JP3105024B2 - How to control microbes in water - Google Patents
How to control microbes in waterInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、水中において微生物を
電気化学的に制御する方法に関する。The present invention relates to a method for electrochemically controlling microorganisms in water.
【0002】[0002]
【従来の技術】蒸留水、海水あるいは水道水等の貧栄養
環境下では、微生物が液体層と固体層との界面に集合し
て増殖する。これは、水中に存在する希薄な有機物がこ
うした界面に吸着・濃縮されているので、微生物がその
有機物を栄養源にするためである。固体表面上で増殖し
た微生物は、再び水中へ拡散して水質汚染等を引き起し
たり、あるいは固体表面上に吸着したままスライム状物
質を分泌して表面を汚したりする。特に、海水中には多
数の微生物が存在し、病原性を示したり、海中構造物に
付着する等の問題を引き起こしている。また、海中構造
物は膨大な量の海水と常に接触しているので、その表面
では微生物の付着に始まる様々な海洋生物の繁殖が問題
となっている。これらの問題の発生機構は次の通りであ
る。まず付着性のグラム陰性菌が表面に吸着してスライ
ム状物質を多量に分泌する。続いて、他の微生物がこの
スライム層に集まって増殖し、微生物被膜を形成する。
更に、この微生物層の上に大型の生物が次々に繁殖する
ようになり、最終的に大型生物が表面を覆い尽くすこと
になる。2. Description of the Related Art In an oligotrophic environment such as distilled water, seawater, or tap water, microorganisms grow at the interface between a liquid layer and a solid layer. This is because microorganisms use the organic matter as a nutrient because the dilute organic matter present in the water is adsorbed and concentrated at such an interface. The microorganisms proliferating on the solid surface diffuse again into water to cause water pollution or the like, or secrete a slime-like substance while adsorbed on the solid surface to pollute the surface. In particular, a large number of microorganisms are present in seawater, causing problems such as showing pathogenicity and attaching to marine structures. In addition, since marine structures are constantly in contact with enormous amounts of seawater, the propagation of various marine organisms starting from the attachment of microorganisms is a problem on the surface. The mechanism by which these problems occur is as follows. First, adherent Gram-negative bacteria adsorb to the surface and secrete large amounts of slime-like substances. Subsequently, other microorganisms gather in the slime layer and multiply to form a microorganism coating.
In addition, large organisms gradually grow on this microbial layer, and eventually the large organisms cover the surface.
【0003】従来、こうした水中構造物表面における微
生物の付着増殖に対しては、例えば、塩素ガスや次亜塩
素酸等の殺菌剤の注入したり、有機スズ化合物等を表面
にコーティングする等のように、化学物質を使用して処
理する方法が行われてきた。しかし、これらの方法で
は、使用した化学物質が水中に拡散して残留するので、
残留毒性の問題があった。[0003] Conventionally, such microorganisms adhere to and proliferate on the surface of the underwater structure, for example, by injecting a bactericide such as chlorine gas or hypochlorous acid, or coating the surface with an organotin compound or the like. In recent years, a method of processing using a chemical substance has been performed. However, in these methods, the used chemicals diffuse and remain in the water,
There was a problem of residual toxicity.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、残留毒性
の原因となる化学物質を使用せず、しかも効果的に前記
のような生物汚染を防止することのできる手段を開発す
るべく鋭意研究したところ、初期段階で水中構造物表面
に吸着してくる微生物を次々に電気化学的に殺菌しては
表面から脱離させることにより、微生物の付着増殖を制
御することができることを見出した。本発明は、かかる
知見に基づくものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has made intensive studies to develop means which can effectively prevent such biological contamination without using chemical substances which cause residual toxicity. As a result, it has been found that the microorganisms adsorbed on the surface of the underwater structure in the initial stage are successively electrochemically sterilized and then detached from the surface, whereby the adhesion and growth of the microorganisms can be controlled. The present invention is based on such findings.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、水中
において、(1)導電性基板に+0〜+1.5Vvs.
SCEの正電位を印加することにより、水中の微生物を
前記導電性基板表面に吸着して殺菌する工程と、(2)
前記導電性基板に−0〜−0.4Vvs.SCEの負電
位を印加することにより、前記導電性基板表面に吸着し
ている殺菌された微生物を脱離する工程とを行うことを
特徴とする、水中微生物の制御方法に関する。Accordingly, the present invention provides a method of (1) applying +0 to +1.5 Vvs.
Applying a positive potential of SCE to adsorb and sterilize microorganisms in water on the surface of the conductive substrate; (2)
The conductive substrate may have -0 to -0.4 Vvs. And removing a sterilized microorganism adsorbed on the surface of the conductive substrate by applying a negative potential of SCE .
