JPH08333499A - ゲル基材 - Google Patents
ゲル基材Info
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- JPH08333499A JPH08333499A JP14034895A JP14034895A JPH08333499A JP H08333499 A JPH08333499 A JP H08333499A JP 14034895 A JP14034895 A JP 14034895A JP 14034895 A JP14034895 A JP 14034895A JP H08333499 A JPH08333499 A JP H08333499A
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- Japan
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- gel
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- Pending
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- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 ケン化度９９．９モル％以上のポリビニルア
ルコールからなるゲル基材。 【効果】 本発明のゲル基材は、ゲル基材からのＰＶＡ
の溶出が激減し、耐久性も向上することから、排水処理
用担体としての実用性が著しく向上する。
ルコールからなるゲル基材。 【効果】 本発明のゲル基材は、ゲル基材からのＰＶＡ
の溶出が激減し、耐久性も向上することから、排水処理
用担体としての実用性が著しく向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排水処理などに用いら
れるゲル基材に関する。
れるゲル基材に関する。
【０００２】
【従来の技術】微生物を担体に固定化することにより、
その機能を効率的に利用する研究がなされている。特に
「微生物固定化法による排水処理」（昭和６３年産業用
水調査会出版）に詳細に説明されている。微生物を固定
化する方法としては、高分子素材を用いて微生物をその
まま包み込む包括固定法や担体に微生物を付着させる生
物膜法がある。これらの担体に用いられる高分子素材と
してポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと略する）、
ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド、光硬化
性樹脂などが用いられている。なかでもＰＶＡは、親水
性高分子であり、微生物の棲息性が高く、ゲル基材とし
て優れている（特開昭６４−４３１８８号）。
その機能を効率的に利用する研究がなされている。特に
「微生物固定化法による排水処理」（昭和６３年産業用
水調査会出版）に詳細に説明されている。微生物を固定
化する方法としては、高分子素材を用いて微生物をその
まま包み込む包括固定法や担体に微生物を付着させる生
物膜法がある。これらの担体に用いられる高分子素材と
してポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと略する）、
ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド、光硬化
性樹脂などが用いられている。なかでもＰＶＡは、親水
性高分子であり、微生物の棲息性が高く、ゲル基材とし
て優れている（特開昭６４−４３１８８号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、市販されている
ＰＶＡは、完全ケン化ＰＶＡといえどもそのケン化度
は、９８モル％程度であり、排水処理の担体に用いられ
ている特に高いケン化度のＰＶＡでも９９．８モル％で
ある（特開平３−１４６１２８号）。このように、従来
のケン化度９９．８モル％以下のＰＶＡを用いたゲル基
材は、その残存酢酸基のためにＰＶＡの結晶化が不完全
となり、水中へのＰＶＡ溶出が大きく、排水処理に用い
た場合には曝気槽で泡立ったり、処理水のＣＯＤが増加
するなどの問題が生じていた。また、ＰＶＡの結晶化が
不完全であるために、排水処理に長期間使用するとゲル
基材が劣化しやすいという問題点もあった。
ＰＶＡは、完全ケン化ＰＶＡといえどもそのケン化度
は、９８モル％程度であり、排水処理の担体に用いられ
