JPS62289185A - 微生物を固定化するための担体物質 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３．５Ｆ！明の詳細な説明 技豊分更 本発明は、多数の細孔状の穴を有し、これらの穴の大き
さがまちまちであるような形状安定な物質として形成さ
れている、微生物を固定化（Ｉｍ−ｍｏｂｉｌｉｓｉｅ
ｒｕｎｇ　）するための担体物質、特にガス状或いは液
体状の媒質から不純物を分離させるための担体物質に関
するものである。

従迷１豊 溶解性媒質或いはガス状もしくは液体状の媒質に含まれ
ている不純物を混合ガスから分離させるため、ガス或い
は液体である基体と接触する微生物を物質交代のために
使用することは知られている。この場合液体とは例えば
水であり、水に溶解されたガスまたは固形物質を介して
不純物が微生物の基体を形成し、或いは他の液体または
固形物質が微生物の基体を形成する。同様に媒質として
。

例えば臭いを発する物質によって汚染されたガス。

或いは微生物による分解のための培養基として用いられ
る他のガスを使用することもできる。

分解されるべき物質と微生物の接触は種々の方法で行な
うことができる。特に基体が液体である場合には、微生
物は媒質中で自由に浮遊することができる。一方、微生
物を担体物質と結合させることもでき、即ち微生物を固
定化させることもでき、この場合微生物は担体物質とと
もに液体中を、例えば渦巻層のなかを移動することがで
きる。さらに微生物を反応器内で不動にさせ（固定ベッ
ド）、反応器内で媒質を貫流させることも可能である。

しかしながら１種々の研究の結果、微生物を固定化した
ほうが浄化効率が優れていることが判明している。これ
は、微生物を固定化したほうが媒質のなかで微生物が占
める領域が広くなり、従って微生物の“侵食領域”　（
Ｆｒｅｓｓｆｅｌｄ　）がより大きくなるからである。

媒質或いは基体内で不純物を分解させるための固定化方
法として従来量も試みられる方法は、ａ）＃１状ゲルま
たは膜状形成物内に細胞を封じ込める方法 ｂ）ＪＩＩＩ胞間のネット化 Ｃ）有機物質に細胞を共有結合により固定する方法 ｄ）適当な担体物質の表面に細胞を吸着させる方法 である。

微生物を担体物質の表面に吸着させる場合には、微生物
を固持するため、物理学的な粘着機構が効果的である。

この方法の最も知られた適用例は、ｌη染氷水浄化設備
設けられたミセルを形成する充填体（滴下体）で、二九
に微生物が吸着さ九る２最近ではこの充填体は、特殊な
形状を有し孔を設けていないプラスチック材、或いは多
孔性火山岩からつくられる。

しかしながら１例えば攪拌式反応器内で流動する液体の
剪断力等の外力が物理学的な粘着力に反作用するような
反応器内で、滑らかな表面に吸着する微生物を使用する
と１例えばポリプロピレン滴下体の滑らかな表面での粘
着力はもはや十分なものではなくなり、微生物が洗い落
されてしまう。

この種の問題は、微生物を孔のなかへ侵入させて保持力
を向上させるようにした多孔性担体を使用することによ
って改善される。このような効果は上記の多孔性火山岩
にも存在するが、汚染水に比べて密度が高く、重量が嵩
むのが欠点である。

従って比較的大きな反応器に収容しなければならない。

さらに密度が１０ないし２００ｋｇ／ｒｎ”で、マクロ
孔の大きさが０．］　ないし５ＩＩｎの多孔性の発泡物
質を担体物質として用いることが知られている。

密度が小さいと、処理されるへき基体内での転勤は容易
であるが、固定ベット式反応器内で使用する場合も適当
な固定或いは保持装置を設けないと。

浮上や反応器からの意図しない搬出を防止することはで
きない。

且孜 本発明の目的は、微生物の吸着能に優れ、マクロ孔内で
の微生物の増殖を促進させ、ミクロ孔内に微生物のため
の栄養素を蓄積させるような担体物質を堤供することで
ある。