【0006】本発明方法で用いる導電性基板は、全体が
導電性材料から形成されていてもよいが、少なくともそ
の表面(又は水中に浸漬している一部表面)が導電性で
あればよい。導電性基板の形状は特に制限されるもので
はないが、表面積が広く、水中の微生物を効率良く吸着
して直接接触し、電位を付与することのできるものが好
ましい。本発明方法で用いる導電性基板の好ましい態様
としては、例えば、微生物含有被処理液体中に浸漬させ
るシート状基板あるいは水中構造物や船舶等の水中表面
を前記の導電性基板で構成するものを挙げることができ
る。The conductive substrate used in the method of the present invention may be entirely made of a conductive material, but it is sufficient that at least its surface (or a part of the surface immersed in water) is conductive. The shape of the conductive substrate is not particularly limited, but is preferably a substrate having a large surface area, capable of efficiently adsorbing microorganisms in water, making direct contact, and applying a potential. Preferred embodiments of the conductive substrate used in the method of the present invention include, for example, a sheet-like substrate immersed in a microorganism-containing liquid to be treated or a substrate in which the underwater surface of an underwater structure or ship is composed of the above-described conductive substrate. be able to.
【0007】導電性基板の材質も特に制限されるもので
はないが、シート状基板や水中構造物や船舶等の広い表
面上に導電性表面層を形成することができる良好な可塑
性及び成形性を有することが好ましく、例えば、導電性
材料(例えば、グラファイト、カーボン、白金又は導電
性物質)をバインダーポリマーと混合してそのまま成形
した導電性基板、あるいは導電性材料含有塗料組成物を
用いて水中構造物表面に形成した導電性皮膜が好まし
い。バインダーポリマーとしては、シリコーン樹脂、酢
酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂とポリウレタン樹脂との
混合物、スチレンブタジエンゴム、ウレタン樹脂、クロ
ロプレンゴム、エポキシ樹脂等を挙げることができ、こ
の中ではシリコーン樹脂が好ましい。バインダーポリマ
ーと共に導電性高分子(例えば、ポリアニリン)を添加
して抵抗値を低くすることもできる。[0007] The material of the conductive substrate is not particularly limited, either, but it has good plasticity and moldability capable of forming a conductive surface layer on a wide surface of a sheet-like substrate, an underwater structure, a ship or the like. Preferably, for example, a conductive substrate formed by mixing a conductive material (eg, graphite, carbon, platinum, or a conductive substance) with a binder polymer and molding as it is, or an underwater structure using a conductive material-containing coating composition A conductive film formed on the object surface is preferred. Examples of the binder polymer include a silicone resin, a vinyl acetate resin, a mixture of a vinyl chloride resin and a polyurethane resin, a styrene-butadiene rubber, a urethane resin, a chloroprene rubber, and an epoxy resin. Among them, the silicone resin is preferable. A conductive polymer (for example, polyaniline) can be added together with the binder polymer to lower the resistance value.
【0008】微生物を含む水中において導電性基板に正
電位を印加すると、水中の微生物を基板表面に吸着させ
ることができる。更に、基板に印加されている正電位に
は、基板表面に吸着して接触した微生物を電気化学的に
殺菌する作用がある。即ち、微生物は、正電位によって
基板表面に吸着させられ、表面上で殺菌される。印加す
る正電位は、+0〜+1.5Vvs.SCE、好ましく
は+0.5〜+1.5Vvs.SCEである。印加電位
が+0Vvs.SCE以下だと微生物を基板に吸着させ
て殺菌することができず、+1.5Vvs.SCEを越
えると水や溶解している塩が電気分解して有毒ガスが発
生したり、導電性基板表面に金属が析出したりするので
好ましくない。When a positive potential is applied to a conductive substrate in water containing microorganisms, the microorganisms in water can be adsorbed on the substrate surface. Further, the positive potential applied to the substrate has an action of electrochemically sterilizing microorganisms adsorbed and in contact with the substrate surface. That is, the microorganisms are adsorbed on the substrate surface by the positive potential and are sterilized on the surface. The applied positive potential is between +0 and +1.5 V vs. SCE, preferably +0.5 to +1.5 V vs. SCE. When the applied potential is +0 V vs. If it is below SCE, the microorganisms cannot be adsorbed on the substrate and sterilized, and +1.5 V vs. Exceeding the SCE is undesirable because water and dissolved salts are electrolyzed to generate toxic gases, and metals are deposited on the surface of the conductive substrate.