ている特に高いケン化度のＰＶＡでも９９．８モル％で
ある（特開平３−１４６１２８号）。このように、従来
のケン化度９９．８モル％以下のＰＶＡを用いたゲル基
材は、その残存酢酸基のためにＰＶＡの結晶化が不完全
となり、水中へのＰＶＡ溶出が大きく、排水処理に用い
た場合には曝気槽で泡立ったり、処理水のＣＯＤが増加
するなどの問題が生じていた。また、ＰＶＡの結晶化が
不完全であるために、排水処理に長期間使用するとゲル
基材が劣化しやすいという問題点もあった。
【０００４】
【発明を解決するための手段】発明者らは、上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、ケン化度９９．９モ
ル％以上のＰＶＡからなるゲル基材を見出し、本発明を
完成するに至った。
解決するために鋭意検討した結果、ケン化度９９．９モ
ル％以上のＰＶＡからなるゲル基材を見出し、本発明を
完成するに至った。
【０００５】まず、本発明において使用するＰＶＡにつ
いて説明する。本発明に使用するＰＶＡは、ケン化度が
９９．９モル％以上のものを使用する。また、ケン化度
９９．９モル％未満のＰＶＡに水酸化ナトリウム溶液、
水酸化カリウム溶液などのアルカリを添加して、ケン化
度を９９．９モル％以上にしたものを用いてもよい。あ
るいは、ＰＶＡを水に溶かしてから、ケン化に必要なア
ルカリを添加してもよい。
いて説明する。本発明に使用するＰＶＡは、ケン化度が
９９．９モル％以上のものを使用する。また、ケン化度
９９．９モル％未満のＰＶＡに水酸化ナトリウム溶液、
水酸化カリウム溶液などのアルカリを添加して、ケン化
度を９９．９モル％以上にしたものを用いてもよい。あ
るいは、ＰＶＡを水に溶かしてから、ケン化に必要なア
ルカリを添加してもよい。
【０００６】本発明に使用するＰＶＡの平均重合度は１
０００以上が好ましく、特に２８００以上が好ましい。
また、ゲル基材中におけるＰＶＡの濃度は、ゲル基材の
強度面からは、大きいほうが好ましいが、微生物の棲息
性からは小さいほうが好ましい。したがって、ゲル基材
中におけるＰＶＡ濃度は１〜４０重量％が好ましく、３
〜２０重量％がより好ましい。
０００以上が好ましく、特に２８００以上が好ましい。
また、ゲル基材中におけるＰＶＡの濃度は、ゲル基材の
強度面からは、大きいほうが好ましいが、微生物の棲息
性からは小さいほうが好ましい。したがって、ゲル基材
中におけるＰＶＡ濃度は１〜４０重量％が好ましく、３
〜２０重量％がより好ましい。
【０００７】本発明のゲル基材は、ＰＶＡのゲル化を阻
害しない範囲で、ＰＶＡ以外の公知の成分を添加するこ
とができる。
害しない範囲で、ＰＶＡ以外の公知の成分を添加するこ
とができる。
【０００８】たとえば、ゲル基材を任意の形状に成型す
るために水溶性高分子多糖類を添加してもよい。具体的
には、アルギン酸のアルカリ金属塩、カラギーナン、マ
ンナン、キトサンなどの陽イオンとの接触によってゲル
化する能力のある水溶性高分子多糖類が挙げられる。そ
の場合、任意の形状に成型するためにカルシウムイオ
ン、マグネシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリ
ウムイオンなどのアルカリ土類金属イオン、アルミニウ
ムイオン、ニッケルイオン、セリウムイオンなどの多価
金属イオン、カリウムイオン、アンモニウムイオンなど
上記高分子多糖類をゲル化させ得る陽イオンに接触させ
てもよい。また、ゲル基材を任意の形状に成型するため
に、鋳型などにＰＶＡを含む水溶液を流し込んでもよ
い。
るために水溶性高分子多糖類を添加してもよい。具体的
には、アルギン酸のアルカリ金属塩、カラギーナン、マ
ンナン、キトサンなどの陽イオンとの接触によってゲル
化する能力のある水溶性高分子多糖類が挙げられる。そ
の場合、任意の形状に成型するためにカルシウムイオ
ン、マグネシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリ
ウムイオンなどのアルカリ土類金属イオン、アルミニウ
ムイオン、ニッケルイオン、セリウムイオンなどの多価
金属イオン、カリウムイオン、アンモニウムイオンなど
上記高分子多糖類をゲル化させ得る陽イオンに接触させ
てもよい。また、ゲル基材を任意の形状に成型するため
に、鋳型などにＰＶＡを含む水溶液を流し込んでもよ
い。
【０００９】本発明のゲル基材には、微生物を後付着さ
せてもよいが、ゲル基材を任意の形状に成型する前に、
ＰＶＡを含む水溶液に微生物を混合してもよい。微生物
