JP5531266B2 - Virus adsorption method - Google Patents
Virus adsorption method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5531266B2 JP5531266B2 JP2011201592A JP2011201592A JP5531266B2 JP 5531266 B2 JP5531266 B2 JP 5531266B2 JP 2011201592 A JP2011201592 A JP 2011201592A JP 2011201592 A JP2011201592 A JP 2011201592A JP 5531266 B2 JP5531266 B2 JP 5531266B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbide
- virus
- adsorbent
- adsorption
- carbonization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 241000700605 Viruses Species 0.000 title claims description 53
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 241001263478 Norovirus Species 0.000 claims description 48
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 45
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 42
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 37
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 33
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 33
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 32
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 32
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 12
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 3
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 claims 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 56
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 31
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 description 18
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 16
- 241000219492 Quercus Species 0.000 description 14
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 14
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 12
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 241000237502 Ostreidae Species 0.000 description 8
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 8
- 235000020636 oyster Nutrition 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 7
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 5
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 5
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 5
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 5
- 206010012735 Diarrhoea Diseases 0.000 description 4
- 239000002156 adsorbate Substances 0.000 description 4
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 4
- 241001453450 Carya illinoinensis Species 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 241000218645 Cedrus Species 0.000 description 2
- 241000701076 Macacine alphaherpesvirus 1 Species 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 235000009025 Carya illinoensis Nutrition 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 206010016952 Food poisoning Diseases 0.000 description 1
- 208000019331 Foodborne disease Diseases 0.000 description 1
- 241000758791 Juglandaceae Species 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010806 PrimeScriptTM RT Reagent kit Methods 0.000 description 1
- 238000002123 RNA extraction Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 108020000999 Viral RNA Proteins 0.000 description 1
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 238000009360 aquaculture Methods 0.000 description 1
- 244000144974 aquaculture Species 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000000968 intestinal effect Effects 0.000 description 1
- 210000004347 intestinal mucosa Anatomy 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014571 nuts Nutrition 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000192 social effect Effects 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 210000004916 vomit Anatomy 0.000 description 1
- 230000008673 vomiting Effects 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
Description
本発明は、マイナスの電荷をもつ微小なウイルスに有用な吸着剤を用いたウイルスの吸着方法に関する。 The present invention relates to a virus adsorption method using an adsorbent useful for a minute virus having a negative charge .
近年、岩手県沿岸部をはじめカキ等の二枚貝の養殖が盛んに行われているが、病原微生物ノロウイルス（以下「ＮＶ」とも表記する）による汚染がしばしば問題となることがある。ノロウイルスは、感染者の小腸上皮で増殖し、便、嘔吐物として排泄され汚水処理施設へ流入する。流入したノロウイルスの多くは汚水処理施設の処理工程中に除去されるが、除去されなかった一部のノロウイルスは放流水中に排出され、その結果、河川、海域を汚染し、カキ等二枚貝のＮＶ汚染の原因となると言われている。カキのＮＶ汚染は、カキ養殖業にとって大きなダメージとなることから、「汚染対策」が早急に求められ、具体的には汚水処理におけるノロウイルスの低減化が強く望まれている。 In recent years, bivalves such as oysters have been actively cultivated in the coastal area of Iwate Prefecture, but contamination by pathogenic microorganisms, norovirus (hereinafter also referred to as “NV”), is often problematic. Norovirus grows in the intestinal epithelium of infected people and is excreted as feces and vomit and flows into sewage treatment facilities. Most of the inflowed norovirus is removed during the treatment process of the sewage treatment facility, but some of the norovirus that has not been removed is discharged into the effluent water, resulting in pollution of rivers and sea areas, and NV contamination of bivalves such as oysters. It is said that it causes. NV contamination of oysters causes great damage to the oyster aquaculture industry, so “contamination countermeasures” are urgently required. Specifically, reduction of norovirus in sewage treatment is strongly desired.
そこで、例えば、ノロウイルスを活性炭等の炭化物からなる吸着剤に吸着することが考えられる。また、従来、ウイルスの吸着剤としては、例えば、特開２００７−１９０５４１号公報（特許文献１）に掲載されているものが知られている。これは、クルミ科に属するペカン類植物の種子殻を炭化させて得られる炭化物で、ペカンナッツ殻炭化物のもつ独特の微細立体空隙構造により、ウイルスを収容して失活させるものである。 Therefore, for example, it is conceivable to adsorb norovirus to an adsorbent made of a carbide such as activated carbon. Conventionally, as a virus adsorbent, for example, those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-190541 (Patent Document 1) are known. This is a carbide obtained by carbonizing the seed shell of a pecan plant belonging to the walnut family, and contains and inactivates viruses due to the unique fine three-dimensional void structure of the pecan nut shell carbide.
しかしながら、活性炭は水溶液中ではマイナスに帯電しており、カチオン性の物質の吸着には有利であるが、アニオン性の物質はほとんど吸着しない。一方、ノロウイルスは、マイナスの電荷をもつので、活性炭にノロウイルスを吸着させるようにしても、両者が電気的に反発することから、活性炭等の通常の炭化物には吸着しにくいという問題があった（図１の従来の炭化物参照）。
また、特許文献１記載の吸着剤も、通常の活性炭と同様に、マイナスに帯電していると考えられ、物理的吸着に帰するので、ノロウイルスのようにマイナスの電荷をもつウイルスには不向きである。更に、この吸着剤は、ペカン類植物の種子殻を炭化させて得られる特殊なものなので、入手が容易でなく高価になっているという問題もある。
However, activated carbon is negatively charged in an aqueous solution, which is advantageous for adsorption of cationic substances, but hardly adsorbs anionic substances. On the other hand, since norovirus has a negative charge, even if it is made to adsorb norovirus on activated carbon, both of them repel electrically, so there is a problem that it is difficult to adsorb on ordinary carbides such as activated carbon ( (See conventional carbide in FIG. 1).
Further, the adsorbent described in Patent Document 1 is also considered to be negatively charged like ordinary activated carbon, and is attributed to physical adsorption, so it is not suitable for viruses having a negative charge such as Norovirus. is there. Furthermore, since this adsorbent is a special one obtained by carbonizing the seed shell of a pecan plant, there is also a problem that it is not easily available and is expensive.
本発明は上記の点に鑑みて為されたもので、入手し易い普通の炭化物でも、マイナスに帯電したウイルスを容易に吸着できるようにした吸着剤を用い、ノロウイルスのようにマイナスの電荷をもつウイルスに有用なウイルスの吸着方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, even in an easy ordinary carbide to obtain, using an adsorbent which is adapted charged virus negatively readily adsorb negatively charged as Bruno B virus It is an object of the present invention to provide a method for adsorbing a virus that is useful for a virus having a phenotype.
