JPH06277673A

JPH06277673A - シリカ含有水酸アパタイト殺菌剤及び殺菌処理方法

Info

Publication number: JPH06277673A
Application number: JP7257193A
Authority: JP
Inventors: Takashi Suzuki; 喬鈴木; Toshio Sato; 利夫佐藤; Akira Wakaizumi; 章若泉; Akihiro Nakamura; 章寛中村
Original assignee: Japan Oxygen Co Ltd; Nippon Sanso Corp
Current assignee: Japan Oxygen Co Ltd; Nippon Sanso Corp
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1994-10-04

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単でかつ安全な殺菌処理が可能な殺菌剤の
提供を目的としている。【構成】水酸アパタイト中のＰＯ₄の一部がＳｉＯ₄で
置換されてなるシリカ含有水酸アパタイトを含んだシリ
カ含有水酸アパタイト殺菌剤である。【効果】シリカ含有水酸アパタイト殺菌剤に水や含水
気体が接することによって殺菌剤の表面にイオン層が形
成され、これに水や含水気体中の細菌が接触すると殺菌
されるという表面特性により水や含水気体の殺菌処理が
可能である。従ってこの殺菌剤を用いることにより、簡
単にしかも安全に水や含水気体の殺菌処理が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、飲料用水や生活用水な
どの水の殺菌処理並びに呼気や病室等の菌の存在する含
水気体の殺菌処理に使用される殺菌剤に係り、特にシリ
カ含有水酸アパタイトを殺菌剤とし、水中の細菌を簡単
にしかも安全に殺菌処理することが可能な殺菌剤とそれ
を用いた殺菌処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水の殺菌法は、飲料水や生活用水の確保
のため、古来から欠くことのできない技術である。最近
では、食品や医薬品の製造からＬＳＩの製造に至るま
で、高度に殺菌された水が必要とされ、広範囲な工業的
分野においても、製造工程上重要な技術の一つとなりつ
つある。現在その方法としては、生活用水などの確保に
は、飲料水の塩素殺菌に代表されるような化学的殺菌法
が主流であり、また工業分野では、加熱や紫外線による
物理的殺菌法が主流となっている。又病人の呼気や病室
等の菌の存在する含水気体においても同様に物理的殺菌
法が主流である。化学的殺菌法が飲料水や生活用水の殺
菌法として普及した理由は、殺菌処理の基本操作が薬剤
の混入のみであり、操作が簡易でかつコストも低く、大
量に必要な飲料水や生活用水の殺菌法として適していた
ためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし近年、上水道の
殺菌に使用される塩素だけでなく、下水や工場廃水のＢ
ＯＤ値達成及び滅菌処理に使用される塩素による上水道
源の回帰的汚染が、発癌性物質であるＴＨＭｓ（トリハ
ロメタン類）の生成を助長していることが明らかとな
り、このような薬剤を用いる化学的殺菌法は、薬剤の化
学的性質により二次汚染をおこす危険性が高く、その疫
学的安全性が危惧されている。現在、このＴＨＭｓに対
する対策として、米国のＥＰＡ（Environmental Protec
tion Agency）を中心に塩素の代替殺菌剤の模索が続け
られているが、化学的殺菌法は、基本的に薬剤の混入で
あり、回収を考えていない以上、薬剤の種類を変えて
も、その化学的性質からどのような二次的汚染が起こる
か予想することは難しく、事実上二次的汚染は避けられ
ない。このような背景から上水、下水にかかわらず一貫
して殺菌の問題を再検討する時期に来ており疫学的に安
全な新しい殺菌法の開発が急務とされている。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、簡単でかつ安全な殺菌処理が可能な殺菌剤の提供を
目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するべく鋭意研究を重ねた結果、無機イオン交換
体である水酸アパタイト及びその類似体に着目し、水酸
アパタイトのリン酸の一部をケイ酸で置換したシリカ含
有水酸アパタイトを用い、これを水や気体（水蒸気を含
有する）に接触させることによりその表面特性を利用し
て水中の細菌の殺菌が可能であることを見出し、本発明
を完成させた。即ち、請求項１の発明は、水酸アパタイ
ト中のＰＯ₄の一部がＳｉＯ₄で置換されてなるシリカ含
有水酸アパタイトを含むことを特徴とするシリカ含有水
酸アパタイト殺菌剤である。上記シリカ含有水酸アパタ
イトは、式［Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）ｘ（ＳｉＯ₄）ｙ（ＯＨ）ｚ］（ただし、式中ｘ，ｙ，ｚはモル比を表し、ｘ＝６−
ｙ、０＜ｙ＜３、０＜ｚ＜２の範囲の値である）で表さ
れるものである。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のシリカ含有水酸アパタイトと、イオン交換体、イオ
ン交換体類似物、活性炭、ゼオライト及びシリカゲルの
うちの少なくとも１種又はそれ以上を組み合わせなるシ
リカ含有水酸アパタイト殺菌剤である。