【0009】導電性基板に正電位を印加することからな
る微生物の吸着殺菌工程は、水中に存在する微生物の濃
度や種類、流速又は温度によっても異なるが、6時間以
下、好ましくは5〜30分間行うのが好ましい。電位印
加時間が6時間よりも長いと、基板上で殺菌された微生
物の上に他の微生物が吸着してしまう。後から吸着した
微生物は導電性基板と直接接触していないので、正電位
による電気化学的殺菌作用を受けることがない。従っ
て、生きたままの微生物が次々に基板表面上に吸着し、
負電位を印加する微生物の脱離工程を実施しても、表面
状の微生物を脱離することができなくなり、基板が汚染
されてしまう。The step of adsorbing and sterilizing microorganisms, which comprises applying a positive potential to the conductive substrate, varies depending on the concentration and type of microorganisms present in the water, the flow rate or the temperature, but is not more than 6 hours, preferably 5 to 30 minutes. It is preferred to do so. If the potential application time is longer than 6 hours, other microorganisms will be adsorbed on the microorganisms sterilized on the substrate. Since the microorganisms adsorbed later are not in direct contact with the conductive substrate, they are not subjected to the electrochemical sterilization action due to the positive potential. Therefore, living microorganisms are successively adsorbed on the substrate surface,
Even if a step of removing microorganisms to which a negative potential is applied is performed, surface microorganisms cannot be removed, and the substrate is contaminated.
【0010】続いて、導電性基板に負電位を印加する
と、基板表面に吸着していた微生物を脱離させることが
できる。印加する負電位は、−0〜−0.4Vvs.S
CE、好ましくは−0.1〜−0.2Vvs.SCEで
ある。印加電位が−0Vvs.SCE以上だと、微生物
を基板から脱離させることができず、−0.4Vvs.
SCEより低いとpHが上昇するので好ましくない。ま
た、負電位を印加することからなる微生物の脱離工程
は、表面に付着している微生物の量や種類によっても異
なるが、30秒〜30分間、好ましくは1分〜5分間行
うのが好ましい。30秒よりも短いと殺菌された微生物
の脱離が充分でなく、次に正電位を印加する微生物の吸
着殺菌工程を行うと、殺菌された微生物の上に他の微生
物が吸着してしまう。また、30分よりも長いと、被処
理液体の効果的な殺菌を行うことができない。Subsequently, when a negative potential is applied to the conductive substrate, microorganisms adsorbed on the substrate surface can be eliminated. The negative potential to be applied is −0 to −0.4 V vs. S
CE, preferably -0.1 to -0.2 V vs. SCE. When the applied potential is −0 V vs. Above SCE, the microorganisms cannot be detached from the substrate, and -0.4 V vs. SCE.
If it is lower than SCE, the pH increases, which is not preferable. The step of removing microorganisms by applying a negative potential varies depending on the amount and type of microorganisms adhering to the surface, but is preferably performed for 30 seconds to 30 minutes, preferably for 1 minute to 5 minutes. . If the time is shorter than 30 seconds, the disinfected microorganisms will not be sufficiently detached, and if the next step of adsorption and disinfection of microorganisms applying a positive potential is performed, other microorganisms will be adsorbed on the disinfected microorganisms. If the time is longer than 30 minutes, the liquid to be treated cannot be effectively sterilized.
【0011】本発明方法においては、前記の微生物の吸
着殺菌工程と脱離工程とを繰り返し実施するのが好まし
い。閉鎖容器中の微生物含有水に対して前記の吸着殺菌
工程と脱離工程とからなるサイクルを繰り返す処理を行
うと、その中に含まれている微生物が次々に基板表面に
吸着され、殺菌されては脱離されるので、最終的には実
質的にすべての微生物を殺菌することができる。また、
海水中の構造物等のような開放系で本発明方法を利用す
る場合には、前記のサイクルを繰り返し実施することに
より、構造物表面を汚染から永続的に防止することがで
きる。In the method of the present invention, it is preferable to repeat the above-mentioned adsorption and sterilization step of microorganisms and desorption step. When performing a process of repeating the cycle consisting of the adsorption sterilization step and the desorption step for the microorganism-containing water in the closed container, the microorganisms contained therein are successively adsorbed on the substrate surface and sterilized. Is eventually eliminated, so that virtually all microorganisms can be finally killed. Also,
When the method of the present invention is used in an open system such as a structure in seawater, the above-described cycle can be repeatedly performed to permanently prevent the structure surface from being contaminated.
【0012】本発明方法においては、導電性基板を作用
極とし、その導電性基板作用極に対して適当な対極、参
照極及びポテンシオスタットを用いて、導電性基板に印
加する電位を制御することが必要である。使用すること
のできる対極、参照極及びポテンシオスタットとして
は、導電性基板表面に、予め定められた電位を印加する
ことができるものであれば特に制限されない。In the method of the present invention, the potential applied to the conductive substrate is controlled by using the conductive substrate as a working electrode and using an appropriate counter electrode, reference electrode and potentiostat for the working electrode of the conductive substrate. It is necessary. The counter electrode, reference electrode and potentiostat that can be used are not particularly limited as long as a predetermined potential can be applied to the surface of the conductive substrate.
