−C/L、バイオポリマーのSUVA値:0.21(L/mg−C・m)、フミン質のSUVA値:3.3(L/mg−C・m)、pH=8.7)を用い、被処理水を、まず、排除径2μmのステンレスメッシュカートリッジフィルター(TMP−2、Advantech社製)でろ過することにより不溶物を取り除き、そのろ過後の水1Lに、得られた樹脂組成物サンプルを5g投入し、25℃にて2時間攪拌した。攪拌後の上澄み液を取り出して、HPLC(DOC−Labor、Hubers)を用いて吸着後の評価を行い、上澄み液中に含まれるバイオポリマー濃度(mg−C/L)を分析、上述の範囲に存在するピーク面積からバイオポリマー吸着率を評価した。吸着率算出には以下の式を用いた。
(a)バイオポリマー吸着率=(吸着評価前のバイオポリマー濃度―吸着評価後のバイオポリマー濃度)/吸着評価前のバイオポリマー濃度×100(%)
(Adsorption evaluation in river water)
An adsorption experiment similar to the above was conducted with surface water collected from Inba Marsh (Chiba Prefecture) (surface water, dissolved organic matter concentration = 3.6 mg-C / L, biopolymer SUVA value: 0.21 (L / mg) -C · m), the humic substance SUVA value: 3.3 (L / mg-C · m), pH = 8.7), the treated water was first filtered with a stainless mesh cartridge filter with an exclusion diameter of 2 μm ( The insoluble matter was removed by filtration with TMP-2 (manufactured by Advantech), and 5 g of the obtained resin composition sample was added to 1 L of the filtered water and stirred at 25 ° C. for 2 hours. The supernatant liquid after stirring is taken out and evaluated after adsorption using HPLC (DOC-Labor, Hubers), and the biopolymer concentration (mg-C / L) contained in the supernatant liquid is analyzed. The biopolymer adsorption rate was evaluated from the existing peak area. The following formula was used for calculating the adsorption rate.
(A) Biopolymer adsorption rate = (Biopolymer concentration before adsorption evaluation−Biopolymer concentration after adsorption evaluation) / Biopolymer concentration before adsorption evaluation × 100 (%)

また、バイオポリマー濃度は、以下の方法により測定した。
バイオポリマー濃度は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)に湿式全有機炭素計測器(OCD計)を接続したLC−OCD(DOC-Labor製)により測定する。測定は、Stefan A. Huber et al. “Characterisation of aquatic humic and non-humic matter with size-exclusion chromatography -organic carbon detection -organic nitrogen detection (LC-OCD-OND)” Water Research 45 (2011) pp879-885に記載された方法に準じ、以下の条件下で行った。
流速:1.1mL/min
サンプル注入量:1mL
カラム:250mm×20mm、TSK HW50S
UV波長:254nm
OCD計:酸注入量 0.2mL/min
溶離液:pH6.85 リン酸バッファ
酸性化溶液:1L超純水に対し、4mL O-リン酸(85%)およびペルオキソ二硫酸カリウム0.5gを添加
The biopolymer concentration was measured by the following method.
The biopolymer concentration is measured by LC-OCD (manufactured by DOC-Labor) in which a wet total organic carbon measuring instrument (OCD meter) is connected to high performance liquid chromatography (HPLC). Stefan A. Huber et al. “Characterisation of aquatic humic and non-humic matter with size-exclusion chromatography -organic carbon detection -organic nitrogen detection (LC-OCD-OND)” Water Research 45 (2011) pp879-885 Was carried out under the following conditions.
Flow rate: 1.1 mL / min
Sample injection volume: 1 mL
Column: 250 mm x 20 mm, TSK HW50S
UV wavelength: 254 nm
OCD meter: Acid injection rate 0.2mL / min
Eluent: pH 6.85 Phosphate buffer acidified solution: Add 4 mL O-phosphoric acid (85%) and 0.5 g potassium peroxodisulfate to 1 L ultrapure water

[実施例1]
エチレン含量が27モル%であるエチレン−ビニルアルコール共重合体((株)クラレ製、「エバールL−104」)と、重量平均分子量10000のポリエチレンイミン((株)日本触媒製、「エポミンSP−200」)を用いた。
[Example 1]
An ethylene-vinyl alcohol copolymer having an ethylene content of 27 mol% ("Eval L-104" manufactured by Kuraray Co., Ltd.) and polyethyleneimine having a weight average molecular weight of 10,000 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., "Epomin SP- 200 ").