【０００７】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載のシリカ含有水酸アパタイト殺菌剤に被処理水
を接触せしめ、該殺菌剤の表面に生じるイオンによって
被処理水の殺菌処理を行うことを特徴とする殺菌処理方
法である。また、請求項４記載の発明は、請求項１又は
２記載のシリカ含有水酸アパタイト殺菌剤に含水気体を
接触せしめ、該殺菌剤の表面に生じるイオンによって含
水気体の殺菌処理を行うことを特徴とする殺菌処理方法
である。

【０００８】さらに請求項５記載の発明は、請求項１又
は２記載のシリカ含有水酸アパタイト殺菌剤に被処理水
あるいは含水気体を接触せしめ、該殺菌剤の表面に生じ
るイオンによって被処理水あるいは含水気体の殺菌処理
を行うとともに、中空糸フィルタからなるろ過部に被処
理水あるいは含水気体を通してろ過処理を行うことを特
徴とする殺菌処理方法である。

【０００９】

【作用】本発明のシリカ含有水酸アパタイト殺菌剤は、
水酸アパタイトのリン酸の一部をケイ酸で置換した無機
組成物であり、水や気体中の水分に接触させることによ
り次式（Ａ）のように水中転化反応が起こる。３［Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₄（ＳｉＯ₄）₂］＋１８Ｈ₂Ｏ → ２Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂＋10Ｃａ²⁺＋6Ｈ₃ＳｉＯ₄ ^-＋14ＯＨ^- …（Ａ）そして上記反応によりこの殺菌剤表面にはイオン層が形
成され、水中に存在する細菌がこのイオン層に接触して
殺菌されることから、本発明に係る殺菌剤は水中細菌に
対し高い殺菌効果を有している。従って本発明に係る殺
菌剤を用いることにより、簡単にしかも安全に水や含水
気体の殺菌処理を行うことができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を詳細に説明する。本発明のシ
リカ含有水酸アパタイト殺菌剤は、水酸アパタイト［Ｃ
ａ₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂］のＰＯ₄の一部がＳｉＯ₄で
置換されてなるものであり、具体的には、式［Ｃａ₁₀
（ＰＯ₄）ｘ（ＳｉＯ₄）ｙ（ＯＨ）ｚ］（ただし、式中
ｘ，ｙ，ｚはモル比を表し、ｘ＝６−ｙ、０＜ｙ＜３、
０＜ｚ＜２の範囲の値である）で表されるものである。
この基本となる水酸アパタイト（ヒドロキシアパタイ
ト）は、安定なリン酸カルシウムで人体の骨や歯の主成
分として良く知られている。また、水酸アパタイトは人
工的な合成も比較的容易なために人工関節、人工歯冠等
のバイオセラミックスとしての利用が期待されている。
水酸アパタイトの物理化学的性状を簡単に述べると、そ
の構造中にはｃ軸に沿ってＣａとＯ原子とによりつくら
れるトンネルが存在し、その中に含まれるＯＨ^-イオン
が水溶液中のＦ^-やＣｌ^-イオンなどと陰イオン交換可能
なことはよく知られている。またアパタイト構造は柔軟
であるため、種々のイオン、イオン基を置換固溶させる
ことが可能である。さらに最近では、種々の二価陽イオ
ンが水酸アパタイト中のＣａ²⁺イオンと人間の生存でき
る条件である常温、常圧下で陽イオン交換し、その交換
反応には、イオン種による選択性があることが報告され
ている。

【００１１】水酸アパタイトのリン酸の一部をシリカで
置換したシリカ含有水酸アパタイトは、結晶性アパタイ
トの構造のうちＰＯ₄ ^3-の一部がＳｉＯ₄ ^4-で置換されて
いるものであるが、ＰＯ₄ ^3-は３価のアニオンであるの
に対し、ＳｉＯ₄ ^4-は４価であるので、電気的に中性と
するため一部のＯＨが離れ、その位置が欠陥した構造を
とっている。