本願発明者らは、従来からある黒炭に着目し、その表面電荷をカチオン化するための炭化技術について研究開発を行い、発明を完成させた。
即ち、このような目的を達成するための本発明のウイルスの吸着方法は、原材料を炭化させた炭化物で構成される吸着剤を用いてウイルスを吸着するウイルスの吸着方法であって、用いる吸着剤において、炭化物は、水分の存在下で表面電荷がプラスになる構成としている。
The inventors of the present application paid attention to conventional black charcoal, researched and developed carbonization technology for cationizing the surface charge, and completed the invention.
That is, the virus adsorption method of the present invention for achieving such an object is a virus adsorption method in which a virus is adsorbed using an adsorbent composed of a carbonized material, and the adsorbent used The carbide is configured such that the surface charge is positive in the presence of moisture.
原材料としては、スギ、ナラなどの木質系素材の他にトウモロコシの芯、茎、パルプなどのバイオマスや、上記に関連した産業廃棄物を原料としても良い。 As raw materials, in addition to woody materials such as cedar and oak, biomass such as corn core, stem, and pulp, and industrial waste related to the above may be used as raw materials.
これにより、図１の吸着原理に示すように、本発明のウイルスの吸着方法において、吸着剤Ｓに、水分の存在下で、マイナスに帯電してマイナスの電荷をもつ被吸着物としてのウイルスＶを作用させると、吸着剤Ｓである炭化物Ｔは表面電荷がプラスになっているので、両者が電気的に引き合うことから、被吸着物が吸着剤Ｓに吸着されていく。そして、吸着剤Ｓは炭化物Ｔなので、その比表面積が極めて大きいことから、一旦収容された被吸着物が離脱しにくくなる。特に、被吸着物がノロウイルスのようにマイナスの電荷をもつウイルスＶにおいては、吸着剤ＳがウイルスＶを確実に吸着して補足するので、極めて有用になる。 Thus, as shown in adsorption principle of FIG 1, in the method for adsorbing a virus of the invention, the adsorbent S, in the presence of moisture, viruses as adsorbate having a charge of minus negatively charged When V is applied, since the surface charge of the carbide T, which is the adsorbent S, is positive, both of them attract each other electrically, so that the adsorbent is adsorbed by the adsorbent S. And since the adsorbent S is the carbide T, since the specific surface area is very large, it becomes difficult for the to-be-adsorbed object once accommodated to separate. In particular, in the virus V having a negative charge such as a norovirus, the adsorbent S reliably adsorbs and captures the virus V and is extremely useful.
そして、必要に応じ、上記炭化物は、金属イオンを付着させた原材料を炭化させたものである構成としている。この炭化により、水分の存在下でイオン化する例えば金属酸化物等の金属化合物が炭化物の表面に結合あるいは付着して生成される。このため、予め、原材料に金属イオンを付着させてから炭化するので、炭化物に後から金属化合物を付着させる場合に比較して、金属化合物を炭化物に良く分散させることができる。また、金属イオンを付着させてから炭化するので、金属化合物を確実に付着させることができ、炭化物の表面電荷を確実にプラスにすることができるようになる。 And the said carbide | carbonized_material is set as the structure which carbonized the raw material which adhered the metal ion as needed. By this carbonization, a metal compound such as a metal oxide that ionizes in the presence of moisture is generated by bonding or adhering to the surface of the carbide. For this reason, since it carbonizes after making a metal ion adhere to a raw material beforehand, compared with the case where a metal compound is made to adhere to a carbide | carbonized_material later, a metal compound can be disperse | distributed to a carbide | carbonized_material well. Further, since carbonization is performed after the metal ions are attached, the metal compound can be reliably attached, and the surface charge of the carbide can be positively ensured.
ここで示した、金属としては、主にアルミニウム、鉄、ニッケル、亜鉛等の少なくとも１以上から選択される。 The metal shown here is mainly selected from at least one of aluminum, iron, nickel, zinc and the like.
また、必要に応じ、上記金属イオンの付着を、該金属イオンを有する金属塩の水溶液に原材料を浸漬することにより行う構成としている。金属塩は、例えば、硫酸塩、塩化物塩、硝酸塩，酢酸塩等から選択される少なくとも１以上をいう。
すなわち金属塩の水溶液に原材料を浸漬し、金属イオンを炭化材料に付着させることで吸着素材を作り、それらを炭化する。浸漬するだけで金属イオンを付着させることができるので、製造が容易になる。
If necessary, the metal ions are attached by immersing the raw material in an aqueous solution of a metal salt having the metal ions. A metal salt means at least 1 or more selected from a sulfate, a chloride salt, nitrate, acetate etc., for example.
That is, the raw material is immersed in an aqueous solution of a metal salt, and metal ions are attached to the carbonized material to create an adsorbing material, which is carbonized. Since metal ions can be attached only by immersing, manufacturing is facilitated.
特に木質系素材を原材料にする場合、上記金属塩は、鉄塩であることが効果的である。すなわち鉄イオンは木質系素材のおもにセルロースの水酸基と配位しやすい特性があることから、木質系素材に吸着させる金属イオンとしては有利である。また、この鉄が多く含まれていることは炭化する場合においても、および炭化物にとっても非常に効果的に働く。その理由として、炭化時に鉄は触媒として働くため、炭化物の炭化が進みやすくなり、結果的に結晶性の高い、比表面積の多い炭化物が得られるからである。さらには炭化物に鉄が多く含まれることで、炭化物表面の電荷が正となり、負の吸着物質を吸着しやすくなるからである。すなわちこの表面電荷が正になる構造は本特許で提案している吸着素材の基本構造にあたる。 In particular, when a wooden material is used as a raw material, it is effective that the metal salt is an iron salt. In other words, iron ions are advantageous as metal ions that are adsorbed to a woody material because they tend to coordinate with the hydroxyl group of cellulose mainly in the woody material. In addition, the fact that a large amount of iron is contained works very effectively both in the case of carbonization and for carbides. This is because iron acts as a catalyst during carbonization, so that the carbonization of the carbide easily proceeds, and as a result, a carbide with high crystallinity and a large specific surface area can be obtained. Furthermore, because the carbide contains a large amount of iron, the charge on the surface of the carbide becomes positive and it becomes easy to adsorb a negative adsorbent. That is, the structure in which the surface charge is positive corresponds to the basic structure of the adsorbing material proposed in this patent.