構成及び効果 本発明は、上記目的を達成するため、担体物質がマクロ
孔とミクロ孔とを有し且つ少なくとも２種類の材料から
成り、そのうち少なくとも１つの材料がミクロ孔を有し
、第２の材料がより粒の粗い粒子から成っていることと
、種々の材料を混合した混合物を粘着処理または焼結処
理によって互いに結合させて、ミクロ孔以外にマクロ孔
をも生じさせるようにしたことと、微生物及び溶解した
有害物質の吸着に適するように、全部の孔を、液状或い
はガス状の媒質から成る物質を生物学的に分解させるた
めに使用可能であることとを特徴とするものである。

このような構成により、使用分野に応じて幾何学的形状
を種々に選定でき、且つ微生物を収容するための大きな
空間を備えた担体物質が得られる。

また担体の重量も、孔が適宜に設けられているので、所
定の条件を満たすことができる。特に本発明による担体
物質を液体中で使用する場合には浮体、即ち浮遊体とし
て用いることができる。担体物質の第１の物質のなかに
第２の物質を含ませることができるので、特に微生物の
成長に好ましい物質を担体物質に添加することも可能で
ある。

さらに従来公知の担体物質の欠点は、本発明により次の
ような材料または物質によって解消できることが確認さ
れた。

ａ）例えば熱可塑性プラスチックまたは粘着性の包皮を
備えた他の物質を、温度及び／または圧力を作用させて
焼結過程または粘着過程により、粗孔性の基体材（Ｍａ
ｔｅｒｉａｌ−ｇｅｒｕｅｓｔ　）に成形することがで
きるような比較的粗粒の基礎材料。孔幅が１０ないし２
００μｍのこの種の担体物質には、最も小さな（シュー
ドモナス属の）微生物から最も大きな（酵母、菌Ｒｉの
）微生物までをすみつかせることができる。

ｂ）当初から非常に小さな孔を有している添加材料。例
えば孔幅が０ないし５００Ａの活性炭または孔幅が１０
−’ｍの焼き粘度。一般に、例えば活性炭が小さな微生
物や有害物質の吸着或いは吸収に最も適しており、表面
積が大きく、孔数も多いため、かなりの量の微生物及び
有害物質を蓄積できることは知られている。ただ、流動
力とか他の粒子との衝突などの外力が作用すると、磨損
が大きいのが難点である。しかし、ミクロ孔の物質をマ
クロ孔の物質のなかへ埋設させることによってこの磨損
をかなり回避することができ、蓄積効果も完全になる。

特に、微生物によって分解されるが濃度が高すぎると微
生物に有害な作用を及ぼす有害物質の変動が比較的大き
くとも、ミクロ孔内でその変動を抑えて処理することが
できる。

Ｃ）微生物の物質交代に有利な添加物質。この種の添加
物質は、ある程度の量であれば添加することができる。

例えばニッケルを微粉状にして添加すると、物質交代時
に触媒作用を及ぼすことは知られている。さらにこの種
の添加物質は、担体物質の密度にある程度影響を与える
ことができる。ニッケル粉を約１０％添加すれば、この
ような効果が得られることが判明した。

尖五五 次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。

本発明による担体物質１は、少なくとも２種類の材料か
ら成る成形体によって形成される。例えば２種類の材料
を使用する場合、一方は重合プラスチックであり、他方
は活性炭である。この場合重合プラスチックを粉末にし
、活性炭を粗粒状にすることができるが、これらの材料
を所定の比率で混合して、成形工具に充填する。成形工
具内で両材料は焼結によって互いに結合され、より厳密
には、比較的大きな孔と比較的小さな孔、即ち細孔が、
互いに結合された粒状の材料の間に残存するように結合
される。この場合両材料を、任意の幾何学的外形をもっ
た成形体に成形することができる。その例を第１図と第
４図に図示した。