【００１２】このシリカ含有水酸アパタイトの製造方法
としては、ＣａＯなどのカルシウム化合物と、Ｎａ₂Ｈ
ＰＯ₄などのリン酸化合物と、シリカ（ＳｉＯ₂）とを反
応モル比、例えば、ＣａＯ：Ｎａ₂ＨＰＯ₄：ＳｉＯ₂＝
１０：４：２或いは１０：５：１に混合した材料を出発
原料とし、これを脱炭酸精製水とともに耐圧容器に入れ
１５０℃の飽和水蒸気圧下（約４.７ａｔｍ）で３〜５
日間程度反応させて合成する水熱法が好適に用いられ
る。この水熱法によって合成されたシリカ含有水酸アパ
タイトは低結晶質であり機械的強度が小さく、焼結を行
うことにより結晶化を進行させ強度を増大することがで
きるが、余り結晶化を進めると構造が緻密化し、イオン
交換容量が減少傾向を示す。イオン交換容量の低下を抑
え、しかも機械的強度を向上させるには焼結温度を７５
０〜８５０℃で１２〜２４時間程度での焼結を行うこと
が望ましい。この程度の焼結であれば、水熱合成したシ
リカ含有水酸アパタイトの結晶化がそれ程進行しないた
め、イオン交換容量に大差が生じることがない。

【００１３】このシリカ含有水酸アパタイトは、水に接
触させることにより次式（Ａ）のように水中転化反応を
起こす。３［Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₄（ＳｉＯ₄）₂］＋１８Ｈ₂Ｏ → ２Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂＋10Ｃａ²⁺＋6Ｈ₃ＳｉＯ₄ ^-＋14ＯＨ^- …（Ａ）そして上記反応によりこの殺菌剤表面にはイオン層が形
成され、水中に存在する細菌がこのイオン層に接触して
殺菌されることから、本発明に係る殺菌剤は水中細菌に
対し高い殺菌効果を有している。従って本発明に係る殺
菌剤を用いることにより、簡単にしかも安全に水や含水
気体の殺菌処理を行うことができる。

【００１４】上記シリカ含有水酸アパタイト殺菌剤は、
微粉末状〜粒状或いは種々の形状の成形体に成形可能で
ある。また、このシリカ含有水酸アパタイト殺菌剤は、
単独で殺菌剤として使用する以外に、イオン交換体、イ
オン交換体類似物、活性炭、ゼオライト及びシリカゲル
のうちの少なくとも１種又はそれ以上を組み合わせてを
混合して用いても良い。ここで用いられるイオン交換体
としては、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂であ
り、好適な市販品を例示すれば、Amberlite 252 とAmbe
rlite IRA-938（両者ともオルガノ（株）製）などであ
る。またイオン交換体類似物としては、水と接触した時
にその表面にイオンの層を形成して陰イオン交換体と類
似の表面特性を示す無機材料が用いられ、クニミネ工業
（株）製Ｍ−５１１（マグネシアが主体）、触媒化成
工業（株）製 Neosorb A-35（活性アルミナが主体）な
どである。また、活性炭は各種市販品のうちから、粒度
や吸着性を考慮して適宜選択して用いることができる。

【００１５】シリカ含有水酸アパタイト殺菌剤と、上記
イオン交換体やイオン交換体類似物などの副成分とを混
合して用いる場合には、シリカ含有水酸アパタイト殺菌
剤の表面特性による殺菌効果と、これら副成分の表面特
性による殺菌効果との相乗効果によって、シリカ含有水
酸アパタイト殺菌剤の殺菌効果を上回る殺菌効果が得ら
れる。また、シリカ含有水酸アパタイト殺菌剤と活性炭
とを組み合わせることによって水の殺菌と同時に脱臭や
有害物の吸着除去を一度に行うことができる。