まず、前述のエチレン−ビニルアルコール共重合体をラボプラストミルにより210℃で溶融混練して、そこへ、ポリエチレンイミンの含有量が3質量部、エチレン−ビニルアルコール共重合体が97質量部となるようにポリエチレンイミンを添加して、2種ポリマーを混合し5分間混練した。得られた混練物を冷却後、粉砕機による粉砕処理を施し、篩分けにより粒子径200〜500μmの粒子状物を得た。続いて、この粒子状物をエポキシ化合物(ナガセケムテックス(株)製、「デナコールEX−810」)2質量%濃度の25℃の水溶液中で架橋処理を行い、バイオポリマー吸着性組成物を得た。得られたバイオポリマー吸着性組成物を用いた吸着特性評価等の結果を表1に示す。   First, the above-mentioned ethylene-vinyl alcohol copolymer is melt-kneaded at 210 ° C. with a lab plast mill, and the polyethyleneimine content is 3 parts by mass and the ethylene-vinyl alcohol copolymer is 97 parts by mass. Thus, polyethyleneimine was added, and the two polymers were mixed and kneaded for 5 minutes. The obtained kneaded product was cooled and then pulverized by a pulverizer to obtain a particulate material having a particle size of 200 to 500 μm by sieving. Subsequently, the particulate material was subjected to a crosslinking treatment in an aqueous solution of 25% by weight of an epoxy compound (manufactured by Nagase ChemteX Corp., “Denacol EX-810”) at 2% by mass to obtain a biopolymer adsorbing composition. It was. Table 1 shows the results of evaluation of adsorption characteristics and the like using the obtained biopolymer adsorbent composition.

[実施例2〜8]
表1に記載するように、実施例2では配合比を変更、実施例3〜8ではエチレン−ビニルアルコール共重合体の種類と配合を変更した以外は実施例1と同じ条件でバイオポリマー吸着性組成物を得た。得られたバイオポリマー吸着性組成物を用いた吸着特性評価等の結果を表1に示す。
[Examples 2 to 8]
As described in Table 1, biopolymer adsorptivity under the same conditions as in Example 1 except that the blending ratio was changed in Example 2, and the types and blends of ethylene-vinyl alcohol copolymers were changed in Examples 3-8. A composition was obtained. Table 1 shows the results of evaluation of adsorption characteristics and the like using the obtained biopolymer adsorbent composition.

[実施例9]
粘度平均重合度1700、けん化度98.5モル%のポリビニルアルコール70gをイオン交換水630gに溶解させ、上述のポリエチレンイミン((株)日本触媒製、「エポミンSP−200」)30gを均一分散させて、PETフィルム上にウェット状態で1200μmキャスト製膜を行い、乾燥し、所望のフィルムを得た。次いで、2mol/Lの硫酸ナトリウムの水溶液に24時間浸漬させ、該水溶液にpHが1.0になるように濃硫酸を加えた後、0.5体積%グルタルアルデヒド水溶液で前記フィルムの架橋処理を50℃で2時間実施した。ここで、グルタルアルデヒド水溶液としては、石津製薬株式会社製「グルタルアルデヒド」(25体積%)を水で希釈したものを用いた。得られたフィルムを取り出し、粉砕機による粉砕処理を施し、篩分けにより小片状バイオポリマー吸着性組成物(径100〜500μm)を得た。得られたバイオポリマー吸着性組成物を用いた吸着特性評価等の結果を表1に示す。
[Example 9]
70 g of polyvinyl alcohol having a viscosity average polymerization degree of 1700 and a saponification degree of 98.5 mol% is dissolved in 630 g of ion-exchanged water, and 30 g of the above-mentioned polyethyleneimine (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., “Epomin SP-200”) is uniformly dispersed. Then, a 1200 μm cast film was formed on a PET film in a wet state and dried to obtain a desired film. Next, the film was immersed in an aqueous solution of 2 mol / L sodium sulfate for 24 hours, concentrated sulfuric acid was added to the aqueous solution so that the pH was 1.0, and then the film was crosslinked with an aqueous 0.5 volume% glutaraldehyde solution. It was carried out at 50 ° C. for 2 hours. Here, as the glutaraldehyde aqueous solution, a product obtained by diluting “glutaraldehyde” (25% by volume) manufactured by Ishizu Pharmaceutical Co., Ltd. with water was used. The obtained film was taken out, pulverized by a pulverizer, and sieved to obtain a small piece biopolymer adsorbent composition (diameter 100 to 500 μm). Table 1 shows the results of evaluation of adsorption characteristics and the like using the obtained biopolymer adsorbent composition.