の種類は特に限定されるものではなく、細菌、放線菌、
カビ、酵母などのいずれでもよく、純粋培養で得られた
ものでも混合培養で得られたものでも、活性汚泥のよう
なものでもよい。微生物としては、たとえば、ムコール
（Ｍｕｃｃｏｒ）属、フザリウム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）
属、クラドツリックス（Ｃｌａｄｏｔｈｒｉｘ）属、ス
フエロチルス（Ｓｐｈａｅｒｏｔｉｌｕｓ）属、ズーグ
レア（Ｚｏｏｇｌｅａ）属、レプトミツス（Ｌｅｐｔｏ
ｍｉｔｕｓ）属、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌ
ｕｓ）属、リゾプス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）属、シュード
モナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属、アセトバクター
（Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ）属、ストレプトマイセス
（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）属、エシエリシア（Ｅｓ
ｃｈｅｒｉｃｈｉａ）属、サッカロマイセス（Ｓａｃｃ
ｈａｒｏｍｙｃｅｓ）属、キャンディダ（Ｃａｎｄｉｄ
ａ）属などの属する微生物が挙げられ、イオウ細菌、メ
タン菌、酪酸菌、乳酸菌、枯草菌、変形菌、不全菌、硝
酸菌、亜硝酸菌なども例示される。
せてもよいが、ゲル基材を任意の形状に成型する前に、
ＰＶＡを含む水溶液に微生物を混合してもよい。微生物
の種類は特に限定されるものではなく、細菌、放線菌、
カビ、酵母などのいずれでもよく、純粋培養で得られた
ものでも混合培養で得られたものでも、活性汚泥のよう
なものでもよい。微生物としては、たとえば、ムコール
（Ｍｕｃｃｏｒ）属、フザリウム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）
属、クラドツリックス（Ｃｌａｄｏｔｈｒｉｘ）属、ス
フエロチルス（Ｓｐｈａｅｒｏｔｉｌｕｓ）属、ズーグ
レア（Ｚｏｏｇｌｅａ）属、レプトミツス（Ｌｅｐｔｏ
ｍｉｔｕｓ）属、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌ
ｕｓ）属、リゾプス（Ｒｈｉｚｏｐｕｓ）属、シュード
モナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属、アセトバクター
（Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒ）属、ストレプトマイセス
（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）属、エシエリシア（Ｅｓ
ｃｈｅｒｉｃｈｉａ）属、サッカロマイセス（Ｓａｃｃ
ｈａｒｏｍｙｃｅｓ）属、キャンディダ（Ｃａｎｄｉｄ
ａ）属などの属する微生物が挙げられ、イオウ細菌、メ
タン菌、酪酸菌、乳酸菌、枯草菌、変形菌、不全菌、硝
酸菌、亜硝酸菌なども例示される。
【００１０】本発明のゲル基材の形状は特に限定される
ものではなく、球状、繊維状、サイコロ状、フィルム
状、円筒状などの任意の形状を適宜選択することができ
る。
ものではなく、球状、繊維状、サイコロ状、フィルム
状、円筒状などの任意の形状を適宜選択することができ
る。
【００１１】任意の形状に成型または鋳型に流し込んだ
ＰＶＡを含む水溶液を結晶化させるためには、−５℃以
下で凍結し、解凍するという操作を少なくとも１回以上
行なう。結晶化を十分に行なうために、凍結は−５℃以
下が好ましく、さらに−１０℃以下が好ましい。解凍は
常温で解凍してもよいが、より結晶化を十分にするため
に、１０℃以下で解凍することが好ましい。さらにこの
凍結、解凍操作を２回以上繰り返してもよい。また、凍
結または解凍の雰囲気を減圧下で行い、部分的ゲル基材
の水分を減少させてもよい。
ＰＶＡを含む水溶液を結晶化させるためには、−５℃以
下で凍結し、解凍するという操作を少なくとも１回以上
行なう。結晶化を十分に行なうために、凍結は−５℃以
下が好ましく、さらに−１０℃以下が好ましい。解凍は
常温で解凍してもよいが、より結晶化を十分にするため
に、１０℃以下で解凍することが好ましい。さらにこの
凍結、解凍操作を２回以上繰り返してもよい。また、凍
結または解凍の雰囲気を減圧下で行い、部分的ゲル基材
の水分を減少させてもよい。