【００１６】シリカ含有水酸アパタイト殺菌剤またはシ
リカ含有水酸アパタイト殺菌剤にイオン交換体やイオン
交換体類似物などの副成分とを混合してなる殺菌剤（以
下、シリカ含有水酸アパタイト殺菌剤と総称する）を用
いて水の殺菌処理を行うには、シリカ含有水酸アパタイ
ト殺菌剤に水を接触させれば良く、水中に殺菌剤を投入
し攪拌放置するだけで水の殺菌処理が可能である。また
流水を連続的に殺菌処理する方法としては、シリカ含有
水酸アパタイト殺菌剤からなる透水層に被処理水を透過
させる方法が好適である。このようにシリカ含有水酸ア
パタイト殺菌剤を用いた水の殺菌処理は極めて簡単な操
作によって実施可能であり、上水、下水の塩素殺菌法の
代替として使用可能である他、家庭用浄水器、給水設備
や風呂などの細菌付着防止用、空気清浄器や加湿器の細
菌繁殖防止、携帯用水処理器などとして応用が可能であ
る。

【００１７】図１は、シリカ含有水酸アパタイト殺菌剤
を用いた殺菌処理装置の第１の例を説明するための図で
あって、符号１０は殺菌処理装置である。この殺菌処理
装置１０は、上部側の給水路１１と下部側の排水路１２
を有する中空の本体１３内に、シリカ含有水酸アパタイ
ト殺菌剤を充填して殺菌処理層１４を形成して構成され
ている。殺菌処理層１４の層厚は、被処理水が殺菌処理
層１４を透過する間に細菌がこの殺菌処理層１４に接触
して十分に殺菌処理されるように、本体１３内の水の流
速或いはシリカ含有水酸アパタイト殺菌剤の表面積等に
応じて適宜設定される。

【００１８】この殺菌処理装置１０を使用する場合に
は、給水路１１から被処理水１５を供給する。被処理水
１５としては、水源池から取水してろ過などの前処理を
施した殺菌前の上水用原水、井戸水などの地下水などが
用いられる。本体１３内に供給された被処理水１５は殺
菌処理層１４を透過して下方に流れ、その間に殺菌処理
層１４のシリカ含有水酸アパタイト殺菌剤の表面特性、
即ち、シリカ含有水酸アパタイト殺菌剤に水が接するこ
とによって殺菌剤の表面にはイオン層が形成され、これ
に被処理水中の微生物が接触すると殺菌されるという表
面特性により殺菌処理され、本体１３下部の排水路１２
から殺菌水１６として放出される。

【００１９】得られた殺菌水１６は、被処理水中に含ま
れていた微生物が殺菌され、しかも有害物を含まないも
のなので安全に使用することができる。また、殺菌剤か
ら生じたＯＨ^-イオンによってある程度の静菌性が保た
れるので、滅菌容器中に充填すれば長期間の保存が可能
となる。また電気分解型イオン生成水の代替機能をもた
すことも可能である。

【００２０】この殺菌処理装置１０は構造が簡単であ
り、大量の水を処理するための殺菌処理装置から家庭用
の小型殺菌処理装置まで各種のサイズの装置が低コスト
で提供できる。また殺菌処理層に被処理水を透過させる
だけであるので、装置の運転が極めて容易となる。また
本体内部では殺菌が行われているために微生物の繁殖も
なくメンテナンスが容易である。

【００２１】図２は、シリカ含有水酸アパタイト殺菌剤
を用いた殺菌処理装置の第２の例を説明するための図で
あって、符号２０は殺菌処理装置である。この殺菌処理
装置２０は、上部側の給水路２１と下部側の排水路２２
を有する中空の本体２３内に、上層側のシリカ含有水酸
アパタイト殺菌剤からなる殺菌処理層２４と、下層側の
２次処理層２５とを備えて構成されている。この２次処
理層２５は、活性炭、ゼオライト、シリカゲル、ろ過
材、イオン交換体の少なくとも１つからなり、上層側の
殺菌処理層２４を透過した殺菌水に２次処理、即ち、活
性炭、ゼオライト、シリカゲルの場合には脱臭や有害物
の除去、ろ過材の場合には殺菌水の精密ろ過、イオン交
換体の場合には２次殺菌処理若しくは殺菌水中のイオン
中和などの２次処理を行うようになっている。

【００２２】この殺菌処理装置２０は、先の例による殺
菌処理装置１０と同じく、給水路２１から被処理水２６
を供給することにより、被処理水２６はシリカ含有水酸
アパタイト殺菌剤からなる殺菌処理層２４を透過し、そ
の間に殺菌処理が行われる。ついで、殺菌処理層２４を
透過した殺菌水は２次処理層２５にて、脱臭や有害物の
除去、精密ろ過、２次殺菌処理若しくは殺菌水中のイオ
ン中和などの２次処理が行われ、２次処理された処理水
２７が排水路２２を通って放出される。本実施例の上記
２次処理層は必ずしもシリカ含有水酸アパタイト殺菌剤
の後工程に配置されることで限定されるものでなく、前
工程に配置しても良い。