材料を上記のように結合させる過程で、即ち焼結過程で
、マクロ孔を有する物質が生じる。これは、重合プラス
チックと活性炭の粒子形状に由来するものであるが、他
方この物質は、活性炭内では極めて微孔的である。この
ような二重の特性は。

微生物の固定化を著しく促進するものであり、例えば時
間に依存して微生物の死滅を決定するような研究がそれ
を実証している。即ち、数時間後には、細菌の繁殖が高
いことを示すかなりの衰退が確認される。

さらにこのようにして得られた担体物質１の密度は、は
ぼ１．０に近似しており、従ってこの担体物質を通常の
培養液にほぼ完全に浸すと、培養液中を浮遊する。

本発明による担体物質１を渦巻ベッド内で使用すると、
エネルギー消費が少なくて済み、且つ流動速度は小さい
。従って、固体に対する流動速度の剪断力も比較的小さ
くなる。

本発明による担体物質１の他の実施例は、熱可塑性プラ
スチックと活性炭の成分に、最大で１０重景％の量の金
属粉（例えばニッケル）を焼結前に添加した多孔体であ
る。このようにして密度を■、０（比重）をかろうじて
越える程度の値に高めることができ、従って浮遊特性に
影響を与えることができる。

さらに添加された金属粉は、物質交代に好都合な影響を
与えることができる。例えば、ある特定の物質交代過程
ではニッケルが触媒作用を及ぼすことが知られている。

本発明による担体物質は、生物工学的に分解可能な成分
を含んだ汚染空気を微生物学的に浄化するためにも適用
することができる。この場合、上述したプラスチックと
活性炭から成る焼結材料は同様に微生物の担体物質１と
して作用する。

この担体物質１は、流し込み可能なグラニユールとして
実施することができるが、幾何学的に複雑で且つ形状安
定な種々の形状でも実施することができる。図面にはそ
のいくつかの例を図示した。

例えば２はほぼ円筒状のもの、３は箱状のもの。

４はアコーデオン状のものである。

担体物質１或いは成形体の幾何学的な形状は、液体中で
使用する場合も気体中で使用する場合もそれをどのよう
に設置するかに依存しているので、ここではこれ以上言
及する必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は２種類の担体物質を備えた成形体の側面図、第
２図は第１図の成形体の線■−■による断面図、第３図
は第１図の成形体の線■−■による断面図、第４図は円
筒状成形体を示す図である。 １・・・・・担体物質 ２・・・・・円筒状担体物質 ３・・・・・箱状担体物質

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の細孔状の穴を有し、これらの穴の大きさが
   まちまちであるような形状安定な物質として形成されて
   いる、微生物を固定化するための担体物質において、担
   体物質がマクロ孔とミクロ孔とを有し且つ少なくとも２
   種類の材料から成り、そのうち少なくとも１つの材料が
   ミクロ孔を有し、第２の材料がより粒の粗い粒子から成
   っていることと、種々の材料を混合した混合物を粘着処
   理または焼結処理によって互いに結合させて、ミクロ孔
   以外にマクロ孔をも生じさせるようにしたことと、微生
   物及び溶解した有害物質の吸着に適するように、全部の
   孔を、液状或いはガス状の媒質から成る物質を生物学的
   に分解させるために使用可能であることとを特徴とする
   担体物質。
2. （２）粗粒状の材料が、焼結能のある熱可塑性プラスチ
   ック、または表面に粘着力がある他の物質にして、圧力
   または温度の作用によって微孔物質とともに担体物質に
   成形可能な他の物質から成ることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１項に記載の担体物質。
3. （３）ミクロ孔とマクロ孔とを形成している基礎物質に
   、触媒作用によって物質交代を好都合にさせる金属粉を
   最大で１０重量％添加したことを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項に記載の担体物質。
4. （４）担体物質の密度が、微生物の浄化作用を促進させ
   るような液体の密度にほぼ等しいことを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項に記載の担体物質。
5. （５）担体物質の形状が種々の幾何学的構成に適合可能
   であり、この幾何学的構成自体が形状安定であることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の担体物質。