【００１２】このようにして、得られたＰＶＡゲル基材
は、ゲル基材からのＰＶＡの溶出が激減し、曝気槽での
泡立ちや、処理水のＣＯＤの上昇がなくなる。また、ゲ
ル基材の劣化も起こりにくく耐久性が向上する。
は、ゲル基材からのＰＶＡの溶出が激減し、曝気槽での
泡立ちや、処理水のＣＯＤの上昇がなくなる。また、ゲ
ル基材の劣化も起こりにくく耐久性が向上する。
【００１３】
【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。尚、以下において「％」は特に断りのない限
り、「重量％」を意味する。
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。尚、以下において「％」は特に断りのない限
り、「重量％」を意味する。
【００１４】実施例１ (株)クラレ製のＰＶＡ（平均重合度４０００、ケン化度
９９．９１モル％）を４０℃の温水で約１時間洗浄後、
ＰＶＡ濃度が５％となるように、ＰＶＡに水を加え、オ
ートクレーブで１２１℃、３０分間処理しＰＶＡを溶解
した。これを厚さ５ｍｍとなるようにトレーに流延し、
−２０℃の冷凍庫で２４時間凍結させ、４℃の冷蔵庫で
解凍させた。この凍結、解凍操作をさらに２回繰り返し
た。できあがったＰＶＡゲル基材を５ｍｍ角に切断し
た。溶出試験としてこのゲル基材５０ｇに対して水５０
０ｇを加え、３０℃で１週間撹拌した。この時のゲル１
ｋｇ当たりのＰＶＡ溶出量の値を表１に示す。次に耐久
試験として、ゲル基材５００ｇを(株)クラレ岡山工場の
排水処理槽に１年間浸漬した後の重量保持率を表１に示
す。
９９．９１モル％）を４０℃の温水で約１時間洗浄後、
ＰＶＡ濃度が５％となるように、ＰＶＡに水を加え、オ
ートクレーブで１２１℃、３０分間処理しＰＶＡを溶解
した。これを厚さ５ｍｍとなるようにトレーに流延し、
−２０℃の冷凍庫で２４時間凍結させ、４℃の冷蔵庫で
解凍させた。この凍結、解凍操作をさらに２回繰り返し
た。できあがったＰＶＡゲル基材を５ｍｍ角に切断し
た。溶出試験としてこのゲル基材５０ｇに対して水５０
０ｇを加え、３０℃で１週間撹拌した。この時のゲル１
ｋｇ当たりのＰＶＡ溶出量の値を表１に示す。次に耐久
試験として、ゲル基材５００ｇを(株)クラレ岡山工場の
排水処理槽に１年間浸漬した後の重量保持率を表１に示
す。
【００１５】比較例１ ケン化度が９８．５０モル％であるＰＶＡを用いた以外
は、実施例１と同様の方法で５ｍｍ角のゲル基材を得
た。溶出試験および耐久試験は実施例１と同様の方法で
行なった。
は、実施例１と同様の方法で５ｍｍ角のゲル基材を得
た。溶出試験および耐久試験は実施例１と同様の方法で
行なった。
【００１６】比較例２ ケン化度が９９．８０モル％であるＰＶＡを用いた以外
は、実施例１と同様の方法で５ｍｍ角のゲル基材を得
た。溶出試験および耐久試験は実施例１と同様の方法で
行なった。
は、実施例１と同様の方法で５ｍｍ角のゲル基材を得
た。溶出試験および耐久試験は実施例１と同様の方法で
行なった。
【００１７】実施例２ (株)クラレ製のＰＶＡ（平均重合度４０００、ケン化度
９９．９１モル％）を４０℃の温水で約１時間洗浄後、
ＰＶＡ濃度が１０％となるように、ＰＶＡに水を加え、
オートクレーブで１２１℃、３０分間処理しＰＶＡを溶
解した。この１０％ＰＶＡ水溶液５００ｇと４％アルギ
ン酸ナトリウム水溶液２５０ｇおよび(株)クラレ岡山工
場の排水処理槽から採取し濃縮操作を施した活性汚泥
（ＭＬＳＳ４００００ｍｇ／リットル）２５０ｇを十分
に混合した。この混合水溶液を先端に内径１ｍｍのノズ
ルをとりつけた内径３．２ｍｍのシリコンチューブを装
着したローラーポンプにより５ｍｌ／分の速度で送液
し、スターラーで撹拌した濃度０．１モル／リットルの
塩化カルシウム水溶液に敵かした。滴下した液滴は塩化
カルシウム水溶液中で球状化して沈降した。この球状成
型物を塩化カルシウム水溶液と分離して水洗し、これを
トレーに入れ、−２０℃の冷蔵庫で２４時間凍結し、４
℃の冷蔵庫で解凍した。さらにこの凍結解凍操作を２回
繰り返した。その結果、直径約３ｍｍの柔軟性に富んだ
球状のゲル基材が得られた。溶出試験および耐久試験は
実施例１と同様の方法で行なった。
９９．９１モル％）を４０℃の温水で約１時間洗浄後、
ＰＶＡ濃度が１０％となるように、ＰＶＡに水を加え、
オートクレーブで１２１℃、３０分間処理しＰＶＡを溶
解した。この１０％ＰＶＡ水溶液５００ｇと４％アルギ
ン酸ナトリウム水溶液２５０ｇおよび(株)クラレ岡山工
場の排水処理槽から採取し濃縮操作を施した活性汚泥