更に、必要に応じ、上記原材料として、トウモロコシの廃棄物を用いた構成としている。主に、コーンコブ（トウモロコシの穂軸、以下「ＣＣ」と表記もする）及び／またはコーンストーク（トウモロコシの茎、以下「ＣＳ」とも表記する）が用いられるが、これらは木材に比較して、多孔質であり、また、鉄分の含有率が高いことから、炭化物表面がプラスに帯電しやすく、アニオン性物質の吸着効率が高くなる。また、硫酸鉄水溶液で処理した場合、鉄（Ｆｅ）の担持量は、木材に比較して、コーンコブ及びコーンストーク共に高く、さらにコーンコブはコーンストークに比較してもとりわけ高く、得られた炭化物の表面電荷がよりプラスになることから、負の電荷をもつ被吸着物、たとえばノロウイルスのような物質の吸着には効果的である。また、コーンコブやコーンストークは農業廃棄物として大量に得られ、入手し易いことも吸着剤としての材料として有利である。 Furthermore, if necessary, corn waste is used as the raw material. Corn cob (corn cob, hereinafter also referred to as “CC”) and / or corn stalk (corn stalk, hereinafter also referred to as “CS”) are used. Since it is porous and has a high iron content, the surface of the carbide tends to be positively charged, and the adsorption efficiency of the anionic substance is increased. In addition, when treated with an iron sulfate aqueous solution, the amount of iron (Fe) supported is higher for both corn cob and corn stalk than for wood, and corn cob is particularly higher than for corn stalk. Since the surface charge becomes more positive, it is effective for adsorption of an object to be adsorbed having a negative charge, such as a substance such as Norovirus. Further, corn cob and corn stalk are obtained in large quantities as agricultural waste and are easily available, which is advantageous as a material for the adsorbent.
更に、必要に応じ、上記原材料の炭化を無酸素下で行うとともに、炭化温度を６００℃〜１２００℃にした構成としている。望ましくは、７００℃〜１１００℃、より望ましくは、８００℃〜１０００℃である。この温度範囲で、吸着性能の高い炭化物が得られる。また、金属化合物の生成効率が向上させられる。 Furthermore, if necessary, the raw material is carbonized in the absence of oxygen, and the carbonization temperature is set to 600 ° C to 1200 ° C. The temperature is desirably 700 ° C to 1100 ° C, more desirably 800 ° C to 1000 ° C. In this temperature range, a carbide with high adsorption performance is obtained. Moreover, the production efficiency of the metal compound is improved.
即ち、本発明のウイルスの吸着方法は、上記の吸着剤を用い、水中に存在しマイナスの電荷を有したウイルスを吸着する構成としている。この場合、吸着剤は、これを粉末状態にしてフィルター状基材に担持ないし混入させることが好ましいが、粉末状あるいは顆粒状のものをそのまま使用することも可能である。
これにより、図１の吸着原理に示すように、吸着剤Ｓに、水分の存在下で、マイナスに帯電してマイナスの電荷をもつ被吸着物としてのウイルスＶを作用させると、吸着剤Ｓである炭化物Ｔは表面電荷がプラスになっているので、両者が電気的に引き合うことから、ウイルスＶが吸着剤Ｓに吸着されていく。そして、吸着剤Ｓは炭化物Ｔなので、その比表面積が極めて大きいことから、一旦収容されたウイルスＶが離脱しにくくなる。
That is, the virus adsorption method of the present invention uses the above-mentioned adsorbent and adsorbs a virus that is present in water and has a negative charge. In this case, it is preferable that the adsorbent is powdered and supported or mixed in the filter-like base material, but it is also possible to use a powdery or granular one as it is.
Thus, as shown in adsorption principle of FIG 1, the adsorbent S, in the presence of moisture, when the action of virus V as adsorbate having a charge of minus charged negatively, the adsorbent S Since the surface charge of the carbide T is positive, the two are electrically attracted to each other, so that the virus V is adsorbed to the adsorbent S. And since the adsorbent S is the carbide | carbonized_material T, since the specific surface area is very large, the virus V once accommodated becomes difficult to detach | leave.
そして、この場合、上記ウイルスとして、ノロウイルスを含む構成としている。すなわちノロウイルスは、水溶液中においてマイナスの電荷をもつウイルスであり、そのため、表面電荷がプラスの本炭化物は、ノロウイルスを確実に吸着して補足することができるのである。 In this case, the virus includes a norovirus. In other words, norovirus is a virus having a negative charge in an aqueous solution, and therefore, the present carbide having a positive surface charge can be adsorbed and reliably captured by norovirus.
本発明によれば、マイナスに帯電した被吸着物としてのウイルスを容易に吸着できるようにすることができる。特に、ノロウイルスのようにマイナスの電荷をもつウイルスの吸着に対して極めて有用に機能する。 According to the present invention, it is possible to easily adsorb virus as adsorbate charged to minus. In particular, it functions very useful with respect to the adsorption of viruses with a negative charge as Bruno B virus.
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係るウイルスの吸着方法について詳細に説明する。まず、本発明の実施の形態に係るウイルスの吸着方法が用いる吸着剤について説明する。
図１に示すように、吸着剤Ｓは、原材料を炭化させた炭化物Ｔで構成され、この炭化物Ｔは、水分の存在下で表面電荷がプラスになる。
詳しくは、原材料として、スギ、ナラなどの木材、トウモロコシの芯、あるいは茎などの植物系素材が用いられる。実施の形態では、原材料は、トウモロコシとしてコーンコブ（「ＣＣ」）及びコーンストーク（「ＣＳ」）の何れかを用いた。これらはトウモロコシを収穫した後の廃棄物である。尚、本発明の開発過程では、原材料として、木材としてのナラ材（以下「Ｎａｒａ」とも表記する）も用いたので、これについても合わせて説明する。
Hereinafter, a virus adsorption method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, the adsorbent used in the virus adsorption method according to the embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, adsorbents S is composed of a carbide T obtained by carbonizing the raw material, the carbide T is the surface charge is positive in the presence of moisture.
Specifically, plant materials such as wood such as cedar and oak, corn core, or stem are used as raw materials. In embodiments, raw materials, corn cobs as maize ( "CC") and using either corn stalk ( "CS"). These are wastes after harvesting corn. In the development process of the present invention, oak wood (hereinafter also referred to as “Nara”) as wood is used as a raw material, and this will also be described.
この炭化物Ｔは、金属イオンを付着させた原材料を炭化させたものである。この金属イオンの付着は、金属イオンを有する金属塩の水溶液に原材料を浸漬することにより行う。実施の形態では、金属塩として硫酸鉄（ＦｅＳＯ4 ）を用いた。また、原材料の炭化は、無酸素下で行うとともに、炭化温度を６００℃〜１２００℃、望ましくは、７００℃〜１１００℃、より望ましくは、８００℃〜１０００℃にしている。具体的には、窒素ガスや希ガス気流下で炭化する。 The carbide T is obtained by carbonizing a raw material to which metal ions are attached. The metal ions are attached by immersing the raw material in an aqueous solution of a metal salt having metal ions. In the embodiment, iron sulfate (FeSO 4 ) is used as the metal salt. Carbonization of the raw material is performed in the absence of oxygen, and the carbonization temperature is 600 ° C to 1200 ° C, preferably 700 ° C to 1100 ° C, more preferably 800 ° C to 1000 ° C. Specifically, carbonization is performed under a nitrogen gas or rare gas stream.
次に、この吸着剤の製造方法について説明する。図２に示すように、この製造方法は、原材料に金属イオンを付着させる金属イオン付着工程（１）と、金属イオン付着工程で金属イオンが付着させられた原材料を炭化する炭化工程（２）と、得られた炭化物を粉砕する粉砕工程（３）とを備えている。以下各工程について説明する。 Next, a method for producing this adsorbent will be described. As shown in FIG. 2, this manufacturing method includes a metal ion attachment step (1) for attaching metal ions to a raw material, and a carbonization step (2) for carbonizing the raw material to which metal ions are attached in the metal ion attachment step. And a pulverizing step (3) for pulverizing the obtained carbide. Each step will be described below.
