JPH06207071A - ゲル成形物、担体および触媒 - Google Patents

ゲル成形物、担体および触媒

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JPH06207071A
JPH06207071A JP5002503A JP250393A JPH06207071A JP H06207071 A JPH06207071 A JP H06207071A JP 5002503 A JP5002503 A JP 5002503A JP 250393 A JP250393 A JP 250393A JP H06207071 A JPH06207071 A JP H06207071A
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Hiroaki Fujii
弘明 藤井
Toshihiro Hamada
敏裕 浜田
Masaki Okazaki
正樹 岡崎
Shiro Osada
司郎 長田
Kazuo Nogi
一男 野木
Koichiro Shimomura
光一郎 下村
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YOKOHAMA TOWN
YOKOHAMASHI
Kuraray Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 水に難溶性のカルシウム化合物およびPVA
からなるゲル成形物。 【効果】 本発明のゲル成形物は微生物用の担体として
優れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はゲル成形物に関する。さ
らに詳しくは、本発明は微生物反応による脱臭および排
水処理などに用いられる微生物用の担体として好適なゲ
ル成形物に関する。
【0002】
【従来の技術】微生物反応による脱臭および排水処理な
どに用いる微生物用の担体として、セラミックス、プラ
スチック、高分子ゲルなどが用いられている。高分子ゲ
ルは微生物の棲息性が良好なうえ、水の比重に近いた
め、特に流動床での利用に有利である。高分子ゲルの例
としてはアルギン酸塩、カラギーナン、ポリアクリルア
ミド、ポリビニルアルコール、光硬化性樹脂等がある。
このうち、ポリビニルアルコール(以下PVAと略記す
る)含水ゲルは、含水率が高く、酸素・基質の透過性に
優れ、生体との親和性が高く、高分子含水ゲルの中でも
特に優れており、PVAゲルを担体として使用した例や
微生物を包括固定して使用した例(特開昭64−431
88号)が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のPVAゲルは、
微生物を担持させた場合にその活性が経時的に低下する
という問題があった。本発明の目的は、微生物を担持さ
せた場合に、その活性が長期間にわたって良好であるP
VAゲル成形物を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明者らが鋭意検討した結果、水に難溶性のカルシ
ウム化合物およびPVAからなるゲル成形物を見出し、
本発明を完成させるに至った。本発明のゲル成形物は、
微生物の棲息性に優れ、その活性が長期間にわたって低
下しないことから、非常に優れている。
【0005】以下、本発明のゲル成形物についてより詳
細に説明する。まず、本発明に使用する成分について説
明する。本発明に使用するPVAの平均重合度は100
0以上が好ましく、1700以上がより好ましい。PV
Aのケン化度は98.5モル%以上が好ましく、99.
85モル%以上の完全ケン化PVAがゲルの形成上の点
からより好ましい。本発明のPVAとしては、本発明の
効果を阻害しない範囲において、公知の種々の変性PV
Aを用いることができる。
【0006】本発明における水に難溶性のカルシウム化
合物としては、水に難溶性でカルシウムを含有するもの
であれば特に制限はないが、水中においてpH8〜13
を呈するものが好ましく、pH10〜13を呈するもの
がより好ましい。これらの具体例としては、酸化カルシ
ウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、フッ化カル
シウム、リン酸水素カルシウム、次亜リン酸カルシウ
ム、亜リン酸カルシウム、リン酸三カルシウム、ヨウ化
カルシウム、ケイ酸カルシウム、チオシアン酸カルシウ
ム、亜流酸カルシウムなどのアルカリ性無機化合物が好
適なものとして挙げられる。また、これらのカルシウム
化合物を含むものとして、汚泥焼却灰、セメント、黒曜
石および石灰石などが好適なものとして挙げられる。
【0007】本発明のゲル成形物におけるPVA(A)
と水に難溶性のカルシウム化合物(B)との配合割合
は、特に制限はないが、(A)/(B)=10/90〜
95/5が好ましく、(A)/(B)=20/80〜9
0/10がより好ましい。本発明のゲル成形物の含水率
としては、ゲル全体に対して50〜99重量%が好まし
く、70〜80重量%がより好ましい。本発明のゲル成
形物の含水率の形状については特に制限はなく、球状、
繊維状、棒状、角型状、楕円状、円盤状、円筒状、円柱
状などのあらゆる形状が可能であるが、取り扱い性の点
から、ゲル成形物の形状は球状が好ましい。本発明のゲ
ル成形物の大きさについては特に制限はなく使用目的に
より適宜選定される。
【0008】本発明のゲル成形物は、PVA水溶液およ
び水に難溶性のカルシウム化合物の混合液をゲル化させ
ることによって得られる。PVA水溶液の濃度は成形性