（ＭＬＳＳ４００００ｍｇ／リットル）２５０ｇを十分
に混合した。この混合水溶液を先端に内径１ｍｍのノズ
ルをとりつけた内径３．２ｍｍのシリコンチューブを装
着したローラーポンプにより５ｍｌ／分の速度で送液
し、スターラーで撹拌した濃度０．１モル／リットルの
塩化カルシウム水溶液に敵かした。滴下した液滴は塩化
カルシウム水溶液中で球状化して沈降した。この球状成
型物を塩化カルシウム水溶液と分離して水洗し、これを
トレーに入れ、−２０℃の冷蔵庫で２４時間凍結し、４
℃の冷蔵庫で解凍した。さらにこの凍結解凍操作を２回
繰り返した。その結果、直径約３ｍｍの柔軟性に富んだ
球状のゲル基材が得られた。溶出試験および耐久試験は
実施例１と同様の方法で行なった。
【００１８】比較例３ ケン化度が９８．５０モル％であるＰＶＡを用いた以外
は、実施例２と同様の方法で約３ｍｍの球状ゲル基材を
得た。溶出試験および耐久試験は実施例１と同様の方法
で行なった。
は、実施例２と同様の方法で約３ｍｍの球状ゲル基材を
得た。溶出試験および耐久試験は実施例１と同様の方法
で行なった。
【００１９】比較例４ ケン化度が９９．８０モル％であるＰＶＡを用いた以外
は、実施例１と同様の方法で約３ｍｍの球状ゲル基材を
得た。溶出試験および耐久試験は実施例１と同様の方法
で行なった。
は、実施例１と同様の方法で約３ｍｍの球状ゲル基材を
得た。溶出試験および耐久試験は実施例１と同様の方法
で行なった。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【発明の効果】本発明のゲル基材は、ゲル基材からのＰ
ＶＡの溶出が激減し、耐久性も向上することから、排水
処理用担体としての実用性が著しく向上する。
ＶＡの溶出が激減し、耐久性も向上することから、排水
処理用担体としての実用性が著しく向上する。
Claims (5)
- 【請求項１】 ケン化度９９．９モル％以上のポリビニ
ルアルコールからなるゲル基材。 - 【請求項２】 ポリビニルアルコールが平均重合度２８
００以上のポリビニルアルコールである請求項１記載の
ゲル基材。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のゲル基材に微生
物を包括固定した生体触媒固定化ゲル。 - 【請求項４】 平均重合度２８００以上、ケン化度９
９．９モル％以上のポリビニルアルコールを含有する水
溶液を−５℃以下での凍結および解凍を少なくとも１回
以上行なうことを特徴とするゲル基材の製造方法。 - 【請求項５】 平均重合度２８００以上、ケン化度９
９．９モル％以上のポリビニルアルコールおよび水溶性
高分子多糖類を含有する水溶液を、該水溶性高分子多糖
類をゲル化する能力のある陽イオン化合物を含有する水
溶液と接触させることにより、該混合水溶液を成型した
後、得られた成型物を−５℃以下での凍結および解凍を
少なくとも１回以上行なうことを特徴とするゲル基材の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14034895A JPH08333499A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | ゲル基材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14034895A JPH08333499A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | ゲル基材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08333499A true JPH08333499A (ja) | 1996-12-17 |
Family
ID=15266746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14034895A Pending JPH08333499A (ja) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | ゲル基材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08333499A (ja) |
-
1995
- 1995-06-07 JP JP14034895A patent/JPH08333499A/ja active Pending
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