【００２３】図３は、シリカ含有水酸アパタイト殺菌剤
を用いた殺菌処理装置の第３の例を説明するための図で
あって、符号３０は殺菌処理装置である。この殺菌処理
装置３０は、上部側の給水路３１と下部側の排水路３２
を有する中空の本体３３内に、上層側のシリカ含有水酸
アパタイト殺菌剤からなる殺菌処理層３４と、下層側の
中空糸ろ過部３５とを備えた構成になっている。上記中
空糸ろ過部３５は、家庭用浄水器や超純水製造用の水処
理装置などに用いられている中空糸フィルタである。被
処理水は給水路３１を通して殺菌処理装置３０に供給さ
れ、本発明の殺菌処理層３４を通過し、さらに中空糸外
部から内部に水を透過することによって精密ろ過するよ
うになっている。

【００２４】この殺菌処理装置３０は、給水路３１を通
して被処理水３６を装置内に導入し、まずシリカ含有水
酸アパタイト殺菌剤からなる殺菌処理層３４を透過し、
その間に殺菌処理が行われ、ついでその下方の中空糸ろ
過部３５にて精密ろ過を行う。中空糸ろ過部３５を透過
した殺菌水３７は排水路３２から放出される。なお、こ
の殺菌処理装置３０においては、殺菌処理層３４に活性
炭を混合しておくか、或いは殺菌処理層３７の上下いず
れかに活性炭層を形成しておくことが望ましい。

【００２５】このように、本発明に係るシリカ含有水酸
アパタイト殺菌剤は、被処理水と接触させることによっ
てシリカ含有水酸アパタイト殺菌剤の表面特性、即ち、
シリカ含有水酸アパタイト殺菌剤に水が接することによ
って殺菌剤の表面にはイオン層が形成され、これに被処
理水中の微生物が接触すると殺菌されるという表面特性
により、被処理水の殺菌処理が可能である。従って、こ
の殺菌剤を用いることにより、塩素殺菌法のように処理
水に塩素などの２次汚染物質を残留させることなく被処
理水の殺菌処理が可能となる。また、この殺菌剤から生
じたＯＨ^-イオンによってある程度の静菌性が保たれる
ので、滅菌容器中に充填すれば長期間の保存が可能とな
る。

【００２６】また、シリカ含有水酸アパタイト殺菌剤は
水と接触させることで殺菌効果があり、殺菌処理を実施
するための殺菌処理装置の構造が極めて簡略となるの
で、大量の水を処理するための殺菌処理装置から家庭用
の小型殺菌処理装置まで各種のサイズの装置が低コスト
で提供できる。また装置の運転が極めて容易となり、運
転コストが低減できるとともにメンテナンスが容易とな
る。なお上記実施例で本発明の殺菌処理装置１０，２
０，３０に被処理水１５，２６，３６を導入するにあた
って、予めガラス繊維やろ布等のフィルタによってろ過
するか、あるいは殺菌処理装置１０，２０，３０にフィ
ルタを内装しておくと細かい塵埃を除去し得て、被処理
水の流れを滑らかにし、効率良く殺菌が可能となる。以
上は水の殺菌処理について述べたが、本発明はこれにの
み適用されるものでなく、水分が含まれる気体、例えば
人間の呼気や更には大気を殺菌することができる。この
場合本発明の殺菌剤を通気性包袋に収納してマスクに配
置して使用すると、これを病人が使用すれば、病人の呼
気ガスとの接触により呼気中の菌は殺菌され、大気に放
散することが防止され、又病院での病室等の換気や冷暖
房装置に本発明の殺菌剤を配置することにより、室内の
殺菌処理を行うことができ、防疫上有効である。以下、
本発明に係るシリカ含有水酸アパタイト殺菌剤の水処理
を例示してその殺菌効果を実験例によって明確化する。