およびゲル強度の点から0.3〜40重量%が好まし
い。PVAのゲル化方法としては特に制限はないが、以
下の方法が好ましい。 (1) PVA水溶液および水に難溶性のアルカリ性カ
ルシウム化合物の混合液をホウ酸イオンを含有する水溶
液と接触させる。ホウ酸イオンを含有する水溶液として
は、ホウ酸あるいはホウ酸ナトリウムのようなホウ酸塩
が挙げられる。ホウ酸濃度は1g/リットル以上が好ま
しく、飽和溶液でも差し支えない。また、水溶液のpH
を調節してもよい。 (2) −5℃以下、好ましくは−10℃以下で凍結
し、これを解凍する操作を少なくとも1回以上、好まし
くは2回以上行なう。 (3) PVA水溶液および水に難溶性のアルカリ性カ
ルシウム化合物の混合液を、PVAの離液作用のある化
合物を含有する液体に接触させる。PVAの離液作用の
ある化合物としては、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウ
ム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウ
ム、クエン酸ナトリウム、クエン酸アンモニウム、クエ
ン酸カリウム、クエン酸マグネシウム、クエン酸アルミ
ニウム、酒石酸ナトリウム、酒石酸アンモニウム、酒石
酸カリウム、酒石酸マグネシウム、酒石酸アルミニウム
等の化合物のうち少なくとも1種を含有する液体が挙げ
られるが、とりわけ硫酸ナトリウム水溶液が好ましい。
濃度は100g/リットル以上が好ましく、特に飽和水
溶液が好ましい。 また、(1)〜(3)の方法を2つ以上併用してもよ
い。
【0009】従来の微生物用の担体の場合には、硫黄細
菌はH2を酸化してH2SO4を生成し、硝化菌はNH3
酸化してHNO3を生成するので、担体近傍は酸性とな
り、微生物の棲息性が低下し、その活性も著しく低下し
てしまう。それに対して、本発明のゲル成形物は、脱臭
や排水処理における有用な微生物たとえば硫黄細菌や硝
化菌の棲息しやすい担体である。本発明のゲル成形物
は、水に難溶性のカルシウム化合物が存在するために、
そのアルカリ徐放性により担体近傍が酸性に偏ることな
く、常に高い微生物棲息性と、活性を維持することがで
きるものと推定している。したがって本発明のゲル成形
物は脱臭用の触媒および排水処理用の触媒として有用で
ある。
【0010】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例により限定されるもので
はない。 実施例1 (株)クラレ製のPVA(平均重合度4100、ケン化
度99.85モル%)を40℃の温水で約1時間洗浄
後、PVA濃度5重量%になるようにPVAに水を加え
全量を792gにし、酸化カルシウム8gを加えた。p
Hは12であった。これを攪拌しながら110℃、2時
間処理し、PVAを溶解した。これらの混合液を厚さが
約3mmとなるように平板上に流延し、−20℃で凍結
し、室温で解凍した。これを約3mmのサイコロ状に切
断し、ゲル状担体を得た。このゲル状担体を用いて脱臭
試験を行なった。円筒型の反応槽に400gのゲル状担
体を充填し、H2S10ppm、NH310ppmを含む
空気を10ミリリットル/分で導入した。また充填層の
保湿のために適宜散水した。反応槽を通過した空気をガ
スクロマトグラフで分析した。図1および図2に示すよ
うに、約10日で活性が発現し、その後2か月間、高い
活性を保っていた。また、排水処理試験も実施した。1
リットルの曝気槽に200gのゲルを投入し、アンモニ
ア性窒素濃度10ppmの水を125ミリリットル/時
で流入させた。処理水のアンモニア性窒素濃度を測定し
たところ、図3に示すように約15日で活性が発現し、
その後2か月間、高い活性を保っていた。
【0011】比較例1 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時間洗浄
後、PVA濃度5重量%になるようにPVAに水を加え
全量を800gにした。水酸化カルシウムは加えなかっ
た。pHは7であった。これを攪拌しながら、110
℃、2時間処理し、PVAを溶解した。これらの混合液
を厚さが約3mmとなるように平板上に流延し、−20
℃で凍結し、室温で解凍した。これを約3mmのサイコ
ロ状に切断し、ゲル状担体を得た。このゲル状担体を用
いて、実施例1と同様の脱臭試験を行なった。図1およ
び図2に示すように、約20日で活性が発現したが、ま
もなく活性が低下した。また、実施例1と同様の排水処
理試験も実施した。図3に示すように約30日で活性が
発現したが、まもなく活性が低下した。
【0012】比較例2 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時間洗浄
後、PVA濃度10重量%になるようにPVAに水を加
え全量を400gにし、水酸化カルシウムは加えなかっ
た。pHは7であった。これを攪拌しながら110℃、
2時間処理し、PVAを溶解した。温度が30℃に下が
ったのちに、硫黄細菌および硝化菌を含む菌液400g
を混合し十分に攪拌した。これを厚さが約3mmとなる
ように平板上に流延し、−20℃で凍結し、室温で解凍
した。これを約3mmのサイコロ状に切断し、ゲル状担
体を得た。このゲル状担体を用いて、実施例1と同様の
脱臭試験を行なった。図1および図2に示すように、微
生物を包括固定しているため初期から活性が発現した
が、まもなく活性が低下した。また、実施例1と同様の
排水処理試験も実施した。図3に示すように、微生物を
包括固定しているため初期から活性が発現したが、まも
なく活性が低下した。