[実施例10、11]
実施例9の架橋処理を2時間から、実施例10では1時間、実施例11では30分の処理時間に変更したこと以外は同条件で作製したバイオポリマー吸着性組成物をそれぞれ得た。得られたバイオポリマー吸着性組成物を用いた吸着特性評価等の結果を表1に示す。
[Examples 10 and 11]
Biopolymer adsorptive compositions prepared under the same conditions were obtained except that the crosslinking treatment of Example 9 was changed from 2 hours to 1 hour in Example 10 and 30 minutes in Example 11. Table 1 shows the results of evaluation of adsorption characteristics and the like using the obtained biopolymer adsorbent composition.

[実施例12、13]
実施例5の条件でA成分を、実施例12では重量平均分子量15000のポリアリルアミン(ニットーボーメディカル(株)製、「PAA−15C」)に変更、実施例13では重量平均分子量30000のジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体(ニットーボーメディカル(株)製、「PAS−H−5L」)に変更した以外は同条件で作製したバイオポリマー吸着性組成物をそれぞれ得た。得られたバイオポリマー吸着性組成物を用いた吸着特性評価の結果を表1に示す。
[Examples 12 and 13]
The component A was changed under the conditions of Example 5; in Example 12, it was changed to polyallylamine having a weight average molecular weight of 15000 (“PAA-15C” manufactured by Nittobo Medical Co., Ltd.), and in Example 13, diallyldimethylammonium having a weight average molecular weight of 30000. Biopolymer adsorptive compositions produced under the same conditions were obtained except that the polymer was changed to a chloride polymer (“PAS-H-5L” manufactured by Nitto Bo Medical Co., Ltd.). Table 1 shows the results of the adsorption property evaluation using the obtained biopolymer adsorbent composition.

[実施例14]
還流冷却管、攪拌翼を備え付けた1Lの四つ口セパラブルフラスコに、パラスチレンスルホン酸ナトリウム(pStSS)16gを水669gに溶解させ、攪拌下95℃で完全溶解させた。室温まで冷却した後、該水溶液に1/2規定の硫酸を添加してpHを3.0に調製した。該水溶液中に窒素をバブリングしつつ、該水溶液を70℃まで加温し、さらに70℃で30分間窒素のバブリングを続けることで、窒素置換した。窒素置換後、上記水溶液に過硫酸カリウム(KPS)の2.5%水溶液88.8mLを1.5時間かけて逐次的に添加して重合反応を開始させ、進行させた後、系内温度を75℃に1時間維持して重合をさらに進行させ、ついで冷却して、パラスチレンスルホン酸ナトリウムの重合体(P−pStSS)を得た。
[Example 14]
In a 1 L four-necked separable flask equipped with a reflux condenser and a stirring blade, 16 g of sodium parastyrenesulfonate (pStSS) was dissolved in 669 g of water, and completely dissolved at 95 ° C. with stirring. After cooling to room temperature, 1/2 N sulfuric acid was added to the aqueous solution to adjust the pH to 3.0. While bubbling nitrogen into the aqueous solution, the aqueous solution was heated to 70 ° C., and nitrogen bubbling was continued for 30 minutes at 70 ° C., thereby replacing the nitrogen. After nitrogen substitution, 88.8 mL of a 2.5% aqueous solution of potassium persulfate (KPS) was sequentially added to the above aqueous solution over 1.5 hours to initiate and proceed the polymerization reaction, and then the system temperature was adjusted. The polymerization was further continued by maintaining at 75 ° C. for 1 hour, and then cooled to obtain a polymer of sodium parastyrenesulfonate (P-pStSS).

