JPS6387978A - 微生物類固定用多孔質材料 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、微生物ないし動物細胞の固定化担体材料、特
に嫌気性発酵における固定化担体材料に間する。

［従来技術］ バイオリアクターにおいて、微生物ないし動物細胞の高
密度化の手段として、種々の固定化方法が提案されてい
る。

その一つは、ポリアク【Ｊルアミド、アルギン酸カルシ
ウム等による包括固定法である。この場合は、高密度の
菌体を固定できるが、メタン等の発生ガスの拡散および
基質の拡散能が低いことが問題になる。

次に代表的な固定化法は付着型固定法であるが、この場
合は、有機質ないしは無機質多孔性材料が用いられる。

有機質多孔性材料としては、連通上型の発泡ポリウレタ
ン、発泡ポリビニール等が使用される。これ等は一般に
微生物とのなじみがよく、微生物を高密度に固定化する
ことができるが、固定床として充填して使用する場合に
は重量をうけて変形し、基質の透過が妨げられるという
不都合があり、下排水処理のような大容量のバイオリア
クターには適していない。

一方、無機質多孔体としては、焼結セラミックス、焼結
ガラス等が提案されている。この場合微生物は、これら
多孔体の細孔に物理的に入り込んだ状態で固定化される
。従って、バイオリアクター内での基質の流速が大きく
なるとこれらの微生物は流失して系外へ失われることが
多い。これ等の多孔体において、細孔径は微生物の集団
（コロニーないしフロック）の大きさよりも大きい必要
があり、更に基質が微生物に到達するための導路が確保
されていなければならない。ところが、このような目的
に対しては一般には、これらの多孔体の細孔径分布は、
狭くなっていることが多い。すなわち、多孔体の細孔内
に微生物が入り込むことによって、多孔体内部への基質
の透過を妨害することが多かった。そのため、微生物固
定用多孔体としては、微生物が入り込むのに適当な比較
的に小さな寸法のミクロボアおよび基質が透過しろるた
めの比較的に大きなマクロポアの二種類の孔が存在する
ことが望ましい。このため、例えば、特開昭５０−２５
６３８０においては、　「焼結可能な微粒子物質と焼結
温度より高温で溶融し、焼結体から分離可能な粗粒子物
質との粉体混合物を焼結し、そして冷却し、溶解成分を
分離することにより得られることを特徴とする微生物類
の固定のためのマクロポアとミクロボアの二重細孔構造
を有するキャリア体」が提案されている。上記キャリア
体は、製造方法が極めて複雑なため高価となると共に、
無機質材料と微生物のなじみが、ポリウレタン、ＰＶＡ
等の有機質材料と比較すると、やや劣ることがあるとい
う不都合がある。

［発明が解決しようとする問題点コ 本発明は、微生物を付着せしめるためのミクロボアおよ
び基質が透過するためのマクロポアの二重細孔構造を有
する安価な有機無機複合材料を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、１ないし８００　
ミクロンのミクロボアを有する連通孔型の発泡樹脂から
なる直径が５０−２０００　　ミクロンの細片とガラス
ｍ維を有機ないし無機質結合剤により結合して不織布と
することを特徴とする微生物ないし動物細胞固定用多孔
質材料である。

一般に、ガラスペーパーとして知られるガラス繊維を有
機ないし無機結合剤で結合してなる不織布は、見かけ比
重が約０．１０−０．１５．空隙率９５χの細孔構造を
有している。しかし、この時の細孔径は１０−５０　　
ミクロンのものが大部分であって、これよりも微細な細
孔は比較的僅かしか存在しない。

従って、この不織布を微生物担体として用いる場合、微
生物は主に、ｍ１１の交叉点に付着固定される０本発明
においては！−８００ミクロン、特に好ましくは１−１
００ミクロンの細孔径を有する径が５０−２０００　　
ミクロンの連通孔型の発泡樹脂の細片を上記不織布に付
着せしめることによって高密度の微生物固定化が容易に
達成される。

本発明の微生物ないし動物細胞固定用多孔質材料は無機
繊維たとえばガラス繊維および前記細片を水中に分散さ
せたのち、適当なバインダーを用いて抄紙することによ
って得ることができる。またあらかじめ抄紙した無機質
繊維の不織布に前記細片を接着剤により付着させてもよ
い、上記発泡樹脂細片の配合比は、不織布の２−５０％
が望ましい。５０％以上では不織布の製造が困難となり
、２％以下では効果が小さい。また細片寸法を５０−２
０００　　ミクロンとしたのは不織布の製造を容易とす
るためである。