（１）金属イオン付着工程
原材料を金属塩で処理し金属イオンを付着させる。実施の形態では金属塩として硫酸鉄（ＦｅＳＯ4 ）を用い、この硫酸鉄の０．０５Ｍ水溶液を用意した。金属イオンの付着は、この金属塩の水溶液に原材料を浸漬することにより行うとともに、超音波振動（５ｍｉｎ）を付与して行う。この場合、鉄イオンは木質系素材のおもにセルロースの水酸基と積極的に配位するため吸着されやすく、結果的に浸漬するだけで金属イオンを付着させることができるので、製造が容易となる。炭化する原材料は、所要時間浸漬後、水溶液から取り出し、乾燥させる。なお、金属塩処理する炭化材料の形状は問わないが、金属の付着率をあげるためには、できるだけ粉体に近い形状のものが望ましい。
(1) Metal ion attachment process The raw material is treated with a metal salt to attach metal ions. In the embodiment, iron sulfate (FeSO 4 ) was used as a metal salt, and a 0.05 M aqueous solution of this iron sulfate was prepared. The metal ions are attached by immersing the raw material in an aqueous solution of the metal salt and applying ultrasonic vibration (5 min). In this case, iron ions are positively coordinated with the hydroxyl group of cellulose mainly in the wood-based material, so that they are easily adsorbed, and as a result, metal ions can be attached simply by immersion, so that the manufacture is facilitated. The raw material to be carbonized is taken out from the aqueous solution after being dipped for a required time and dried. The shape of the carbonized material to be treated with the metal salt is not limited, but in order to increase the adhesion rate of the metal, a shape that is as close to the powder as possible is desirable.
（２）炭化工程
金属塩処理された炭化材料は炭化炉において、炭化を無酸素下で行う。実施の形態では、窒素雰囲気下（流量：１．５ｄｍ3 ／ｍｉｎ）で、炭化温度８００℃と１０００℃において炭化し、炭化時間は３０ｍｉｎ、昇温速度は６．７℃／ｍｉｎに設定した。実験室レベルでは窒素還元雰囲気および炭化温度、窒素流量は自動でコントロールできる電気炉を用いているが、炭化のための装置はこれらの条件を満たすものであればどのような炉を用いてもよい。この炭化により、水分の存在下でイオン化する例えば金属酸化物等の金属化合物が炭化物の表面に結合あるいは付着して生成される。この工程においては、予め、原材料に金属イオンを付着させてから炭化するので、炭化物に金属化合物を後から付着させる場合に比較して、金属化合物を炭化物に良く分散させることができる。
(2) Carbonization process The carbonized material subjected to the metal salt treatment is carbonized in a carbonization furnace in the absence of oxygen. In the embodiment, carbonization was performed at a carbonization temperature of 800 ° C. and 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere (flow rate: 1.5 dm 3 / min), the carbonization time was set to 30 minutes, and the temperature increase rate was set to 6.7 ° C./min. At the laboratory level, an electric furnace is used in which the nitrogen reducing atmosphere, carbonization temperature, and nitrogen flow rate can be controlled automatically, but any furnace can be used as long as the apparatus for carbonization satisfies these conditions. . By this carbonization, a metal compound such as a metal oxide that ionizes in the presence of moisture is generated by bonding or adhering to the surface of the carbide. In this step, since carbonization is performed after attaching metal ions to the raw material in advance, the metal compound can be well dispersed in the carbide as compared with the case where the metal compound is attached later to the carbide.
また、炭化材料は硫酸鉄で処理するので、炭化時に付着している鉄イオンが触媒として働き、その結果、炭化物の炭化が進みやすくなり、結晶性の高い、比表面積の多い炭化物が得られる。また鉄が炭化物に多く含まれることになるので、炭化物表面が正の電荷を持ち、結果として、負の電荷を持つ吸着物質を吸着しやすくなる。
特に、炭化材料として選んだコーンコブやコーンストークは、木材に比較して、多孔質であり、また、比較的鉄分の含有率が高いことから、得られた炭化物の表面がプラスに帯電しやすい。硫酸鉄で処理した場合の鉄（Ｆｅ）の担持量は、ナラ材に比較して、コーンコブ及びコーンストーク共に高く、コーンコブはコーンストークに比較してとりわけ高くなる傾向にあり、コーンコブ炭化物の表面電荷がプラスに帯電しやすいことがここからも伺える。
Further, since the carbonized material is treated with iron sulfate, iron ions adhering during carbonization act as a catalyst, and as a result, the carbonization of the carbide easily proceeds, and a carbide with high crystallinity and a large specific surface area can be obtained. Further, since a large amount of iron is contained in the carbide, the surface of the carbide has a positive charge, and as a result, an adsorbent having a negative charge is easily adsorbed.
In particular, corn cob and corn stalk selected as a carbonized material are more porous than wood and have a relatively high iron content, so that the surface of the obtained carbide tends to be positively charged. The amount of iron (Fe) supported when treated with iron sulfate is higher for both corn cob and corn stalk than for oak, and corn cob tends to be particularly high compared to corn stalk. It can be seen from here that it is easy to be positively charged.
（３）粉砕工程
得られた炭化物は粉砕機により粉砕し、１００メッシュアンダーのものを篩い分けして吸着素材として用いた。
(3) Grinding step The obtained carbide was pulverized by a pulverizer, sieved under 100 mesh and used as an adsorbing material.
このようにして製造された吸着剤Ｓを、例えば、ウイルスＶの吸着に用いるときは、例えば、吸着剤Ｓをフィルター状基材に担持ないし混入させ、ウイルスＶが混入していると考えられる水溶液に対して作用させるが、粉末状あるいは顆粒状のものをそのまま使用することも可能である。
これにより、図１の吸着原理に示すように、水分の存在下で、マイナスに帯電してマイナスの電荷をもつ被吸着物としてのウイルスＶがあると、吸着剤Ｓである炭化物Ｔは表面電荷がプラスになっているので、両者が電気的に引き合うことから、ウイルスＶが吸着剤Ｓに吸着されていく。そして、吸着剤Ｓは炭化物Ｔなので、その比表面積が極めて大きいことから、一旦収容されたウイルスＶが離脱しにくくなる。特に、ウイルスＶが、ノロウイルス（ＮＶ）の場合には、ノロウイルスはマイナスの電荷をもつウイルスであり、そのため、ノロウイルスを確実に吸着して補足することができる。
When the adsorbent S produced in this way is used for, for example, the adsorption of virus V, for example, the adsorbent S is supported or mixed on a filter-like base material, and an aqueous solution that is considered to contain virus V is included. However, it is also possible to use a powder or granule as it is.
