JPH05317061A - 酸素発生用触媒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】過酸化水素を反応させる触媒を改良して長期保
存性を良好にするとともに酸素の発生量ならびに発生時
間を自在に調整できるようにする。 【構成】過酸化水素分解酵素剤を主剤とし、これに芒硝
等の結晶性化合物と、ＰＶＡ等の粘着剤とを助剤として
添加混練するとともに、これを顆粒もしくは錠剤化し
た。 これにより実際の使用時まで過酸化水素分解酵素
剤が休眠状態となり、しかも多少の吸湿を帯びても機能
的劣化は殆どみられないばかりでなく、触媒を酸素発生
剤に直接混合させた状態にて流通に供することができ、
そのままの状態にて長期保存が可能であるのみならず、
使用に際しても単に水を加え、あるいは水中に投入する
だけで長時間にわたる安定した酸素の供給が可能となる
こと、また反応液の汚濁や有害性がなく、また酸素供給
時間も自在に調整が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、過酸化水素系酸素発生
剤と反応させるための、独立した触媒に関し、過酸化水
素を選択的に分解して反応を促進させるとともに、反応
液の汚濁ならびにその有害性を取り除き、しかも酸素の
発生量および発生持続時間を自在にコントロールでき、
簡便かつ安価で長期の保存性に富む触媒を提供すること
を目的とする。

【０００２】

【従来の技術】従来の酸素発生方法としては、本出願人
らが過去に開発した炭酸ソーダと過酸化水素との付加化
合物に対し、触媒の存在下で水を加える方法が一般的に
知られている。 また急激な酸素の発生を抑えて長時間
一定量の酸素供給を可能とすべく、上記した炭酸ソーダ
と過酸化水素との付加化合物、および触媒としての金属
塩を、濃度の異なる複数種のアラビア糊により固化し、
これらの混合物に水を加えて反応させるようにして救急
時の使用に供することができるようにした酸素発生方法
についてもすでに特公昭６０−４４２４２号（特許第１
３２１７９２号）として公にした。

【０００３】さらに低肺機能患者の酸素吸入や、魚介類
の運搬、また１週間から１ケ月間単位での連続した酸素
供給が要求される植物の育成用等を初めとし、多用途に
用いることのできる酸素発生剤として、特に酸素の発生
量および発生持続時間を自在にコントロールできるとと
もに、反応液の汚濁ならびにその有害性を取り除き、簡
便・安価、かつ安全確実な酸素発生剤として、過炭酸ソ
ーダ、過酸化カルシウム等の過酸化物粒子に対し、ポリ
エチレングリコール等の水溶性皮膜を施してマイクロカ
プセル化するとともに、上記水溶性皮膜の外表面にカタ
ラーゼ粒子またはレオネットを付着させた酸素発生剤
が、すでに本出願人によって特願平３−５３９０７号と
して出願されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来法による
場合には、安価でしかも確実な酸素供給を可能とするた
めに画期的な評価を得ることができた。 しかし酸素の
継続的な発生持続時間の面においては、たとえ上記した
特許第１３２１７９２号の発明による場合でも、平均的
に２０〜３０分程度であるために、急病人に対する応急
手当等の救急用としては一応満足できるものの、少なく
とも２時間以上の連続した酸素の供給が要求される低肺
機能患者の酸素吸入や、魚介類の運搬、あるいは１週間
から１ケ月間単位での連続した酸素供給が要求される植
物の育成用等の酸素発生手段としては、供給時間があま
りにも短かすぎるために実用化することができない。

【０００５】また過炭酸ソーダと触媒とを混合すると、
互いに反応するために、常に両者を別々に分包する必要
があり、使用時の不便さがあるばかりでなく、量産コス
トの面においても高価となるために実用性にかけるとこ
ろがある。

【０００６】さらに触媒として二酸化マンガンや、硫酸
マンガンなどの金属塩を用いるために、反応後の廃液に
汚濁があり、しかもこの汚濁液は魚介類を死滅させ、ま
た植物にも悪影響を及ぼすところから少なくとも水産物
や動植物に対する酸素供給手段としては不向きである。

【０００７】また過酸化物粒子をマイクロカプセル化す
るとともに、その外表面にカタラーゼ粒子またはレオネ
ットを付着させる場合においても、その製造過程におい
て多くの工数を要するために、比較的コスト高となるば
かりでなく、自然吸湿による機能劣化が激しいために保
存性に劣るという問題がある。

【０００８】さらに酸素発生剤として、過酸化水素を主
剤として用いる場合においては、その反応触媒として過
酸化水素分解酵素剤を用いることも考えられるが、これ
をそのまま使用する場合には酵素剤の反応が早すぎて、
酸素の長時間にわたる継続的な供給が難しく、しかもそ
の反応触媒の供給が液体のままの状態で行われるために
運搬方法や保存性の面などにおいて問題がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は上記し
た、低肺機能患者の酸素吸入や、魚介類の運搬、また１
週間から１ケ月間単位での連続した酸素供給が要求され
る植物の育成用等をはじめとし、多用途に用いることが
できるように、過酸化水素系の酸素発生剤を主剤とする
場合において、特に酸素の発生量および発生持続時間を
自在にコントロールできるとともに、反応液の汚濁なら
びにその有害性を取り除き、簡便でしかも安価であり、
かつ安全で確実な酸素を得ることができ、しかも長期保
存性に優れる触媒を開発したものである。