【0013】本発明方法によって処理することのできる
水は、微生物を含有する水であれば特に制限されるもの
ではないが、例えば、海水、河川の水、湖沼の水、水道
水又は飲料水である。また、対象となる微生物も、それ
らの水の中に存在する微生物であれば特に制限されるも
のではなく、細菌、糸状菌、酵母、変形菌、藻類又は原
生動物等が含まれる。The water which can be treated by the method of the present invention is not particularly limited as long as it contains microorganisms. Examples of the water include seawater, river water, lake water, tap water and drinking water. is there. The target microorganism is not particularly limited as long as it is a microorganism existing in the water, and includes bacteria, filamentous fungi, yeast, deformed fungi, algae, protozoa, and the like.
【0014】[0014]
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
するが、これらは本発明の範囲を限定するものではな
い。EXAMPLES The present invention will be described below in more detail with reference to examples, but these examples do not limit the scope of the present invention.
【0015】以下の各実施例において、殺菌処理装置と
して図1に示す装置を用いた。この装置において、殺菌
処理槽1にはガラス基板2上に成形された導電性樹脂プ
レート電極3が配置されており、プレート電極3はポテ
ンシオスタット4と連絡している。ポテンシオスタット
4は、コントロール槽5に配置された参照極6及び対極
7とそれぞれ連絡している。殺菌処理槽1とコントロー
ル槽5とは、塩橋8によって連絡しており、殺菌処理槽
1の底部には攪拌装置9及び攪拌棒10が配置されてい
る。導電性樹脂プレート電極3としては、シリコーン樹
脂にグラファイト(Fluka 社)50重量%を添加した材
料を、ガラス基板2上にプレート状(26mm×26mm×
1.5mm)に成形したものを用い、対極7には白金、そ
して参照極6には飽和甘コウ電極(SCE)を用いた。
また、この装置により、殺菌処理槽1内の被処理水11
に含まれる微生物12を殺菌する。In the following examples, the apparatus shown in FIG. 1 was used as a sterilization apparatus. In this apparatus, a conductive resin plate electrode 3 formed on a glass substrate 2 is disposed in a sterilization tank 1, and the plate electrode 3 is in communication with a potentiostat 4. The potentiostat 4 is in communication with the reference electrode 6 and the counter electrode 7 arranged in the control tank 5, respectively. The sterilization tank 1 and the control tank 5 are connected by a salt bridge 8, and a stirrer 9 and a stirring rod 10 are arranged at the bottom of the sterilization tank 1. As the conductive resin plate electrode 3, a material obtained by adding 50% by weight of graphite (Fluka) to a silicone resin is formed on a glass substrate 2 in a plate shape (26 mm × 26 mm ×
The counter electrode 7 was made of platinum, and the reference electrode 6 was made of a saturated sweet potato electrode (SCE).
In addition, by this apparatus, the water 11 to be treated in the sterilization tank 1 is treated.
The microorganisms 12 contained in are sterilized.
【0016】実施例1:付与電位が海水に与える影響 図1に示す装置を用いて付与電位が海水に与える影響を
調べた。三浦海岸で採取した海水(pH8.0)50ml
を殺菌処理槽1に入れ、350rpmで攪拌しながらプ
レート電極3に正電位を30分間室温にて印加し、電流
密度、残留塩素濃度及びpHの変化を測定した。測定結
果を示す図2から明らかなように、1.6Vvs.SC
E以下の電位では残留塩素(図2の▲)は測定されなか
った。更に、−0.4V〜+1.5Vvs.SCEの範
囲ではpH変化(図2の■)が認められなかった。従っ
て、−0.4V〜+1.5Vvs.SCEの範囲では塩
素やpH変化による殺菌は起こらない。Example 1 Effect of Applied Potential on Seawater Using the apparatus shown in FIG. 1, the effect of applied potential on seawater was examined. 50ml of seawater (pH 8.0) collected from Miura Beach
Was placed in the sterilization tank 1 and a positive potential was applied to the plate electrode 3 for 30 minutes at room temperature while stirring at 350 rpm, and changes in current density, residual chlorine concentration and pH were measured. As apparent from FIG. 2 showing the measurement results, 1.6 V vs. 1.6 V. SC
At the potential below E, no residual chlorine (▲ in FIG. 2) was measured. Furthermore, from -0.4 V to +1.5 V vs. No pH change (■ in FIG. 2) was observed in the SCE range. Therefore, from -0.4 V to +1.5 V vs. Sterilization by chlorine or pH change does not occur in the SCE range.