次に、エチレン−ビニルアルコール共重合体((株)クラレ製、「エバールE−105」)をラボプラストミルにより180℃で溶融混練して、そこへ、前記のパラスチレンスルホン酸ナトリウムの含有量が25質量部、エチレン−ビニルアルコール共重合体が75質量部となるようにパラスチレンスルホン酸ナトリウムを添加して、2種ポリマーを混合した。所定時間混練した。得られた混練物を冷却後、粉砕機による粉砕処理を施し、篩分けにより粒子径200〜500μmの粒子状物を得た。続いて、この粒子状物をエポキシ化合物(ナガセケムテックス(株)製、「デナコールEX−810」)2質量%濃度の25℃の水溶液中で架橋処理を行い、バイオポリマー吸着性組成物を得た。得られたバイオポリマー吸着性組成物を用いた吸着特性評価等の結果を表1に示す。   Next, an ethylene-vinyl alcohol copolymer (manufactured by Kuraray Co., Ltd., “Eval E-105”) is melt-kneaded at 180 ° C. with a lab plast mill, and the content of the sodium parastyrene sulfonate is contained therein. Was 25 parts by mass, and ethylene-vinyl alcohol copolymer was 75 parts by mass. Sodium parastyrene sulfonate was added to mix the two kinds of polymers. Kneaded for a predetermined time. The obtained kneaded product was cooled and then pulverized by a pulverizer to obtain a particulate material having a particle size of 200 to 500 μm by sieving. Subsequently, the particulate material was subjected to a crosslinking treatment in an aqueous solution of 25% by weight of an epoxy compound (manufactured by Nagase ChemteX Corp., “Denacol EX-810”) at 2% by mass to obtain a biopolymer adsorbing composition. It was. Table 1 shows the results of evaluation of adsorption characteristics and the like using the obtained biopolymer adsorbent composition.

[実施例15]
実施例1からエチレン−ビニルアルコール共重合体から表1に記載する条件に変更して、バイオポリマー吸着性組成物を得た。得られたバイオポリマー吸着性組成物を用いた吸着特性評価等の結果を表1に示す。
[Example 15]
The biopolymer adsorptive composition was obtained by changing the ethylene-vinyl alcohol copolymer from Example 1 to the conditions described in Table 1. Table 1 shows the results of evaluation of adsorption characteristics and the like using the obtained biopolymer adsorbent composition.

[実施例16]
実施例1でラボプラストミルの混練温度を160℃に設定して1分間の溶融混練を行った以外は実施例1と同条件で作製することでバイオポリマー吸着性組成物を得た。得られたバイオポリマー吸着性組成物を用いた吸着特性評価等の結果を表1に示す。
[Example 16]
A biopolymer adsorbing composition was obtained by producing under the same conditions as in Example 1 except that the kneading temperature of Laboplast Mill was set to 160 ° C. in Example 1 and melt kneading was performed for 1 minute. Table 1 shows the results of evaluation of adsorption characteristics and the like using the obtained biopolymer adsorbent composition.

[比較例1]
実施例4でポリエチレンイミン成分を添加していない以外は実施例4と同様の条件で樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物の吸着特性評価等の結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A resin composition was obtained under the same conditions as in Example 4 except that the polyethyleneimine component was not added in Example 4. Table 1 shows the results of the adsorption characteristics evaluation and the like of the obtained resin composition.

[比較例2]
実施例5でポリエチレンイミン成分を添加していない以外は実施例5と同様の条件で樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物の吸着特性評価等の結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
A resin composition was obtained under the same conditions as in Example 5 except that the polyethyleneimine component was not added in Example 5. Table 1 shows the results of the adsorption characteristics evaluation and the like of the obtained resin composition.

[比較例3]
実施例9でポリエチレンイミン成分を添加していない以外は実施例9と同様の条件で樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物の吸着特性評価等の結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
A resin composition was obtained under the same conditions as in Example 9 except that the polyethyleneimine component was not added in Example 9. Table 1 shows the results of the adsorption characteristics evaluation and the like of the obtained resin composition.

[比較例4,5]
比較例4では、スチレン系四級アンモニウム型である市販イオン交換樹脂((株)三菱化学製、「ダイヤイオンSA−10A」)、比較例8ではスチレン系ポリアミン型である市販イオン交換樹脂((株)三菱化学製「ダイヤイオンWA−20」)を使用して、該吸着材の吸着特性評価を評価した。結果を表1に示す。
[Comparative Examples 4 and 5]
In Comparative Example 4, a commercially available ion exchange resin ("Diaion SA-10A" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) that is a styrene quaternary ammonium type, and in Comparative Example 8, a commercially available ion exchange resin (( The adsorption property evaluation of the adsorbent was evaluated using “Diaion WA-20” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. The results are shown in Table 1.