【００１０】すなわち、具体的には過酸化水素分解酵素
剤を主剤とし、これに芒硝等の結晶性化合物と、ＰＶＡ
等の粘着剤とを助剤として添加混練するとともに、これ
を乾燥させて顆粒もしくは錠剤化したことを特徴とする
酸素発生用触媒に関する。

【００１１】

【作用】芒硝等の結晶性化合物が、混練および再結晶作
用により主剤である過酸化水素分解酵素剤を均等に包み
込むとともに、ＰＶＡ等の粘着剤と共働して過酸化水素
分解酵素剤を安定的に固体結合させ、上記結晶性化合物
を増減させることにより供給された過酸化水素を分解す
る反応時間を適宜調整することができる。

【００１２】したがって上記の触媒を、反応容器の形状
や、要求される酸素発生総量、使用する水の量などの条
件を考慮して、単位時間当たりの酸素発生レートを計算
し、溶解速度などをも考慮したうえで過酸化水素中に適
量投入して使用する。

【００１３】

【実施例】以下において、本発明の具体的な内容を実施
例をもとに説明する。 本発明において使用される主剤
としての過酸化水素分解酵素剤は、酸素発生剤としての
過酸化水素と反応して純粋な酸素を発生させるばかりで
なく、粉末化のみならず水溶液化も可能であり、しかも
生活環境に無害性であることが要求される。 そのよう
な観点から本願において選ばれる過酸化水素分解酵素剤
としては、たとえばレオネット（商品名：ナガセ生化学
工業株式会社製造）や、カタザイム（商品名：三井物産
株式会社販売）、あるいはカタラーゼ（商品名：天野製
薬株式会社製造）等が適当である。

【００１４】助剤としての結晶性化合物としては、同じ
く粉末化のみならず水溶液化も可能であり、前記した主
剤である過酸化水素分解酵素剤に対し、これを安定的に
包みこむとともに全体を平均的に増量させることがで
き、水に対する過酸化水素の溶解を平均化させるととも
に、その溶解ならびに反応速度を自在に遅延させること
ができること、しかも反応液の汚濁がなく生活環境に対
して無害性で安価であることが要求される。

【００１５】このような観点から判断すると、芒硝など
はもっとも最適といえる。 芒硝は徐々に水分を吸って
１０水塩となるために、一般的には有機溶媒の乾燥など
に用いられているものであるが、これを前記した主剤に
混練させて乾燥させた場合には、長期にわたる触媒とし
ての機能を維持することができる。 さらにこれ以外に
も、これと同等の機能を有するもの、例えば塩化ナトリ
ウム等の使用も考えられる。

【００１６】さらに助剤としての粘着剤についても、主
剤と結晶性化合物との混練状態を永続的に乾燥保持でき
る十分な固結機能を有するとともに、水溶液化が可能で
あり、しかも生活環境に対して無害性であることが要求
される。 したがってこのような観点からみると、ポリ
ビニルアルコール（ＰＶＡ）やデキストリン、その他の
デンプン質糊料等の使用が考えられる。

【００１７】主剤に対する結晶性化合物と粘着剤の添加
量については、過酸化水素を分解する際に所望される酸
素発生流量（リットル／分）により調整されなければな
らない。 その方法は過酸化水素分解酵素を一定量の結
晶性化合物に加える量の増減によりおこなう。 現在供
給される分解酵素液は５０，０００カタラーゼ国際単位
（ＣＩＵ／ｍｌ）であり、その液を重量比で３〜５０パ
ーセント加える。 したがって例えば分解酵素液１０パ
ーセントの場合においては０．５リットル／分となる。

【００１８】次に主剤と助剤との混練方法については、
液状で供給された主剤を、混練容器内にあらかじめ入れ
られている助剤の上に適当量づつ供給することにより均
一に混練させ、さらにこれを機械などにより顆粒状ある
いは錠剤化して触媒を完成する。 なおこの場合におい
て過酸化水素分解酵素剤自体の失活を完全に除くため
に、乾燥処理を施すようにすると一層好ましい。

【００１９】つぎに結晶性化合物として芒硝を、また粘
着剤としてポリビニルアルコールを選択し、これを酸素
発生剤の主剤である過酸化水素分解酵素剤と混練し、さ
らに顆粒もしくは錠剤化した触媒を、たとえば過炭酸ソ
ーダに水を加えた中で反応させた場合の酸素発生のメカ
ニズムを反応式により示すと次のようになる。