【0017】実施例2:プレート電極の調製 海洋付着細菌ビブリオ・アルギノリチクス(Vibrio alg
inolyticus:ATCC 17749 )を、マリンブロス(Marine b
roth) 2216 (DIFCO Laboratory社)中で25℃にて1
0時間好気的に培養した。培養後の菌体を遠心集菌(1
0分間;2000g )した後、滅菌した海水でよく洗浄
した。続いて、ヘマサイトメーターを用いて105 cell
s/mlの試料水を調製した。この試料水150mlにプレー
ト電極3を浸漬し、電位を印加しないで350rpmで
穏やかに攪拌しながら90分間放置し、プレート電極3
の表面に充分菌体を吸着させた。滅菌した海水でこのプ
レート電極3を洗浄して表面に吸着していない菌体を除
去し、菌体付着プレート電極3を調製した。Example 2 Preparation of Plate Electrode Vibrio alginolytics (Vibrio alg)
inolyticus: ATCC 17749), marine broth (Marine b
roth) 1 at 25 ° C in 2216 (DIFCO Laboratory)
The cells were cultured aerobically for 0 hours. The cells after culturing are collected by centrifugation (1
(0 min; 2000 g), and then washed well with sterilized seawater. Subsequently, using a hemacytometer, 10 5 cells
Sample water of s / ml was prepared. The plate electrode 3 is immersed in 150 ml of the sample water, and left for 90 minutes with gentle stirring at 350 rpm without applying a potential.
The cells were sufficiently adsorbed on the surface of. The plate electrode 3 was washed with sterilized seawater to remove cells that had not been adsorbed on the surface, thereby preparing a plate electrode 3 to which cells were attached.
【0018】実施例3:負電位印加による脱離 滅菌した海水(pH8.0)150mlを入れてある殺菌
処理槽1に、前記の菌体付着プレート電極3(菌体付着
量:8.0×104 CFU/cm2 )を挿入し、350r
pmで穏やかに攪拌しながら−0.4Vvs.SCE〜
+0.4Vvs.SCEの電位を印加した。10分間電
位を印加した後、プレート電極3を殺菌処理槽1より取
り出した。殺菌処理槽1内の残留海水中に存在する菌体
(電位印加中にプレート電極3から脱離した菌体)をピ
ペッティングにより回収し、コロニー計数法により生菌
数を測定した。この測定結果を、電極単位面積当たりか
ら脱離した生菌体数として図3に示す。+0.4〜0V
vs.SCEの範囲では殺菌処理槽1の残留海水中から
約5.0×104 CFU/cm2 の菌体が回収されたが、
−0.4〜0Vvs.SCEの範囲では電位を低下させ
るのに従って回収される菌体が増加し、−0.2Vv
s.SCEでは6.3×104 CFU/cm2 の菌体、そ
して−0.4Vvs.SCEでは7.2×104 CFU
/cm2 の菌体が回収された。Example 3 Desorption by Applying Negative Potential The above-mentioned cell-adhering plate electrode 3 (cell adhering amount: 8.0 ×) was placed in a sterilization tank 1 containing 150 ml of sterilized seawater (pH 8.0). 10 4 CFU / cm 2 ) and insert 350r
-0.4 Vvs. SCE ~
+ 0.4Vvs. SCE potential was applied. After applying a potential for 10 minutes, the plate electrode 3 was taken out of the sterilization tank 1. Microorganisms (microorganisms detached from the plate electrode 3 during potential application) in the residual seawater in the sterilization tank 1 were collected by pipetting, and the number of viable microbes was measured by the colony counting method. This measurement result is shown in FIG. 3 as the number of viable cells detached from the electrode unit area. + 0.4-0V
vs. In the range of SCE, about 5.0 × 10 4 CFU / cm 2 of cells were recovered from the residual seawater in the sterilization tank 1.
−0.4 to 0 V vs. In the range of SCE, the number of cells recovered increases as the potential is lowered, and -0.2 Vv
s. In SCE, 6.3 × 10 4 CFU / cm 2 cells and -0.4 V vs. 7.2 × 10 4 CFU in SCE
/ Cm 2 cells were recovered.
【0019】実施例4:正電位印加による殺菌 滅菌した海水(pH8.0)150mlを入れてある殺菌
処理槽1に、前記の菌体付着プレート電極3(菌体付着
量:5.6×103 CFU/cm2 )を挿入し、350r
pmで穏やかに攪拌しながら0Vvs.SCE〜+1.
5Vvs.SCEの電位を10分間印加した。正電位の
印加処理後、−0.4Vvs.SCEの電位を2分間印
加してプレート電極3から菌体を脱離させ、プレート電
極3を殺菌処理槽1より取り出し、殺菌処理槽1内の残
留海水中に存在する菌体(電位印加中にプレート電極3
から脱離した菌体)をピペッティングにより回収し、コ
ロニー計数法により生菌数を測定した。この測定結果
を、電極単位面積当たりから脱離した生菌体数として図
4に示す。印加電位を上昇させるのに従って回収される
生菌体数が減少した。即ち、0Vvs.SCEでは約
1.8×103 CFU/cm2 の菌体が回収されたが、+
1.0Vvs.SCEでは約1.3×103 CFU/cm
2 の菌体、そして+1.5Vvs.SCEでは約0.2
×103 CFU/cm2 の菌体が回収された。Example 4: Sterilization by application of positive potential The above-mentioned cell-adhered plate electrode 3 (cell-adhered amount: 5.6 × 10 5) was placed in a sterilization tank 1 containing 150 ml of sterilized seawater (pH 8.0). 3 CFU / cm 2 ) and 350r
pm with gentle stirring at 0 V. SCE- + 1.