Thus, as shown in adsorption principle of FIG 1, in the presence of moisture, if there is virus V as adsorbate having a charge of minus charged negatively, carbides T surface is adsorbent S Since the electric charges are positive, the two attract each other electrically, so that the virus V is adsorbed by the adsorbent S. And since the adsorbent S is the carbide | carbonized_material T, since the specific surface area is very large, the virus V once accommodated becomes difficult to detach | leave. In particular, when the virus V is a Norovirus (NV), the Norovirus is a virus having a negative charge, so that the Norovirus can be reliably adsorbed and supplemented.
図３には、本発明の開発過程で提案された吸着剤の一例を示す電子顕微鏡写真（倍率２３００倍）を示す。これは、原材料がナラ材（Ｎａｒａ）であり、上記の条件において、炭化温度が８００℃のものである。
図４は、本発明の開発過程で提案された吸着剤のノロウイルスを吸着した後の状態を示す電子顕微鏡写真（倍率２５００倍）である。上記の条件において、炭化温度が８００℃のものであるが、いずれの電子顕微鏡写真からも、炭化物表面、あるいは空隙の内部に鉄が均一に分散して担持されていることが確認できる。また、ノロウイルスを吸着した後の電子顕微鏡写真においても、鉄が均一に分散、付着していることから、吸着処理による溶脱が生じていないことが確認できる。よって、ナラ材（Ｎａｒａ）は本発明の開発過程で提案された材料であるが、本発明によって得られる吸着剤の吸着効果を電子顕微鏡において、物理的にも確認できる。
3 shows an electron micrograph showing an example of adsorbents proposed in the development process of the present invention (magnification 2300 times). In this, the raw material is oak (Nara), and the carbonization temperature is 800 ° C. under the above conditions.
Figure 4 is an electron microscope photograph showing a state after adsorption of norovirus adsorbents proposed in the development process of the present invention (magnification 2500 times). Under the above conditions, the carbonization temperature is 800 ° C. From any electron micrograph, it can be confirmed that iron is uniformly dispersed and supported on the carbide surface or inside the voids. Moreover, also in the electron micrograph after adsorb | sucking norovirus, since iron is disperse | distributing and adhering uniformly, it can confirm that the leaching by adsorption | suction processing has not arisen. Therefore, oak (Nara) is a material proposed in the development process of the present invention, but the adsorption effect of the adsorbent obtained by the present invention can be physically confirmed by an electron microscope.
＜実験例＞
以下実験例について説明する。
（１）実験例１（比表面積）
実験では、炭化材料として木材のナラ材（以下「Ｎａｒａ」とも表記する）を用い、トウモロコシのコーンコブ（「ＣＣ」）及びコーンストーク（「ＣＳ」）を用いた。これらの原材料について、図１に示す上記と同様の条件で、硫酸鉄（ＦｅＳＯ4 ）溶液で処理し,鉄イオンを付着させた。
それらを、磁製るつぼの中に入れ、これをマッフル炉（株式会社デンケン製卓上真空・ガス置換炉KFD75型）内において，窒素気流下（流量：１．５ ｄｍ3／ｍｉｎ），昇温速度６．７℃／ｍｉｎで、６００，８００，１０００℃の温度条件で炭化を行った。炭化は所定温度に達してから３０ｍｉｎ行い、そののち自然放冷した。
<Experimental example>
Experimental examples will be described below.
(1) Experimental example 1 (specific surface area)
In the experiment, wood oak (hereinafter also referred to as “Nara”) was used as the carbonized material, and corn corn cob (“CC”) and corn stalk (“CS”) were used. These raw materials were treated with an iron sulfate (FeSO 4 ) solution under the same conditions as described above shown in FIG. 1 to deposit iron ions.
They are put in a magnetic crucible, and this is heated in a muffle furnace (Denken Co., Ltd. tabletop vacuum / gas replacement furnace KFD75 type) under nitrogen flow (flow rate: 1.5 dm 3 / min). Carbonization was performed at a temperature of 600, 800, and 1000 ° C. at 6.7 ° C./min. Carbonization was performed for 30 minutes after reaching a predetermined temperature, and then allowed to cool naturally.
結果を図５に示す。この結果から、通常の炭化物では３００(ｍ2／ｇ)前後の比表面積であるのに対し、鉄イオンの存在下で炭化したこれらの炭化物は、どの素材においても、その値は通常のものと比較して大きな値となっていることがわかる。吸着剤として機能するためには炭化物内部に沢山の空隙とその量を示す比表面積が大きくなければならない。そのためには、炭化の促進、すなわち効率的なガス化が行なわれる必要がある。ガス化の促進には炭化材料に金属イオンが多く存在し、その触媒作用をおこす必要があるが、本実験においては、炭化材料に鉄イオンを大量に担持させていることから、炭化の促進が進む。したがって、吸着に必要な比表面積が大きな値となる。炭化温度が高くなるにしたがっていずれの炭化材料においても、比表面積は大きくなる傾向があるが、１０００℃で炭化したＣＳの値はさらに大きく、吸着材料としての効果が高いことが予想される。 The results are shown in FIG. From this result, the normal carbide has a specific surface area of around 300 (m 2 / g), whereas these carbides carbonized in the presence of iron ions have the same value for any material. It turns out that it is a large value in comparison. In order to function as an adsorbent, there must be a large amount of voids inside the carbide and a specific surface area indicating the amount thereof. For this purpose, it is necessary to promote carbonization, that is, to perform efficient gasification. To promote gasification, there are many metal ions in the carbonized material and it is necessary to catalyze it. However, in this experiment, the carbonization material has a large amount of iron ions, so the carbonization is accelerated. move on. Therefore, the specific surface area required for adsorption becomes a large value. As the carbonization temperature increases, the specific surface area of any carbonized material tends to increase, but the value of CS carbonized at 1000 ° C. is even greater, and the effect as an adsorbing material is expected to be high.
（２）実験例２（ゼータ電位）
ゼーター電位は、炭化物表面の水溶液中での電荷を示すもので、通常の炭化物は負の電荷を持っているが、本特許では正の電荷を持つ炭化物を製造し、新たな吸着剤として提案をしている。ゼーター電位を測定する実験では、木材としてナラ材（「Ｎａｒａ」）を用い、トウモロコシのコーンストーク（「ＣＳ」）を用いた。これらの原材料について、実験例１と同様に、硫酸鉄（ＦｅＳＯ4 ）溶液で処理し、鉄を付着させた後、電気炉で窒素雰囲気下で炭化し、炭化物を得た。比較のために、硫酸鉄（ＦｅＳＯ4 ）を付着させない未処理のものについても、実験例１と同様の電気炉で窒素雰囲気下で焼成し、炭化物を得た。炭化温度は、５００℃，６００℃，７００℃，８００℃，９００℃，１０００℃の６段階とし、これら炭化物表面のゼータ電位を測定した。
(2) Experimental Example 2 (Zeta potential)
The zeta potential indicates the charge in an aqueous solution on the surface of the carbide, and ordinary carbide has a negative charge. In this patent, however, a positively charged carbide is produced and proposed as a new adsorbent. doing. In experiments to measure zeta potential, oak wood ("Nara") was used as the wood, and corn corn stalk ("CS") was used. These raw materials were treated with an iron sulfate (FeSO 4 ) solution in the same manner as in Experimental Example 1 to deposit iron, and then carbonized in a nitrogen atmosphere in an electric furnace to obtain carbides. For comparison, an untreated material to which iron sulfate (FeSO 4 ) was not attached was also baked in a nitrogen atmosphere in the same electric furnace as in Experimental Example 1 to obtain a carbide. The carbonization temperature was divided into six stages of 500 ° C., 600 ° C., 700 ° C., 800 ° C., 900 ° C., and 1000 ° C., and the zeta potential of these carbide surfaces was measured.