【００２７】（実験例）シリカ含有水酸アパタイトの殺
菌能力を、他の無機イオン交換体や有機イオン交換体と
比較して測定した。

【００２８】１．使用菌株および試料液の調製実験に使用した菌株は、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）Ｋ−１
２Ｗ３１１０である。この菌株は普通寒天斜面培地に
毎月１回継代保存したもので、実験にあたっては普通ブ
イヨン１０ｃｍ³を分注したＬ字管にて３７℃、２０±
２時間振盪培養後、さらに同培地２５０ｃｍ³を入れた
コルベンに移植し３７℃、１８時間振盪培養した。この
培養液から遠心集菌した菌体を滅菌生理食塩液にて１
回、滅菌精製水にて２回洗浄し、これを滅菌精製水３０
０ｃｍ³に菌濃度１０⁶〜１０⁷個／ｃｍ³となるように均
一に浮遊させ、試料菌浮遊液とした（以下、試料液とい
う）。

【００２９】２．殺菌実験に用いた無機イオン交換体殺菌実験に用いたシリカ含有水酸アパタイト及び他の無
機イオン交換体と有機イオン交換体の物性を表１に示し
た。以下にその製法および特性を簡単に記す。

【００３０】

【表１】

【００３１】シリカ含有水酸アパタイト（以下、Ｓｉ
Ａｐと記す）基本となる水酸アパタイトは無機イオン交換体の１種で
あり、両性イオン交換能があることが知られている。本
実験に使用したＳｉＡｐは、水酸アパタイトのリン酸位
にＳｉＯ₄を導入したもので水熱法により合成したもの
である。これは、ＣａＯ，Ｎａ₂ＨＰＯ₄，ＳｉＯ₂を
５：２：１（モル比）の割合で混合し、脱炭酸精製水約
７０ｃｍ³とともに耐圧容器に入れ、これを１５０℃の
飽和水蒸気圧下で４日間反応を行い合成したものであ
る。殺菌実験は、水熱合成後、８００℃で２４時間焼成
を行ったものと、全く焼成を行わなかったものとの２種
類を使用した。また、結晶構造から計算したイオン交換
容量は焼結体、非焼結体とも陽イオンが約２.１ｍｅｑ
／ｇ、陰イオンが約０.６ｍｅｑ／ｇであるが、実際は
焼結を行うと結晶化が進むに伴いイオン交換容量は減少
する。しかし、先の条件での焼結では結晶化がそれほど
進行しないため焼結体、非焼結体の両者のイオン交換容
量に大差は生じないと考えられる。

【００３２】Ｍ−５１１［ＭｇＯ・ｘＡｌ₂Ｏ₃・ｎＨ₂Ｏｘ＝0〜0.25］（クニ
ミネ工業（株）製）マグネシア系の無機吸着剤の一種であり、水中では水和
反応を起こし粒子表面に濃厚なＯＨ^-形イオン層を形成
する点で、ＯＨ^-形イオン交換樹脂と表面特性が類似し
た物質である。

【００３３】有機イオン交換樹脂ＳｉＡｐ及びＭ−５１１の殺菌効果と比較するため、有
機イオン交換樹脂混合系の中で最も殺菌効果の高かっ
た、Amberlite 252 とAmberlite IRA-938（両者ともオ
ルガノ（株）製）の１：１の混合系を用い、ＳｉＡｐ及
びＭ−５１１と同じ殺菌実験を行った。Amberlite 252
（以下、IR-252という）はＭＲ型（Macro Reticular）
でスルホン酸基を交換基とする強酸性陽イオン交換樹脂
であり、交換容量は４.４ｍｅｑ／ｇ、比重は１.２７で
ある。Amberlite IRA-938（以下、IRA-938という）は、
超ＭＲ型で４級アンモニウム塩を交換基とする強塩基性
陰イオン交換樹脂で、表面に孔径2.5〜23μｍの大孔径
を有する点が特徴の樹脂であり、交換容量は３．７ｍｅ
ｑ／ｇ、比重は１．２０である。これら２つの樹脂の混
合系の特徴は比重が類似しているため均一な混合系が得
られる点にある。実験にあたっては、両方の樹脂とも常
法に従い活性化しＨ⁺形またはＯＨ^-形に活性化し混合比
が１：１（乾燥重量比）で総量が１.０ｇとなるよう秤
量し使用した。