5Vvs. An SCE potential was applied for 10 minutes. After the application of the positive potential, −0.4 V vs. The SCE potential is applied for 2 minutes to detach the cells from the plate electrode 3, the plate electrode 3 is taken out of the sterilization tank 1, and the cells present in the residual seawater in the sterilization tank 1 (during the potential application). Plate electrode 3
Was removed by pipetting, and the number of viable cells was measured by a colony counting method. The measurement results are shown in FIG. 4 as the number of viable cells detached from the electrode unit area. The number of viable cells recovered decreased as the applied potential was increased. That is, 0Vvs. In SCE, about 1.8 × 10 3 CFU / cm 2 of cells were recovered.
1.0Vvs. About 1.3 × 10 3 CFU / cm for SCE
2 cells and +1.5 V vs. About 0.2 for SCE
× 10 3 CFU / cm 2 cells were recovered.
【0020】実施例5:正電位印加時間の影響 滅菌した海水(pH8.0)150mlを入れてある殺菌
処理槽1に、菌体付着プレート電極3(菌体付着量:
5.6×103 CFU/cm2 )を挿入し、350rpm
で穏やかに攪拌しながら+1.5Vvs.SCEの電位
を1分間、5分間、10分間及び30分間印加した後、
それぞれ−0.4Vvs.SCEの電位を2分間印加し
てプレート電極3から菌体を脱離させ、プレート電極3
を殺菌処理槽1より取り出し、殺菌処理槽1内の残留海
水中に存在する菌体(電位印加中にプレート電極3から
脱離した菌体)をピペッティングにより回収し、コロニ
ー計数法により生菌数を測定した。この測定結果を、電
極単位面積当たりから脱離した生菌体数として図5に示
す。1分後には約2.3×103 CFU/cm2 、5分後
には約1.0×103 CFU/cm2 まで低下した。Example 5: Influence of positive potential application time In a sterilization tank 1 containing 150 ml of sterilized seawater (pH 8.0), a cell adhesion plate electrode 3 (cell adhesion amount:
5.6 × 10 3 CFU / cm 2 ) and 350 rpm
+1.5 V vs. with gentle stirring. After applying the SCE potential for 1 minute, 5 minutes, 10 minutes and 30 minutes,
Each of -0.4 V vs. The cells are detached from the plate electrode 3 by applying a potential of SCE for 2 minutes.
Is removed from the sterilization tank 1 and the cells present in the residual seawater in the sterilization tank 1 (cells detached from the plate electrode 3 during potential application) are collected by pipetting, and the viable cells are collected by the colony counting method. The number was measured. The measurement results are shown in FIG. 5 as the number of viable cells detached from the electrode unit area. After 1 minute, it decreased to about 2.3 × 10 3 CFU / cm 2 and after 5 minutes to about 1.0 × 10 3 CFU / cm 2 .
【0021】 実施例6:菌体の吸着・殺菌及び脱離処理及び比較例 ヘマサイトメーターを用いて1.0×103 cells/mlに
調整した海水(pH8.0)50mlを入れてある殺菌処
理槽1に、菌体が付着していないプレート電極3を挿入
し、350rpmで穏やかに攪拌しながら (1)+1.0Vvs.SCEの正電位を10分間印加
する吸着・殺菌工程、及び (2)−0.2Vvs.SCEの負電位を2分間印加す
る脱離工程 からなる処理サイクルを繰り返し実施し、1ml中の生菌
体数をコロニー計測法によって計測した。結果を示す図
6において、前記の処理サイクルを繰り返し実施した場
合を■で、電位を一切印加しなかった場合(対照)を●
でプロットした。対照では、1時間後に1.1×103
cells /ml、6時間後に1.2×103 cells /ml、1
0時間後に5.0×103 cells /ml、そして12時間
に9.3×103 cells /mlまで菌体が増加した。一
方、正電位と負電位とを交互に印加する前記の処理サイ
クルを実施した場合には、6時間以後は生菌が認められ
なくなり、電気化学的殺菌が効率よく行われたことが分
かる。Example 6: Adsorption / sterilization / desorption treatment of bacterial cells and comparative example Sterilization containing 50 ml of seawater (pH 8.0) adjusted to 1.0 × 10 3 cells / ml using a hemacytometer. The plate electrode 3 to which no cells were attached was inserted into the treatment tank 1, and (1) +1.0 V vs. 1.0 V with gentle stirring at 350 rpm. An adsorption / sterilization step of applying a positive potential of SCE for 10 minutes, and (2) -0.2 V vs. SCE. A treatment cycle consisting of a detachment step of applying a negative potential of SCE for 2 minutes was repeatedly performed, and the number of viable cells in 1 ml was counted by a colony counting method. In FIG. 6 showing the results, the case where the above-mentioned treatment cycle was repeatedly carried out is indicated by Δ, and the case where no potential is applied (control) is indicated by ●
Plotted. In the control, 1.1 × 10 3 after 1 hour
cells / ml, 1.2 × 10 3 cells / ml after 6 hours, 1
At 0 hours, the cells increased to 5.0 × 10 3 cells / ml and at 12 hours to 9.3 × 10 3 cells / ml. On the other hand, when the above-described treatment cycle in which the positive potential and the negative potential were alternately applied was performed, no viable bacteria were observed after 6 hours, indicating that the electrochemical sterilization was performed efficiently.
