JPH09316271A - 球状の含水ゲル - Google Patents

球状の含水ゲル

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JPH09316271A
JPH09316271A JP13823996A JP13823996A JPH09316271A JP H09316271 A JPH09316271 A JP H09316271A JP 13823996 A JP13823996 A JP 13823996A JP 13823996 A JP13823996 A JP 13823996A JP H09316271 A JPH09316271 A JP H09316271A
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JP
Japan
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spherical
gel
aqueous solution
polyvinyl alcohol
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JP13823996A
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English (en)
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Hiroaki Fujii
弘明 藤井
Masanobu Abe
匡信 阿部
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 アセタール化ポリビニルアルコールから
なる球状の含水ゲル。 【効果】 本発明の球状の含水ゲルは、微生物の棲息性
がよく、かつ含水ゲルからのPVAの溶出が激減し、曝
気槽での泡立ちがなく、処理水のCODの上昇がなくな
る。また、含水ゲルの劣化も起こりにくく耐久性が向上
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排水処理などに用
いられる含水ゲルに関する。
【0002】
【従来の技術】高分子含水ゲルは、生体触媒の担体、保
水剤、保冷剤、眼・皮膚・関節などの生体ゲルの代替、
薬物の徐放材、アクチュエーターの基材として、その研
究が盛んである。これらの含水ゲルの原料となる高分子
素材としては、寒天、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
脂などがある。排水処理などに用いる担体としては、含
水率が高いこと、酸素や基質の透過性に優れているこ
と、生体との親和性が高いことなどが要求され、特に、
ポリビニルアルコール( 以下、PVAと略記する) はこ
れらの条件を満たす材料として優れている。従来、排水
処理用担体、バイオリアクター用担体としては、PVA
とアルギン酸ナトリウムの混合水溶液を塩化カルシウム
水溶液に接触させて球状化した後、凍結解凍を行なう方
法(特開昭64―43188号)、PVA水溶液を鋳型
に注入後、凍結部分脱水を行なう方法(特開昭58―3
6630号)などが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】凍結法によるPVAゲ
ルは物理的な結晶化によるゲルであることから、その結
晶化は不十分である。したがって、従来のPVAゲル
は、水中へのPVAの溶出が大きく、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たり、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る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、アセタール化ポリ
ビニルアルコールからなる球状の含水ゲル;ならびにポ
リビニルアルコール(A)およびカチオンとの接触によ
りゲル化する能力を有する水溶性高分子多糖類(B)を
含有する混合水溶液の液滴を、カチオン化合物と接触さ
せることにより、球状に成形した後、ポリビニルアルコ
ールをアセタール化することを特徴とするアセタール化
ポリビニルアルコールからなる球状の含水ゲルの製造方
法を見出し、本発明を完成させるに至った。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明の球状の含水ゲルに
ついて詳細に説明する。本発明に用いるPVAの平均重
合度は1000以上が好ましく、1500以上が特に好
ましい。PVAの平均重合度の上限は特に制限はない
が、20000以下が好ましく、10000以下がより
好ましく、5000以下が特に好ましい。PVAのケン
化度は、95モル%以上が好ましく、特に98モル%以
上が好ましい。
【0006】本発明の球状の含水ゲルを成形するため
に、PVA水溶液を調整する。PVA水溶液の濃度とし
ては、ゲルの強度面からは高いほうが好ましく、微生物
の棲息性からは低いほうが好ましい。したがって、PV
A水溶液の濃度は、1〜40重量%が好ましく、3〜2
0重量%がより好ましい。
【0007】次に、PVA(A)水溶液に、カチオンと
の接触によりゲル化する能力を有する水溶性高分子多糖
類(B)を混合する。水溶性高分子多糖類としては、ア
ルギン酸のアルカリ金属塩、カラギーナン、マンナン、
キトサンなどが挙げられ、特にアルギン酸のアルカリ金
属塩が好ましい。水溶性高分子多糖類の水溶液の濃度
は、0.1〜10重量%が好ましく、0.2〜5重量%
がより好ましい。成分(A)と成分(B)との混合水溶
液には、ゲル化を阻害しない範囲で、微生物、酵素、倍
値、ゲルを多孔性にするための物質(生分解性物質、溶
解性物質)、ゲルの補強材などの各種の成分を添加して
もよい。
【0008】上記の混合水溶液は、管状の口金から滴下
させるか、または噴霧口金から滴下させることにより液
滴を形成させた後、カチオン化合物と接触させる。混合
水溶液の液滴は、表面張力により球状となり、カチオン
化合物との接触により瞬時にゲル化する。球状の成形物
の直径は、口金の直径、吐出圧および混合水溶液の粘度
を調節することにより、1〜10mm程度に設定され
る。カチオン化合物としては、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が挙げ
られる。
【0009】次に、球状の成形物に含まれるPVAをア