【００３４】３．殺菌実験実験は全てバッチ法で行った。図４にその概要を示す。
前述した試料液１をフラスコ２に３００ｃｍ³を入れ、
これにＳｉＡｐ、Ｍ−５１１、シリカゲル、IR-252とIR
A-938の混合物の１種を１.０ｇ添加し、マグネチックス
ターラー３で定速攪拌させ、これらから経時的に一部の
液を採取したものを処理液とした。殺菌効果の判定は、
ＳｉＡｐまたはＭ−５１１を添加する前の試料液を予め
一部分取しておき、経時的に処理液を採取すると同時に
この分取した試料液からも一部採取し、各々の１ｃｍ³
を適当段階１０倍希釈し、その希釈溶液の０.０５ｃｍ³
を普通寒天平板培地に塗抹し、３７℃、２４時間培養
後、各々の集落数を測定し、試料液の集落数に対する処
理液の集落数の％を算出し生菌率として判定した。な
お、各希釈系列の第１段階溶液は1/15Ｍリン酸緩衝液
（ｐＨ７.０）を用いた。この理由は、後述する表３に
示すように、ＳｉＡｐやＭ−５１１を試料液に添加する
とｐＨの影響が残りＳｉＡｐおよびＭ−５１１の正確な
殺菌効果が測定できない。このｐＨの影響を除くため、
各希釈系列の第１段階にリン酸緩衝液を使用した。

【００３５】焼結したＳｉＡｐ、未焼結のＳｉＡｐおよ
びＭ−５１１を各々１.０ｇ単独系で用いた場合の殺菌
効果を表２に示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】この表２から明らかなように、これら３者
ともに添加直後から生菌率は低下し、３０分後にはそれ
ぞれ生菌率は０.０１％、１０％、１０％で殺菌効果が
認められた。しかし、各系における生菌率の低下速度に
はかなり差があり、ほぼ完全に近い殺菌状態になるまで
に要した時間は、それぞれ焼結ＳｉＡｐが１時間、未焼
結ＳｉＡｐが３時間、Ｍ−５１１が２時間であり、最も
速効性があるのは焼結したＳｉＡｐであった。この結果
から無機イオン交換体であるＳｉＡｐおよび陰イオン交
換樹脂の類似体であるＭ−５１１にも著明な殺菌効果が
あり、また組成が同じＳｉＡｐでも、焼結の有無により
速効性という点でかなり差があることも判明した。

【００３８】また先の細菌実験と同時に、採取した試料
液のｐＨを測定し、焼結したＳｉＡｐ、未焼結のＳｉＡ
ｐおよびＭ−５１１を各々１.０ｇ加えた系における試
料液の経時的なｐＨ変化を調べた。その結果を表３に示
す。

【００３９】

【表３】

【００４０】表３から明らかなように、焼結ＳｉＡｐ、
未焼結ＳｉＡｐおよびＭ−５１１を水中に添加すると試
料液のｐＨは１１前後まで上昇することがわかる。これ
は、表１中に示した水和反応が起こるためである。細菌
は、酸よりもアルカリに弱いと言われており、このｐＨ
上昇により試料液中の大腸菌が殺菌された可能性があ
る。そこで、この点を明らかにするためにｐＨ変化によ
る殺菌効果について検討した。１Ｍ-ＮａＯＨ溶液を用
いてｐＨを７、１０、１１に調製した試料液を作製し、
これらをマグネチックスターラーにて定速攪拌しつつ放
置し、経時的な生菌率を測定し、その結果を表４に示
す。

【００４１】

【表４】

【００４２】表４から明らかなように、ｐＨ７試料液に
比べてｐＨ１１の試料液では明らかに生菌率が低下した
が、３時間放置後でもその生菌率は７％であり、表２に
示したＳｉＡｐおよびＭ−５１１の急激な生菌率の低下
及び表３におけるそれぞれの剤の経時におけるｐＨの変
動と生菌率との関係とを比較するとｐＨによる殺菌効果
の効力はほとんど無いに等しく、この結果から、ＳｉＡ
ｐおよびＭ−５１１の殺菌効果が、ｐＨの上昇での影響
は僅かであることは明らかである。

【００４３】次に、対照実験として、本実験で著明な殺
菌効果を示した焼結ＳｉＡｐと、有機イオン交換樹脂を
用いた同様の殺菌実験において、最も高い殺菌効果を示
したIR-252とIRA-938混合系の殺菌効果を比較した。表
５は焼結ＳｉＡｐを１.０ｇ添加した系と、IR-252とIRA
-938を１：１で混合したものを１.０ｇ添加した系につ
いて、経時的に生菌率を測定した結果を示すものであ
る。