【0022】また、比較例として、+1.0Vvs.S
CEの正電位又は−0.2Vvs.SCEの負電位をず
っと印加し続けて同様に処理した。結果を示す図7にお
いて、+1.0Vvs.SCEの正電位をずっと印加し
続けた場合(1時間後に1.3×103 cells /ml、6
時間後に2.0×103 cells /ml、10時間後に7.
0×103 cells /ml、そして12時間に12.4×1
03cells /mlまで菌体が増加)を▲で、−0.2Vv
s.SCEの負電位をずっと印加し続けた場合(1時間
後に1.4×103 cells /ml、6時間後に1.6×1
03 cells /ml、10時間後に5.6×103 cells /
ml、そして12時間に11.8×103 cells /mlまで
菌体が増加)を■で、そして電位を一切印加しなかった
場合(対照)を●でプロットした。As a comparative example, +1.0 Vvs. S
CE positive potential or -0.2 V vs. The same treatment was performed by continuously applying the negative potential of SCE. In FIG. 7 showing the results, +1.0 Vvs. When the positive potential of SCE is continuously applied (after 1 hour, 1.3 × 10 3 cells / ml, 6
6. 2.0 × 10 3 cells / ml after 10 hours 7.
0 × 10 3 cells / ml, and 12.4 × 1 in 12 hours
(Cells increase to 0 3 cells / ml)
s. When the negative potential of SCE is continuously applied (1.4 × 10 3 cells / ml after 1 hour, 1.6 × 1 after 6 hours)
0 3 cells / ml, 5.6 × 10 3 cells / after 10 hours
ml, and the cells increased to 11.8 × 10 3 cells / ml in 12 hours), and plotted with ■, and when no potential was applied (control), plotted with ●.
【0023】参考例:導電性プレート電極材料の検討 シリコーン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、塩化
ビニルとポリウレタン樹脂との混合物、スチレンプタジ
エンゴム、ウレタン樹脂、クロロプレンゴム、エポキシ
樹脂に、それぞれグラファイト(Fluka社)を、4
9重量%、64重量%、59重量%、63重量%、70
重量%、60重量%、及び46重量%混合し、ガラス基
板上にプレート状に成形し、カーボンファイバーをリー
ド線として電極とした。この電極表面とリード線との二
点間の抵抗値を測定したところ、20〜50Ω程度の低
い抵抗値を示した。なお、フェリシアナイドのサイクリ
ックボルタメトリー測定を行ったところ、シリコーン樹
脂とクロロプレンゴムを用いた場合には、その酸化還元
ピークが確認できた。Reference Example: Examination of conductive plate electrode material Silicone resin, ethylene vinyl acetate copolymer resin, a mixture of vinyl chloride and polyurethane resin, styrene butadiene rubber, urethane resin, chloroprene rubber, and epoxy resin were each made of graphite ( Fluka)
9 wt%, 64 wt%, 59 wt%, 63 wt%, 70 wt%
By weight, 60% by weight, and 46% by weight were mixed and formed into a plate shape on a glass substrate, and the carbon fiber was used as a lead wire to form an electrode. When a resistance value between two points between the electrode surface and the lead wire was measured, a low resistance value of about 20 to 50Ω was shown. In addition, when cyclic voltammetry measurement of ferricyanide was performed, when a silicone resin and chloroprene rubber were used, the oxidation-reduction peak was confirmed.
【0024】次に、シリコーン樹脂をバインダーポリマ
ーとして用いたプレート電極のグラファイト含有率に対
する抵抗値を測定したところ、グラファイト含有率が3
5重量%、42重量%及び50重量%と増加していくに
つれて、抵抗値がそれぞれ、160Ω、42Ω及び11
Ωと減少していくことがわかった。また含有率が、50
重量%以上で約11Ωとほぼ一定の抵抗値を示した。ま
た、ここに電導性高分子であるポリアニリン(精製アニ
リンを1N−HCl中で過硫酸アンモニウムを酸化剤と
して─5℃にて一晩攪拌して調製)を添加したところ抵
抗値がさらに減少することがわかった。Next, the resistance value of the plate electrode using a silicone resin as a binder polymer with respect to the graphite content was measured.