Figure 2017019881
Figure 2017019881

実施例1〜16に示すように、親水性マトリクス高分子に対して、化学吸着性官能基を有する高分子を所定の平均分散径を有する状態で組み合わせた組成物は、市販のイオン交換樹脂である比較例4および5と比べ、バイオポリマーを高い吸着率で吸着することが可能である。
また、例えば、図1に示すように、実施例2で得られたバイオポリマー吸着性組成物では、化学吸着性官能基含有高分子(A)が、マトリクス高分子(B)において、均一な分散径で分散している。
As shown in Examples 1 to 16, a composition obtained by combining a polymer having a chemisorbable functional group with a hydrophilic matrix polymer in a state having a predetermined average dispersion diameter is a commercially available ion exchange resin. Compared with certain Comparative Examples 4 and 5, it is possible to adsorb the biopolymer with a high adsorption rate.
For example, as shown in FIG. 1, in the biopolymer adsorbing composition obtained in Example 2, the chemically adsorbing functional group-containing polymer (A) is uniformly dispersed in the matrix polymer (B). Dispersed by diameter.

特に、平均分散径が10000nm以下であるとともに、イオン交換容量が0.3mmol/gである実施例1〜14は、比較例4および5と比べると、アルギン酸ナトリウムをモデル物質とした場合に7倍以上の吸着率を示し、河川水における吸着率についても6倍以上の吸着率を示している。
さらに、煮沸試験における減量分が10質量%以下である実施例1〜9および12〜16では、吸着性保持率も良好である傾向にある。これらの実施例のうち、イオン交換容量が0.5〜10mmol/gの範囲内に存在するものは、特に、吸着保持率が良好である。
In particular, Examples 1 to 14 having an average dispersion diameter of 10000 nm or less and an ion exchange capacity of 0.3 mmol / g are 7 times higher than those of Comparative Examples 4 and 5 when sodium alginate is used as a model substance. The above adsorption rate is shown, and the adsorption rate in river water is also 6 times or more.
Further, in Examples 1 to 9 and 12 to 16 in which the weight loss in the boiling test is 10% by mass or less, the adsorptive retention rate tends to be good. Among these examples, those having an ion exchange capacity in the range of 0.5 to 10 mmol / g have particularly good adsorption retention.

一方、市販のイオン交換樹脂である比較例4および5は、実施例と比べてバイオポリマーの吸着率が悪く、その吸着率は、化学吸着性官能基含有高分子(A)を含まない比較例1〜3とほぼ同程度である。   On the other hand, Comparative Examples 4 and 5, which are commercially available ion exchange resins, have a poor biopolymer adsorption rate compared to the Examples, and the adsorption rate does not include the chemically adsorbing functional group-containing polymer (A). 1-3.

本発明によれば、溶存有機物を吸着可能であり、特に、従来吸着が困難であったバイオポリマーを効率よく吸着することができる組成物を提供することができる。このような組成物は、バイオポリマー吸着材として、各種原水を水処理する際に、有効に利用することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composition which can adsorb | suck a dissolved organic substance and can adsorb | suck efficiently the biopolymer which was especially difficult to adsorb | suck conventionally can be provided. Such a composition can be effectively used as a biopolymer adsorbent when various raw waters are treated with water.

以上のとおり、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。   As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described. However, various additions, modifications, or deletions are possible without departing from the spirit of the present invention, and such modifications are also included in the scope of the present invention. It is.

Claims (11)