上記不織布は筒状、小板状、塊状等の形状で流動床型リ
アクターに用いられ、更に螺旋状、ハニカム状、筒状等
の形状にして固定床型リアクターにも用いられる。

［作用コ 本発明の有機無機複合材料において、微生物は連通孔型
の発泡樹脂中の細孔（ミクロボア）およびガラス繊維の
交叉点部に付着固定される。基質はガラス繊維によって
構成されるマクロポアを透過して固定化された微生物に
供給されかつ発生するＣＯ２ないしＣＨ，等のガスは、
このマクロポアを通じ容易に排出される。

また、ガラス繊維のために、本発明の不織布は剛性を有
するため、ハニカム状、小筒状、螺旋膜状等の形状に加
工してリアクターに充填した場合、重力によって変形す
ることが少なく、かつ交換時の取り扱いが容易で簡単で
ある。

［実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが
、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限
定されるものではない。

特に、本実施例はいわゆる流動床方式で行ったが、本発
明の材料をハニカム、螺旋膜等の形状として固定床方式
で行うこともてきることは明らかである。

微生物として、下水処理場の中温嫌気性発酵の消化汚泥
（菌体９５Ｘ以上）を用い、これを下記表１に示す組成
の人工下水で、下記表２に示す有機無機複合材料Ａない
しＢと共に５０日以上培養することにより、上記材料Ａ
ないしＢに微生物を固定し、外径が３０ｍｍ、厚さが０
．６　ｍｍ、長さ３０ｍｍの円筒形状の、表３に示すよ
うな微生物担体を製造した。

表１　　　人工下水組成　（下水１リツトルに含まれる
成分量ｇ） ブドウ糖　　　　　　　８ ペプトン　　　　　　　３ リン酸二水素カリウム　　　０．２ 炭酸水素ナトリウム　　　　２ 塩化カルシウム　　　　　　０．０２ 硫酸マグネシウム　　　　　０．０３ 表２ 表３　　微生物付着量（担体１ｇ あたりの歪量ｇ　） 微生物担体Ｎ００１を流動式リアクターである液処理装
屡に収容し、前記表１に示す下水を被処理液どして連続
供給し、中温発酵法（３７°Ｃ）で液処理を行った。

なお、処理条件等は以下の通りである。

固定化微生物濃度：　　５０００ｍｇ／ｌ被処理液供給
速度：　　４　　１／分 処理温度：　　　　　　　３７°Ｃ 生物処理により分解された有機物量を、処理前の水と処
理後の水の全有機炭素（Ｔ　ＯＣ）濃度を測定すること
によって調べた。

処理水のＴＯＣｉｌ１度は１５ｍｇ／ｌ以下と極めて低
く、良好な処理が行われたことが認められる。

微生物担体Ｎｏ、２でも同様な結果が得られた。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明は連通泡型発泡樹脂と無機繊
維からなる不織布に微生物を極めて高濃度で固定化する
ことができる。

このような発泡樹脂は例えば包装材料の廃棄物等を用い
ることもでき、また無機繊維としてはガラス繊維が使用
でき、両者を通常の製紙工程と類似の方法で大量生産方
式で不織布とすることができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）１ないし８００ミクロンのミクロボアを有する連
   通泡型発泡樹脂の細片を無機質繊維の不織布に付着させ
   てなる微生物ないし動物細胞固定用多孔質材料。
2. （２）前記無機質繊維の不織布は直径５−３０ミクロン
   のガラス繊維の不織布である特許請求の範囲第１項に記
   載の微生物ないし動物細胞固定用多孔質材料。
3. （３）前記連通泡型発泡樹脂の細片は５０−２０００ミ
   クロンの粒径を有するものである特許請求範囲第１項記
   載の微生物ないし動物細胞固定用多孔質材料。
4. （４）前記連通泡型発泡樹脂の細片は無機質繊維の不織
   布に対して２−５０重量％の割合で含まれており、かつ
   結合剤により前記不織布にさせてある特許請求範囲第１
   項記載の微生物ないし動物細胞固定用多孔質材料。