結果を図６に示す。この結果から、未処理の炭化物表面が負に帯電しているのに対し、処理された炭化物は明らかに正の電荷を示した。また、ＣＳがナラより正の電荷が大きいことから、アニオン性の吸着物質をＣＳがより多く吸着することが予想できた。 The results are shown in FIG. From this result, the untreated carbide surface was negatively charged, whereas the treated carbide clearly showed a positive charge. Further, since CS has a larger positive charge than oak, it was expected that CS could adsorb more anionic adsorbent.
（３）実験例３（Ｆｅの担持量）
実験では、木材としてナラ材（「Ｎａｒａ」）を用い、トウモロコシのコーンコブ（「ＣＣ」）及びコーンストーク（「ＣＳ」）を用いた。また、コーンストーク（「ＣＳ」）については、これを「内部」と「皮」別々に分離したものも用意した。これらの原材料について、実験例１と同様に、硫酸鉄（ＦｅＳＯ4 ）溶液で処理し、鉄イオンを付着させた後、電気炉を用い窒素雰囲気下で炭化し、炭化物を得た。炭化温度は８００℃とした。
(3) Experimental Example 3 (Fe loading)
In the experiment, oak wood (“Nara”) was used as wood, and corn corn cob (“CC”) and corn stalk (“CS”) were used. As for corn stalk (“CS”), the “inside” and “skin” were separately separated. These raw materials were treated with an iron sulfate (FeSO 4 ) solution and adhered with iron ions in the same manner as in Experimental Example 1, and then carbonized in a nitrogen atmosphere using an electric furnace to obtain carbides. The carbonization temperature was 800 ° C.
結果を図７に示す。この結果から、硫酸鉄（ＦｅＳＯ4 ）水溶液中で炭化材料を処理することで、鉄の含有量は何れも上昇するが、ＣＣの含有量が他の炭化材料に比べて高いことが分かった。鉄イオンは木質系素材のおもにセルロースの水酸基と配位することで、吸着される。この鉄が多く含まれていることが炭化する場合、および炭化物にとって非常に有利に働く。その理由は、１）炭化時に鉄イオンは触媒として働く。２）炭化物の炭化が進みやすくなり、結果的に結晶性の高い、比表面積の多い炭化物が得られる。３）また炭化物に多く含まれることで、表面の正の電荷が強くなり、負の吸着物質を吸着しやすくなる。 The results are shown in FIG. From this result, it was found that by treating the carbonized material in an iron sulfate (FeSO 4 ) aqueous solution, the iron content increases, but the CC content is higher than other carbonized materials. Iron ions are adsorbed by coordinating with the hydroxyl group of cellulose mainly in woody materials. The fact that a large amount of iron is carbonized works very favorably for carbide and carbide. The reasons are as follows: 1) During carbonization, iron ions act as a catalyst. 2) Carbonization of the carbide is facilitated, and as a result, a carbide having high crystallinity and a large specific surface area can be obtained. 3) In addition, since the carbide is contained in a large amount, the positive charge on the surface becomes strong and it becomes easy to adsorb the negative adsorbent.
（４）実験例４（ノロウイルス（ＮＶ）の吸着実験）
実験では、木材としてナラ材（「Ｎａｒａ」）を用い、トウモロコシのコーンコブ（「ＣＣ」）及びコーンストーク（「ＣＳ」）を用いた。これらの原材料について、実験例１と同様に、硫酸鉄（ＦｅＳＯ4 ）溶液で処理し、鉄イオンを付着させた後、電気炉で窒素雰囲気下で炭化し、炭化物を得た。炭化温度は、８００℃，１０００℃の２段階とした。また、比較のために、硫酸鉄（ＦｅＳＯ4 ）溶液で処理しない未処理のものについても、実験例１と同様の電気炉で窒素雰囲気下で炭化し、炭化物を得た。更に、比較のため、市販の活性炭でも同様の実験を行った。
(4) Experimental Example 4 (Norovirus (NV) adsorption experiment)
In the experiment, oak wood (“Nara”) was used as wood, and corn corn cob (“CC”) and corn stalk (“CS”) were used. These raw materials were treated with an iron sulfate (FeSO 4 ) solution and deposited with iron ions in the same manner as in Experimental Example 1, and then carbonized in a nitrogen atmosphere in an electric furnace to obtain carbides. The carbonization temperature was in two stages of 800 ° C and 1000 ° C. For comparison, an untreated material that was not treated with an iron sulfate (FeSO 4 ) solution was carbonized in a nitrogen atmosphere in the same electric furnace as in Experimental Example 1 to obtain a carbide. Further, for comparison, a similar experiment was performed using commercially available activated carbon.
図８に、実験に用いた炭化物を表にして示す。表中、記号の欄の（＋）は炭化物表面がプラスの電荷に帯電していることを意味し、（−）はマイナスの電荷に帯電していることを意味する。鉄前処理（金属イオン付着工程）の欄の「＋」は硫酸鉄（ＦｅＳＯ4 ）溶液で処理したことを意味し、「−」は硫酸鉄（ＦｅＳＯ4 ）溶液で処理しない未処理であることを意味する。 FIG. 8 is a table showing the carbides used in the experiment. In the table, (+) in the symbol column means that the carbide surface is charged with a positive charge, and (-) means that it is charged with a negative charge. "+" In the column of iron pretreatment (metal ion attachment step) means that it has been treated with an iron sulfate (FeSO 4 ) solution, and "-" means that it has not been treated with an iron sulfate (FeSO 4 ) solution. Means.
ノロウイルスの吸着実験（ＮＶ吸着量の測定）は下記の要領で行った。
１）調整したノロウイルス患者糞便乳剤（約１０6 コピー／ｍｌ）１０ｍｌを１５ｍｌ遠沈管に各吸着剤５０ｍｇとともに添加し、１分，１５分，３０分，６０分間水平振とう（７０回／ｍｉｎ）することで炭化物への吸着を行なった。
２）吸着時間ごとに、遠沈管を１２，０００ｒｐｍで２０分間遠心分離を行い、上清についてQIAamp Viral RNA Miniキット（QIAGEN）を用いてＲＮＡ抽出を行なった。
３）ＲＮＡ抽出後、PrimeScript RT−Reagent Kit（TAKARA）を用いてｃＤＮＡを作成し、リアルタイムＰＣＲ法で溶液中のコピー数を決定した。
Norovirus adsorption experiments (measurement of NV adsorption amount) were performed as follows.