【００４４】

【表５】

【００４５】表５から明らかなように、ＳｉＡｐ系と有
機イオン交換樹脂混合系における生菌率の低下速度は３
０分の経時ですでにＳｉＡｐ系では１桁低下し、そして
３時間後での生菌率はＳｉＡｐの方が有機イオン交換樹
脂系より約３桁も低く、殺菌効果そのものはＳｉＡｐの
方がはるかに高かった。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るシリ
カ含有水酸アパタイト殺菌剤は、被処理水や水分を含有
する含水気体と接触させることによってシリカ含有水酸
アパタイト殺菌剤の表面特性、即ち、シリカ含有水酸ア
パタイト殺菌剤に水が接することによって殺菌剤の表面
にイオン層が形成され、これに水中或いは気体中の細菌
が接触すると殺菌されるという表面特性により、被処理
水や含水気体の殺菌処理が可能である。従って、この殺
菌剤を用いることにより、塩素殺菌法のように処理水に
塩素などの２次汚染物質を残留させることなく被処理水
の殺菌処理が可能となり、又、菌が存在する含水気体を
殺菌処理することができる。また、この殺菌剤から生じ
たイオンによってある程度の静菌性が保たれるので、滅
菌容器中に充填すれば長期間の保存が可能となる。

【００４７】また、シリカ含有水酸アパタイト殺菌剤は
水や気体中の水分と接触させることで殺菌効果があり、
殺菌処理を実施するための殺菌処理装置の構造が極めて
簡略となるので、大量の水を処理するための殺菌処理装
置から家庭用の小型殺菌処理装置まで各種のサイズの装
置が低コストで提供でき、又病人の呼気中の菌や大気雰
囲気中の菌を効果的に殺菌し得る。また装置の運転が極
めて容易となり、運転コストが低減できるとともにメン
テナンスが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る殺菌処理方法を実施するのに好適
な殺菌処理装置の第１の例を示す概略図である。

【図２】同じく殺菌処理装置の第２の例を示す概略図で
ある。

【図３】同じく殺菌処理装置の第３の例を示す概略図で
ある。

【図４】実験例で用いた殺菌実験装置を説明するための
概略図である。

【符号の説明】

１……試料液、２……フラスコ、３……マグネチックス
ターラー、１０，２０，３０……殺菌処理装置、１１，
２１，３１……給水路、１２，２２，３２……排水路、
１３，２３，３３……本体、１４，２４，３４……シリ
カ含有水酸アパタイト殺菌剤からなる殺菌処理層、１
５，２６，３６……被処理水、１６，３７……殺菌水、
２５……２次処理層、２７……処理水、３５……中空糸
ろ過部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者若泉章山梨県北巨摩郡高根町下黒沢3054−３日本酸素株式会社山梨事業所内 (72)発明者中村章寛山梨県北巨摩郡高根町下黒沢3054−３日本酸素株式会社山梨事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水酸アパタイト中のＰＯ₄の一部がＳｉ
Ｏ₄で置換されてなるシリカ含有水酸アパタイトを含む
ことを特徴とするシリカ含有水酸アパタイト殺菌剤。
【請求項２】請求項１記載のシリカ含有水酸アパタイ
トと、イオン交換体、イオン交換体類似物、活性炭、ゼ
オライト及びシリカゲルのうちの少なくとも１種又はそ
れ以上を組み合わせてなるシリカ含有水酸アパタイト殺
菌剤。
【請求項３】請求項１又は２記載のシリカ含有水酸ア
パタイト殺菌剤に被処理水を接触せしめ、該殺菌剤の表
面に生じるイオンによって被処理水の殺菌処理を行うこ
とを特徴とする殺菌処理方法。
【請求項４】請求項１又は２記載のシリカ含有水酸ア
パタイト殺菌剤に含水気体を接触せしめ、該殺菌剤の表
面に生じるイオンによって含水気体の殺菌処理を行うこ
とを特徴とする殺菌処理方法。
【請求項５】請求項１又は２記載のシリカ含有水酸ア
パタイト殺菌剤に被処理水あるいは含水気体を接触せし
め、該殺菌剤の表面に生じるイオンによって被処理水あ
るいは含水気体の殺菌処理を行うとともに、中空糸フィ
ルタからなるろ過部に被処理水あるいは含水気体を通し
てろ過処理を行うことを特徴とする殺菌処理方法。