化学吸着性官能基含有高分子(A)と、親水性マトリクス高分子(B)とを含む組成物であって、
前記親水性マトリクス高分子(B)は、非イオン交換性であり、
前記高分子(A)は前記高分子(B)中に平均分散径10000nm以下で分散しており、且つ
水中に存在するバイオポリマーの吸着性に優れるバイオポリマー吸着性組成物。
A composition comprising a chemisorbable functional group-containing polymer (A) and a hydrophilic matrix polymer (B),
The hydrophilic matrix polymer (B) is non-ion exchangeable,
The polymer (A) is dispersed in the polymer (B) with an average dispersion diameter of 10000 nm or less, and is a biopolymer adsorbent composition excellent in the adsorptivity of a biopolymer present in water.
請求項1において、イオン交換容量が0.1mmol/g以上であるバイオポリマー吸着性組成物。   The biopolymer adsorbent composition according to claim 1, wherein the ion exchange capacity is 0.1 mmol / g or more. 請求項1または2において、化学吸着性官能基含有高分子(A)中の化学吸着性官能基が、N、S、PおよびOからなる群から選択された元素を少なくとも一つ含む化学吸着性官能基である、バイオポリマー吸着性組成物。   The chemisorbability according to claim 1 or 2, wherein the chemisorbable functional group in the chemisorbable functional group-containing polymer (A) contains at least one element selected from the group consisting of N, S, P and O. A biopolymer adsorptive composition that is a functional group. 請求項1から3のいずれか一項において、親水性マトリクス高分子(B)は、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアルキルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルキルエーテル、(メタ)アクリル系高分子、ポリアルキレンオキシド、ポリアクリルアミド、ポリアミド、セルロース誘導体、デキストリン、キチン、およびキトサンから選択される少なくとも1種である、バイオポリマー吸着性組成物。   The hydrophilic matrix polymer (B) according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydrophilic matrix polymer (B) is polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl butyral, polyvinyl acetal, polyvinyl alkyl alcohol, polyalkylene glycol, polyvinyl alkyl ether. A biopolymer adsorptive composition which is at least one selected from (meth) acrylic polymer, polyalkylene oxide, polyacrylamide, polyamide, cellulose derivative, dextrin, chitin, and chitosan. 請求項1から4のいずれか一項において、化学吸着性官能基含有高分子(A)は、カチオン性高分子である、バイオポリマー吸着性組成物。   The biopolymer adsorbent composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the chemisorbable functional group-containing polymer (A) is a cationic polymer. 請求項5において、カチオン性高分子が、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリピリジン、ポリビニルピリジン、ポリアミノ酸、ポリジアリルジメチルアンモニウムハライド、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムハライド、ポリジアクリルジメチルアンモニウムハライド、ポリジメチルアミノエチルメタクリレート塩酸、ポリヌクレオチド、およびそれらの塩からなる群から選択される少なくとも1種である、バイオポリマー吸着性組成物。   In claim 5, the cationic polymer is polyethyleneimine, polyallylamine, polypyridine, polyvinylpyridine, polyamino acid, polydiallyldimethylammonium halide, polyvinylbenzyltrimethylammonium halide, polydiacryldimethylammonium halide, polydimethylaminoethyl methacrylate hydrochloride, A biopolymer adsorbing composition, which is at least one selected from the group consisting of polynucleotides and salts thereof. 請求項1から6のいずれか一項において、化学吸着性官能基含有高分子(A)と、マトリクス高分子(B)との割合(質量比)が、高分子(A)/高分子(B)=1/99〜70/30である、バイオポリマー吸着性組成物。   The ratio (mass ratio) of the chemisorbable functional group-containing polymer (A) and the matrix polymer (B) according to any one of claims 1 to 6 is: polymer (A) / polymer (B ) = 1/99 to 70/30, the biopolymer adsorbing composition. 請求項1から7のいずれか一項において、煮沸試験を行った場合の減量分が20質量%以下である、バイオポリマー吸着性組成物。   The biopolymer adsorbent composition according to any one of claims 1 to 7, wherein a weight loss when a boiling test is performed is 20% by mass or less. 請求項1から8のいずれか一項において、温度60℃で1週間温水に浸漬させた場合の吸着性保持率が50%以上である、バイオポリマー吸着性組成物。   The biopolymer adsorbent composition according to any one of claims 1 to 8, wherein an adsorbability retention rate when immersed in warm water at a temperature of 60 ° C for 1 week is 50% or more. バイオポリマーを含有する被処理水と、請求項1〜10のいずれか一項に記載のバイオポリマー吸着性組成物とを接触させ、少なくともバイオポリマーを吸着する吸着工程を少なくとも備える水処理方法。   A water treatment method comprising at least an adsorption step of bringing a water to be treated containing a biopolymer into contact with the biopolymer adsorbing composition according to any one of claims 1 to 10 and adsorbing at least the biopolymer. 請求項10の水処理方法において、吸着工程により得られた吸着処理水を膜ろ過するろ過工程を、さらに備える水処理方法。   The water treatment method according to claim 10, further comprising a filtration step of membrane filtration of the adsorption treated water obtained by the adsorption step.
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