1) Add 10 ml of prepared norovirus patient stool emulsion (approximately 10 6 copies / ml) to each 15 ml centrifuge tube with 50 mg of each adsorbent, and shake for 1 minute, 15 minutes, 30 minutes, 60 minutes horizontally (70 times / min) By doing so, adsorption to carbide was performed.
2) For each adsorption time, the centrifuge tube was centrifuged at 12,000 rpm for 20 minutes, and RNA was extracted from the supernatant using the QIAamp Viral RNA Mini kit (QIAGEN).
3) After RNA extraction, cDNA was prepared using PrimeScript RT-Reagent Kit (TAKARA), and the copy number in the solution was determined by real-time PCR.
結果を図９に示す。この結果から、鉄処理をして炭化温度の高い炭化物ほど、また、処理時間が長くなるほど、ＮＶの吸着量は増える傾向にあった。一方、硫酸鉄溶液で処理していない炭化物、および活性炭はほとんどＮＶを吸着しないか、吸着量が少ない傾向にあった。詳しくは、炭化温度の異なる鉄処理したコーンコブ（ＣＣ（＋）８００およびＣＣ（＋）１０００）では、添加直後からＮＶコピー数が２Ｌｏｇ以上減少し、３０分以降はいずれも検出限界以下であった。このことから、鉄処理したコーンコブの炭化物では、明らかなＮＶの吸着効果を確認できた。鉄処理したナラでも同様にＮＶの減少が確認され、この傾向は炭化温度１，０００℃（Ｎ（＋）１０００）の炭化物で顕著で、１５分間振とう後のＮＶ量は２オーダー減少し、３０分以降では、いずれも検出限界以下の値となった。しかし、鉄未処理のコーンコブ（−）およびナラ（−）では、いずれの振とう時間でもＮＶコピー数に大きな変化はなく、吸着率も非常に小さかった。また市販の活性炭も吸着効果が認められなかったことから、市販の活性炭および鉄未処理の炭化物にはＮＶの吸着効果は期待できないことがわかった。 The results are shown in FIG. From this result, the amount of adsorption of NV tended to increase as the carbide was treated with iron and the carbonization temperature was higher and the treatment time was longer. On the other hand, carbides and activated carbon not treated with an iron sulfate solution seldom adsorbed NV, or tended to have a small amount of adsorption. Specifically, in iron-treated corn cob having different carbonization temperatures (CC (+) 800 and CC (+) 1000), the NV copy number decreased by 2 Log or more immediately after addition, and after 30 minutes both were below the detection limit. . From this, it was confirmed that the iron-treated corncob carbide had a clear NV adsorption effect. Similarly, the decrease in NV was confirmed even in iron-treated oaks, and this tendency is remarkable for carbides with a carbonization temperature of 1,000 ° C. (N (+) 1000), and the NV amount after shaking for 15 minutes decreased by two orders, After 30 minutes, all values were below the detection limit. However, in corn cob (-) and oak (-) that were not treated with iron, the NV copy number did not change greatly at any shaking time, and the adsorption rate was very small. Moreover, since the adsorption effect was not recognized also with the commercially available activated carbon, it turned out that the adsorption effect of NV cannot be anticipated with the commercially available activated carbon and the iron untreated carbide.
以上の吸着実験結果から以下のことが考察される。通常の炭化物表面は水溶液中において、負に帯電していることから、カチオン性の物質の吸着には有利である一方、アニオン性の物質はほとんど吸着しない。したがって、市販の活性炭では、アニオン性の特性を持っているＮＶに対する吸着効果はほとんどみられなかった。しかし、鉄イオンを木質系材料に担持させ、そのまま還元雰囲気下で炭化することにより、炭化物表面はわずかではあるが、カチオン性に変わり、ＮＶの吸着を可能にした。すなわち、本特許で提案した炭化物は、表面電荷をカチオン性にかえることで、ＮＶの吸着を可能にするものである。また、鉄処理炭化物は、炭化温度が１０００℃の炭化物の方が８００℃のものより吸着効果が高い傾向を示したが、炭化温度による比表面積の違いが吸着効性に関与したものと考えられる。ナラ材（Ｎ（＋）１０００）とコーンストーク（ＣＳ（＋）１０００）においては、また、３０分の振とう後に、６ＬｏｇのＮＶコピー数が減少しており、吸着のための振とう時間もＮＶ吸着の効果を増加させる要因のひとつであることが示唆された。 The following is considered from the above adsorption experiment results. A normal carbide surface is negatively charged in an aqueous solution, which is advantageous for adsorption of a cationic substance, but hardly adsorbs an anionic substance. Therefore, commercially available activated carbon showed almost no adsorption effect on NV having anionic characteristics. However, by supporting iron ions on a wood-based material and carbonizing it as it is in a reducing atmosphere, the surface of the carbide is slightly changed to cationic, and NV can be adsorbed. In other words, the carbide proposed in this patent enables adsorption of NV by changing the surface charge to cationic. Further, the iron-treated carbide showed a tendency that the carbonization temperature of 1000 ° C. had a higher adsorption effect than that of 800 ° C., but the difference in specific surface area depending on the carbonization temperature is considered to be related to the adsorption effect. . In oak (N (+) 1000) and corn stalk (CS (+) 1000), the 6 log NV copy number decreased after 30 minutes of shaking, and the shaking time for adsorption was also reduced. It was suggested that this is one of the factors that increase the effect of NV adsorption.
尚、本発明が対象とするウイルスは、ノロウイルスに限定されるものではなく、その他の下痢症をおこすヒト腸管系ウイルス等でも良く、負に帯電している、あるいは負にイオン化したウイルスであれば、どのようなウイルスにも有効であることは勿論である。 The virus targeted by the present invention is not limited to norovirus, and may be other human intestinal viruses that cause diarrhea, as long as it is negatively charged or negatively ionized. Of course, it is effective against any virus.