【００２０】

【化１】

【００２１】上記の化学式により理解できる通り、過炭
酸ソーダに水を加えると過酸化水素が遊離され、触媒の
存在下において過酸化水素が水と酸素とに分解して安定
かつ継続的に酸素が得られる。

【００２２】また上記した錠剤化もしくは顆粒化させた
触媒の大きさを任意に変えることにより、その反応時間
を調整することができ、水中に投入された場合に、その
ミクロン単位の粒子間の反応を安定的にコントロールし
て酸素発生剤の溶解速度ならびに持続時間を自在に調整
することができる。

【００２３】〔実験例〕助剤に対し、過酸化水素分解酵
素１０パーセンント（重量比）を加えて混練し、直径３
ミリ、長さ４ミリ（平均）の顆粒を製造し、さらに乾燥
処理することにより酸素発生用触媒を得た。

【００２４】ついで上記の触媒を、図１に示した酸素発
生装置を用いて実際の酸素発生実験を試みた。 図１の
酸素発生装置は、内部を仕切り板４により区画して反応
槽２と洗浄槽３とを形成している。 酸素発生装置１の
上部は、上蓋５により気密に、しかも取り外し自在に構
成され、かつ上蓋５には投入口６が形成されており、こ
の投入口６には蓋体７が気密に、しかも取り外し自在に
取り付けられている。

【００２５】反応槽２と洗浄槽３とを区画する仕切り板
４の上方には通孔８が開口され、しかも該通孔８よりチ
ューブ９により洗浄槽３の内底部付近に設置したポーラ
スストーン１０に連結させている。

【００２６】さらに洗浄槽３に対応する前記上蓋５の一
部に通孔１１が形成されており、該通孔１１からチュー
ブ１２により、途中除湿器１３、および電子式酸素流量
計１４を介してノズル１５より酸素を取り出せるように
なっている。

【００２７】因みに酸素発生装置１の全容積は１６００
ｃｃであり、反応層２内には９００ｃｃの水を、また洗
浄槽３内には２５０ｃｃの水を入れ、投入口６より過炭
酸ソーダを６８グラム、本願発明にかかる顆粒状の触媒
を７グラム投入した。 酸素発生剤と触媒は、共に反応
槽内において水により徐々に溶解して反応を開始し、順
次継続的に酸素を発生し続ける。

【００２８】反応室２の上部には酸素が溜まり、その圧
力により通孔８からチューブ９を通じて洗浄室内に送り
込まれ、ポーラスストーン１０により微細な気泡となっ
て洗浄槽３の内底部より放出される。 さらに放出され
た気泡は水中を上昇しながら炭酸ソーダのミスト等の不
純物が除去されて通孔１１よりさらにチューブ１２を伝
い、除湿器１３を通過する際に水分を除去されて取り出
しノズル１５へと送られる。 なお途中電子式酸素流量
計１４を通過することにより、その流量がデジタル表示
される。

【００２９】上記の酸素流量計１４により経時的に酸素
の流量を測定し、同時に水温の上昇変化を測定した。
結果を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【発明の効果】本発明は上記した通り、過酸化水素と反
応させる触媒として、過酸化水素分解酵素剤を主剤と
し、これに芒硝等の結晶性化合物と、ＰＶＡ等の粘着剤
とを助剤として添加混練するとともに、顆粒もしくは錠
剤化したものであるために、実際の使用時まで酵素が休
眠状態となり、しかも多少の吸湿を帯びても機能的劣化
はほとんどみられないばかりでなく、触媒を酸素発生剤
に直接に接触させた状態において流通に供することがで
き、そのままの保存が可能であるのみならず、使用に際
しても単に水を加え、あるいは水中に投入するだけで長
時間にわたる安定した酸素の供給をおこなうことができ
るために、著しく取り扱い性に優れる。

【００３２】また特に反応液の汚濁、ならびに動植物に
対する有害性がなく、その結果緊急患者をはじめとした
病人や、酸素補給を必要とする人、または魚介類の輸送
や植物の育成をはじめとし、多用途に用いることができ
る。 さらに原材料が安価であり、かつ安全性が高く、
しかも確実な酸素発生を可能とすること、また触媒は酸
素発生剤の消耗と殆ど同期して消費されるために、酸素
の供給終了後における触媒の残存・廃棄の問題もない等
種々の有益な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における触媒を用いて酸素発生を実験的
におこなうために使用された酸素発生装置の縦断面図。

【符号の説明】

１ 酸素発生装置 ２ 反応槽 ３ 洗浄槽 ４ 仕切り板 ５ 上蓋 ６ 投入口 ７ 蓋体 ８ 通孔 ９ チューブ １０ ポーラスストーン １１ 通孔 １２ チューブ １３ 除湿器 １４ 電子式酸素流量計 １５ ノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 過酸化水素分解酵素剤を主剤とし、これ
   に芒硝等の結晶性化合物と、ＰＶＡ等の粘着剤とを助剤
   として添加混練するとともに、これを顆粒もしくは錠剤
   化したことを特徴とする酸素発生用触媒。