【0013】実施例2 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時間洗浄
後、PVA濃度5重量%になるようにPVAに水を加え
全量を792gにし、水酸化カルシウム8gを加えた。
pHは12であった。これを攪拌しながら110℃、2
時間処理し、PVAを溶解した。これらの混合液を先端
に内径1mmの注射針を取り付けた内径2mmφのビニ
ル管1本を使用したローラーポンプで1ミリリットル/
分で送液し、スターラーで攪拌した30g/リットルの
ホウ酸水溶液に、水表面5cmの高さより滴下した。滴
下した液滴はホウ酸水溶液中で直ちに球状化した。これ
らの球状化した成形物を全量ホウ酸水溶液と分離し、蒸
留水で軽く洗浄した後、−20℃で凍結し、室温で解凍
することにより、不透明な白色の柔軟性に富んだ球状の
ゲルが得られた。粒径は3〜3.5mmφであった。こ
の球状のゲルを用いて、実施例1と同様の脱臭試験を行
なったところ、約10日で活性が発現し、その後2か月
間、高い活性を保っていた。H2S濃度およびNH3濃度
の経時変化は実施例1と同一であった。また、実施例1
と同様の排水処理試験を実施したところ、約15日で活
性が発現し、その後2か月間、高い活性を保っていた。
アンモニア性窒素濃度の経時変化は実施例1と同一であ
った。
【0014】実施例3 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時間洗浄
後、PVA濃度5重量%になるようにPVAに水を加え
全量を792gにし、水酸化カルシウム8gを加えた。
pHは12であった。これを攪拌しながら110℃、2
時間処理し、PVAを溶解した。これらの混合液を先端
に内径1mmの注射針を取り付けた内径2mmφのビニ
ル管1本を使用したローラーポンプで1ミリリットル/
分で送液し、スターラーで攪拌した飽和Na2SO4水溶
液に滴下した。滴下した液滴は不定形に凝固した。凝固
した成形物を、そのまま、飽和Na2SO4水溶液に90
分間浸漬することにより、不透明な白色の柔軟性に富ん
だ不定形のゲルが得られた。このゲルを用いて、実施例
1と同様の脱臭試験を行なったところ、約10日で活性
が発現し、その後2か月間、高い活性を保っていた。H
2S濃度およびNH3濃度の経時変化は実施例1と同一で
あった。また、実施例1と同様の排水処理試験を実施し
たところ、約15日で活性が発現し、その後2か月間、
高い活性を保っていた。アンモニア性窒素濃度の経時変
化は実施例1と同一であった。
【0015】
【発明の効果】以上の実施例から明らかなとおり、水に
難溶性のカルシウム化合物を含むPVAゲルは、微生物
用の担体として優れており、脱臭用の担体および排水処
理用の担体として高い活性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】H2濃度の経過を示す。
【図2】NH3濃度の経過を示す。
【図3】アンモニア性窒素濃度の経過を示す。
【符号の説明】
図1〜3における記号の意味は以下のとおりである。 ○ 実施例1 △ 比較例1 □ 比較例2
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12N 11/08 B (72)発明者 岡崎 正樹 東京都中央区日本橋3丁目8番2号 株式 会社クラレ内 (72)発明者 長田 司郎 大阪府大阪市北区梅田1丁目12番39号 株 式会社クラレ内 (72)発明者 野木 一男 神奈川県横浜市磯子区滝頭1−2−15 横 浜市環境科学研究所内 (72)発明者 下村 光一郎 神奈川県横浜市磯子区滝頭1−2−15 横 浜市環境科学研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水に難溶性のカルシウム化合物およびポ
    リビニルアルコールからなるゲル成形物。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のゲル成形物からなる微生
    物用の担体。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のゲル成形物からなる脱臭
    用の触媒。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のゲル成形物からなる排水
    処理用の触媒。
JP05002503A 1993-01-11 1993-01-11 脱臭用および排水処理用の触媒 Expired - Fee Related JP3109933B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2001029203A1 (fr) * 1999-10-19 2001-04-26 Japan Science And Technology Corporation Support contenant des elements traces pour la croissance de micro-organismes

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001029203A1 (fr) * 1999-10-19 2001-04-26 Japan Science And Technology Corporation Support contenant des elements traces pour la croissance de micro-organismes
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