セタール化する。PVAをアセタール化するためには、
球状の成形物を、アルデヒド化合物および酸を含む水溶
液と接触させる。アルデヒド化合物としては、グリオキ
ザール、ホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、スクシ
ンアルデヒド、マロンジアルデヒド、グルタルアルデヒ
ド、アジピンアルデヒド、テレフタルアルデヒド、ノナ
ンジアールなどが挙げられる。酸としては、塩酸、硫
酸、硝酸、燐酸などの無機酸、シュウ酸、酢酸などの有
機酸が挙げられる。
【0010】アルデヒド化合物の濃度は0.1〜5モル
/リットルが好ましく、酸の濃度は1〜6モル/リット
ルが好ましい。アルデヒド化合物および酸を含む水溶液
には、アセタール化を阻害しない範囲で、硫酸ナトリウ
ム、硫酸アンモニウムなどの成形物の過度の膨潤や溶解
を抑制する物質を添加してもよい。PVAのアセタール
化度としては10〜50モル%が好ましく、20〜40
モル%がより好ましい。アセタール化度が低すぎると、
耐水性が不十分であり、逆に、アセタール化度が高すぎ
ると、PVAが疎水化され、微生物の棲息性が低下した
り、網目構造が崩壊してしまうことがある。
【0011】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的にに説明
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。なお、以下の実施例において特に断りのない
限り、「%」とは「重量%」を意味する。
【0012】実施例1 (株)クラレ製のPVA(平均重合度1700、ケン化
度99.8モル%)8%およびアルギン酸ナトリウム1
%の混合水溶液を、先端に内径3mmのノズルを取り付
けたシリコンチューブを装着したローラーポンプによ
り、5ミリリットル/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
溶液に滴下した。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。この球状の成形物を、ホルム
アルデヒド30g/リットル、硫酸200g/リット
ル、硫酸ナトリウム150g/リットルの30℃の水溶
液に100分間浸漬した後、水洗した。その結果、直径
約4mmの柔軟性に富んだ球状の含水ゲルが得られた。
この含水ゲルのホルマール化度は35モル%であった。
この含水ゲルの耐水性、耐久性および微生物棲息性を確
認するため、下記に示す方法により、溶出試験、耐久試
験およびTOC除去試験を実施した。その結果を表1に
示す。
【0013】溶出試験: 含水ゲル50gに対して、水
500gを加え、30℃で1週間撹拌した時のゲル1k
g当たりのPVA溶出量を測定した。 耐久試験: 含水ゲル500gを(株)クラレ岡山工場
の排水処理槽に浸漬し、1年後の重量保持率を測定し
た。 TOC除去試験: 含水ゲル500gを(株)クラレ岡
山工場の排水処理槽に1カ月間浸漬後、100gを取り
出し、TOC500mg/リットルに調整した排水1リ
ットル中に入れて曝気し、ゲル1kg当たりのTOC除
去速度を測定した。さらに、曝気中のゲルの流動状態を
観察した。
【0014】実施例2 球状の成形物を浸漬する水溶液をホルムアルデヒド80
g/リットル、硫酸100g/リットルの50℃の水溶
液に変更し、浸漬時間を120分間に変更したこと以外
は、実施例1と同様にして球状の含水ゲルを得た。その
結果、直径約5mmの柔軟性に富んだ球状の含水ゲルが
得られた。この含水ゲルのホルマール化度は40モル%
であった。実施例1と同様にして、含水ゲルの溶出試
験、耐久試験およびTOC除去試験を実施した。その結
果を表1に示す。
【0015】実施例3 球状の成形物を浸漬する水溶液をグルタルアルデヒド5
g/リットル、硫酸10g/リットルの40℃の水溶液
に変更し、浸漬時間を60分間に変更したこと以外は、
実施例1と同様にして球状の含水ゲルを得た。その結
果、直径約4mmの柔軟性に富んだ球状の含水ゲルが得
られた。この含水ゲルのホルマール化度は25モル%で
あった。実施例1と同様にして、含水ゲルの溶出試験、
耐久試験およびTOC除去試験を実施した。その結果を
表1に示す。
【0016】比較例1 実施例1と同様にして得られた球状の成形物をトレーに
入れ、−20℃の冷凍庫で24時間凍結させ、室温で解
凍した。その結果、直径約4mmの球状の含水ゲルが得
られた。この含水ゲルのホルマール化度は0モル%であ
った。実施例1と同様にして、含水ゲルの溶出試験、耐
久試験およびTOC除去試験を実施した。その結果を表
1に示す。
【0017】比較例2 実施例1と同様にして得られた混合水溶液を、厚さ4m
mになるように、トレーに流延し、−20℃の冷凍庫で
12時間凍結させ、室温で解凍した。この板状の成形物
を4mm角に切断した。この含水ゲルのホルマール化度
は0モル%であった。実施例1と同様にして、含水ゲル
の溶出試験、耐久試験およびTOC除去試験を実施し
た。その結果を表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】(表1の流動状態の記号) ○: ゲルの流動が均一 ×: ゲルの流動が不均一
【0020】
【発明の効果】本発明の球状の含水ゲルは、微生物の棲
息性がよく、かつ含水ゲルからのPVAの溶出が激減
し、曝気槽での泡立ちがなく、処理水のCODの上昇が
なくなる。また、含水ゲルの劣化も起こりにくく耐久性
が向上する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アセタール化ポリビニルアルコールから
    なる球状の含水ゲル。
  2. 【請求項2】 高分子多糖類を含有する請求項1記載の
    球状の含水ゲル。
  3. 【請求項3】 ポリビニルアルコール(A)およびカチ
    オンとの接触によりゲル化する能力を有する水溶性高分
    子多糖類(B)を含有する混合水溶液の液滴を、カチオ
    ン化合物と接触させることにより、球状に成形した後、
    ポリビニルアルコールをアセタール化することを特徴と
    する請求項1または2記載の球状の含水ゲルの製造方
    法。
JP13823996A 1996-05-31 1996-05-31 球状の含水ゲル Pending JPH09316271A (ja)

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