As the weight increases to 5%, 42% and 50% by weight, the resistance values become 160Ω, 42Ω and 11%, respectively.
It turned out that it decreases with Ω. The content rate is 50
It showed a substantially constant resistance value of about 11 Ω at weight% or more. Further, when a conductive polymer polyaniline (prepared by stirring purified aniline in 1N-HCl with ammonium persulfate as an oxidizing agent at ─5 ° C. overnight) was added thereto, the resistance value was further decreased. all right.
【0025】[0025]
【発明の効果】本発明方法によれば、残留毒性の原因と
なる化学物質を使用する従来法とは異なり、水質汚染を
起こさないクリーンな電気化学的方法によって水中の微
生物を殺菌することができ、しかも高電圧を用いる非常
に過酷な従来の電極殺菌方法等とも異なる緩和な条件下
で、効果的に生物汚染を防止することができる。According to the method of the present invention, unlike the conventional method using a chemical substance causing residual toxicity, microorganisms in water can be sterilized by a clean electrochemical method which does not cause water pollution. In addition, biological pollution can be effectively prevented under mild conditions different from the very severe conventional electrode sterilization method using a high voltage.
【図1】本発明方法を実施するための装置を模式的に示
す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view schematically showing an apparatus for carrying out the method of the present invention.
【図2】海水に電位を印加した場合の効果を示すグラフ
である。FIG. 2 is a graph showing an effect when a potential is applied to seawater.
【図3】正電位及び負電位が微生物に与える効果を示す
グラフである。FIG. 3 is a graph showing the effects of positive and negative potentials on microorganisms.
【図4】正電位が微生物に与える効果を示すグラフであ
る。FIG. 4 is a graph showing the effect of positive potential on microorganisms.
【図5】正電位を長時間印加した場合の効果を示すグラ
フである。FIG. 5 is a graph showing an effect when a positive potential is applied for a long time.
【図6】正電位及び負電位を交互に印加する処理を実施
した場合の効果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing an effect when a process of alternately applying a positive potential and a negative potential is performed.
【図7】一定の正電位又は負電位を印加し続ける処理を
実施した場合の効果を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing an effect when a process of continuously applying a constant positive potential or a negative potential is performed.
【符号の説明】 1 殺菌処理槽 2 ガラス基板 3 導電性樹脂プレート電極 4 ポテンシオスタット 5 コントロール槽 6 対極 7 参照極 8 塩橋 9 攪拌装置 10 攪拌棒 11 被処理水 12 微生物[Explanation of Signs] 1 sterilization tank 2 glass substrate 3 conductive resin plate electrode 4 potentiostat 5 control tank 6 counter electrode 7 reference electrode 8 salt bridge 9 stirrer 10 stirrer rod 11 water to be treated 12 microorganism
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−106492(JP,A) 特開 平3−224686(JP,A) 松永 是,”微生物の電気制菌”,ケ ミカルエンジニヤリング,株式会社化学 工業社,1990年12月1日,第35巻,第12 号,p.35−40 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/46 - 1/48 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (56) References JP-A-3-106492 (JP, A) JP-A-3-224686 (JP, A) Matsunaga, S., “Electrostatic control of microorganisms”, Chemical engineering, Chemical Industry Co., Ltd., December 1, 1990, Vol. 35, No. 12, p. 35-40 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C02F 1/46-1/48
Claims (1)
1.5Vvs.SCEの正電位を印加することにより、
水中の微生物を前記導電性基板表面に吸着して殺菌する
工程と、前記導電性基板に−0〜−0.4Vvs.SC
Eの負電位を印加することにより、前記導電性基板表面
に吸着している殺菌された微生物を脱離する工程とを行
うことを特徴とする、水中微生物の制御方法。Claims: 1. In water, a conductive substrate has +0 to +
1.5Vvs. By applying the positive potential of SCE ,
Adsorbing and sterilizing microorganisms in water on the surface of the conductive substrate ; SC
Removing the sterilized microorganism adsorbed on the surface of the conductive substrate by applying a negative potential of E to the underwater microorganism.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP03141341A JP3105024B2 (en) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | How to control microbes in water |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03141341A JP3105024B2 (en) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | How to control microbes in water |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04341392A JPH04341392A (en) | 1992-11-27 |
JP3105024B2 true JP3105024B2 (en) | 2000-10-30 |
Family
ID=15289710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP03141341A Expired - Lifetime JP3105024B2 (en) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | How to control microbes in water |
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Families Citing this family (5)
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JP5737674B2 (en) * | 2011-01-21 | 2015-06-17 | 国立研究開発法人海洋研究開発機構 | Method for immobilizing and preparing live microorganisms |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP03141341A patent/JP3105024B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
松永 是,"微生物の電気制菌",ケミカルエンジニヤリング,株式会社化学工業社,1990年12月1日,第35巻,第12号,p.35−40 |
Also Published As
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JPH04341392A (en) | 1992-11-27 |
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