本発明者らの汚水処理施設における下痢症ウイルスの動態調査によると、住民の排泄物等が集まる汚水処理施設における流入水の下痢症ウイルスは、大部分が除去されていると考えられるが、一部のウイルスは放流水に残存するケースもあり、放流水がカキ等の二枚貝の汚染源のひとつとなっていることが考えられる。そのため、本発明によれば、このような汚水処理施設の放流水において、ウイルスの吸着を行う極めて有用な技術として、発展が期待できる。たとえば、下痢症ウイルスの典型的なノロウイルスが汚水処理施設から排泄されなくなることで、安全な生牡蠣の生産が可能となり、結果的にウイルスのいない付加価値の高い牡蠣による経済的効果も期待できる。また、牡蠣を介するノロウイルスの人への感染を防ぐことができるようになり、食中毒の原因であるノロウイルスを社会的に減少させる効果も期待できる。さらに、水溶液中でカチオンの電荷を持つノロウイルス以外の他のウイルスに対しても同様の、吸着効果が期待できることから、その社会的効果は非常に大きいと考えられる。 According to the kinetic survey of diarrhea virus in the sewage treatment facility of the present inventors, it is considered that most of the diarrhea virus in the inflow water in the sewage treatment facility where the excrement of residents is collected has been removed. Some viruses remain in the discharged water, and it is considered that the discharged water is one of the sources of contamination of bivalves such as oysters. Therefore, according to the present invention, development can be expected as an extremely useful technique for adsorbing viruses in the discharged water of such a sewage treatment facility. For example, since the typical norovirus of diarrhea virus is not excreted from the sewage treatment facility, it becomes possible to produce safe raw oysters, and as a result, the economic effect of high-value-added oysters without viruses can be expected. Moreover, it becomes possible to prevent the infection of humans with norovirus through oysters, and the effect of socially reducing the norovirus that causes food poisoning can be expected. Furthermore, since a similar adsorption effect can be expected for other viruses other than Norovirus having a cation charge in an aqueous solution, the social effect is considered to be very large.
Ｓ 吸着剤
Ｔ 炭化物
Ｖ ウイルス
S adsorbent T carbide V virus
Claims (2)
上記吸着剤において、上記炭化物は、水分の存在下で表面電荷がプラスになるよう、金属イオンを付着させた原材料を炭化させたものであり、上記原材料として、トウモロコシの廃棄物であるコーンコブ及び／またはコーンストークを用い、上記金属イオンの付着を、該金属イオンを有する金属塩としての鉄塩の水溶液に原材料を浸漬することにより行い、上記原材料の炭化を無酸素下で行うとともに、炭化温度を６００℃〜１２００℃にして行い、
上記吸着剤を用い、水中に存在しマイナスの電荷を有したウイルスを吸着することを特徴とするウイルスの吸着方法。 A virus adsorption method for adsorbing a virus using an adsorbent composed of a carbide obtained by carbonizing a raw material,
In the adsorbent, the carbide is obtained by carbonizing a raw material to which metal ions are attached so that the surface charge is positive in the presence of moisture. As the raw material, corn cob which is a waste of corn and / or Alternatively, using Corn Stoke, the attachment of the metal ions is performed by immersing the raw material in an aqueous solution of an iron salt as a metal salt having the metal ion, and the carbonization of the raw material is performed in the absence of oxygen, and the carbonization temperature is set. Performed at 600 ° C. to 1200 ° C.,
A method for adsorbing a virus, comprising using the adsorbent and adsorbing a virus which is present in water and has a negative charge.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011201592A JP5531266B2 (en) | 2011-09-15 | 2011-09-15 | Virus adsorption method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011201592A JP5531266B2 (en) | 2011-09-15 | 2011-09-15 | Virus adsorption method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013059754A JP2013059754A (en) | 2013-04-04 |
| JP5531266B2 true JP5531266B2 (en) | 2014-06-25 |
Family
ID=48184938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011201592A Active JP5531266B2 (en) | 2011-09-15 | 2011-09-15 | Virus adsorption method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5531266B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7316858B2 (en) | 2019-07-08 | 2023-07-28 | 株式会社フジタ | Systems for storing carbon dioxide, methods for improving water quality, and methods for producing fertilizers |
| CN111389367A (en) * | 2020-04-22 | 2020-07-10 | 徐州工程学院 | Metal sludge-based biochar, preparation method and application in removing nitrogen and phosphorus in water body |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001098278A (en) * | 1999-09-30 | 2001-04-10 | Iwate Prefecture | Carbonization method for wood |
| JP3464427B2 (en) * | 2000-01-26 | 2003-11-10 | 独立行政法人農業工学研究所 | Method for producing functional carbonized material |
| JP5303698B2 (en) * | 2006-09-26 | 2013-10-02 | 岩手県 | Carbide manufacturing method and carbide |
-
2011
- 2011-09-15 JP JP2011201592A patent/JP5531266B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2013059754A (en) | 2013-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105771899B (en) | A kind of charcoal of efficient dephosphorization removing heavy metals, preparation method and applications | |
| Venkateswarlu et al. | Removal of chromium from an aqueous solution using Azadirachta indica (neem) leaf powder as an adsorbent | |
| Kaur et al. | Removal of heavy metals from waste water by using various adsorbents-a review | |
| CN103910437B (en) | Method for removing heavy metal ions out of water | |
| Ebrahimi et al. | Isotherm and kinetic studies for the biosorption of cadmium from aqueous solution by Alhaji maurorum seed | |
| CN107362773A (en) | It is a kind of efficiently to remove heavy metal lead and cadmium mushroom bacteria residue charcoal adsorbent and preparation method thereof | |
| CN104651342B (en) | A kind of cold-resistant ammonia oxidizing bacteria process for fixation of salt tolerant and application | |
| CN111085170A (en) | Biochar adsorbing material and application thereof | |
| CN109174026A (en) | A kind of method of chromium in compound microalgae biological adsorption agent microballoon and its absorption waste water | |
| CN110586046A (en) | Preparation method of organic modified biochar for treating heavy metal cadmium in wastewater | |
| Ho et al. | Removal of nickel and silver ions using eggshells with membrane, eggshell membrane, and eggshells | |
| CN107442075A (en) | A kind of oyster shell adsorbent its preparation method and its application | |
| Manjuladevi et al. | Heavy metals removal from industrial wastewater by nano adsorbent prepared from cucumis melopeel activated carbon | |
| Omotosho et al. | Production and utilization of cassava peel activated carbon in treatment of effluent from cassava processing industry | |
| Ghebremichael et al. | Performance of Moringa oliefera as a biosorbent for chromium removal | |
| CN114870800A (en) | Modified biochar/attapulgite composite material, and preparation method and application thereof | |
| JP5531266B2 (en) | Virus adsorption method | |
| CN114015599B (en) | Lead-resistant bacterium and application thereof | |
| CN107684898A (en) | A kind of method that trace oxygen atmosphere pyrolysis prepares mao bamboon charcoal | |
| Guan et al. | Adsorption of heavy metals by Lycium barbarum branch-based adsorbents: raw, fungal modification, and biochar | |
| CN104525138A (en) | Preparation method of novel cellulose adsorbent | |
| WO2004058423A1 (en) | Method for removing heavy metal in incineration ash | |
| Racha et al. | Development of biochar from floral waste for the removal of heavy metal (copper) from the synthetic wastewater | |
| Jiang et al. | Comparison on the surface structure properties along with Fe (II) and Mn (II) removal characteristics of rice husk ash, inactive Saccharomyces cerevisiae powder, and rice husk | |
| Idayu et al. | The use of macroalgae (Gracilaria changii) as bio-adsorbent for Copper (II) removal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130604 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131126 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131203 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140131 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140304 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140326 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5531266 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |