多孔質含水凝膠成型物、其制造方法及其用途技術

本發明專利技術提供一種多孔質含水凝膠成型物，其特征在于，含有用二醛進行縮醛化而得到的聚乙烯醇，成型物的冷凍干燥品的孔徑為0.1～50μm。此時，多孔質含水凝膠成型物優選還含有水溶性多糖。還優選聚乙烯醇的縮醛化度為1～50mol%。還優選多孔質含水凝膠成型物為粒子，該粒子的球等效直徑為1～20mm。這樣的多孔質含水凝膠成型物的強度高，微生物的棲息性好。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及含有聚乙烯醇的多孔質含水凝膠成型物。另外，本專利技術涉及這樣的多孔質含水凝膠成型物的制造方法及用途。
技術介紹
由高分子原材料形成的凝膠成型物作為生物催化劑的載體、保水劑、保冷劑、眼皮膚關節等生物凝膠的代替物、藥物的緩釋材料、促動器(actuator )的基材,對其的研究盛行。作為成為這些凝膠成型物的原料的高分子原材料，有瓊脂、海藻酸鹽、角叉菜膠、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇(PVA)、光固化性樹脂等。作為用于廢水處理等的載體，要求含水率高，氧、底物的透過性優異，與生物體的親和性高等。PVA作為滿足這些條件的材料特別優異。以往，作為制造凝膠成型物作為廢水處理用載體、生物反應器(bioreactor)用載體的方法，已知有以下的專利文獻I~5中記載的方法等。專利文獻I中記載了使PVA和海藻酸鈉的混合水溶液與氯化鈣水溶液接觸而形成球狀來得到PVA成型物，然后進行冷凍解凍的方法。專利文獻2中記載了將PVA水溶液注入到鑄型中后冷凍，然后進行部分脫水的方法。專利文獻I及2中記載的方法是利用冷凍解凍或冷凍脫水來制作PVA的微晶從而使PVA不溶化的方法。然而，這樣的物理化學交聯非常弱，存在由于假單胞菌(pseudomonas)屬等PVA分解菌而崩潰這樣的問題。專利文獻3中記載了在由含有PVA的溶液制造PVA成型物后，使其與含有醛的水溶液接觸而交聯從而制造凝膠成型物的方法。具體而言，在實施例1~4中，記載了使PVA成型物與含有甲醛的水溶液接觸的方法。然而，由于需要向接觸PVA成型物的水溶液中添加醛，所以需要大量的醛。另外，存在從PVA成型物溶出的PVA在反應浴中析出，堵塞制造工序的容器、配管.泵類這樣的問題。PVA成型物在制造過程收縮，含水率降低，因而微生物的棲息區域變少，作為廢水處理用載體、生物反應器用載體不理想。進而，專利文獻3的實施例5中，記載了使PVA成型物與含有戊二醛的水溶液接觸的方法，但通過該方法得到的PVA成型物不具有孔。因此，當將該PVA成型物作為微生物載體使用時，微生物的棲息區域限于PVA成型物的表面，不理想。專利文獻4中記載了將PVA、海藻酸鈉及戊二醛的混合水溶液滴加到含有多價金屬離子的pH為3~5的酸性水溶液中來制造球狀的凝膠成型物的方法。然而，當酸性水溶液的pH為3~5時，PVA與醛的反應需要長時間，因而存在PVA及醛在酸性水溶液中溶出這樣的問題。另外，利用專利文獻4中記載的方法而得到的PVA成型物不具有孔，因此，當將該PVA成型物作為微生物載體使用時，微生物的棲息區域限于PVA成型物的表面，不理想。另外，專利文獻5中記載了在將含有聚乙烯醇及二醛的溶液成型后、使其與pH為3以下的酸接觸從而得到的、粒徑為I~20mm、縮醛化度為I~20摩爾％的PVA成型物。根據該制造方法，通過使用戊二醛，能抑制醛的添加量，能改善脆性和制造過程中的收縮這樣的問題。然而，得到的PVA成型物不具有孔，因此，微生物的棲息區域限于PVA成型物的表面，不理想。[現有技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特開昭64 - 43188號公報 [專利文獻2]日本特開昭58 - 36630號公報 [專利文獻3]日本特開平7 - 41516號公報 [專利文獻4]日本特開平9 - 157433號公報 [專利文獻5]日本特開2010 - 116439號公報。[
技術實現思路
] [專利技術所要解決的問題] 本專利技術是為了解決上述問題而完成的，目的在于提供一種強度高、微生物的棲息性良好的多孔質含水凝膠成型物。另一個目的在于提供可穩定地連續生產這樣的多孔質含水凝膠成型物的制造方法。進一步的目的在于提供由多孔質含水凝膠成型物構成的微生物載體、利用被載體所擔載的微生物來處理廢水的廢水處理方法以及用于實施該處理方法的廢水處理裝置。[用于解決問題的手段] 上述問題可通過提供下述的多孔質含水凝膠成型物解決，所述多孔質含水凝膠成型物的特征在于，其含有用二醛進行縮醛化而得到的聚乙烯醇，孔徑為0.1~50 μ m。此時，多孔質含水凝膠成型物優選還含有水溶性多糖。另外，還優選上述聚乙烯醇的縮醛化度為I~50mol%。還優選多孔質含水凝膠成型物為粒子，該粒子的球等效直徑為I~20mm。上述問題也可通過提供下述的多孔質含水凝膠成型物的制造方法來解決，所述多孔質含水凝膠成型物的制造方法的特征在于，是上述多孔質含水凝膠成型物的制造方法，具有下述工序:使含有聚乙烯醇和二醛的水溶液凝膠化而得到成型物的工序；和用二醛將聚乙烯醇縮醛化的工序。此時，優選具有下述工序:使含有聚乙烯醇、二醛及水溶性多糖的水溶液凝膠化而得到成型物的工序；和使得到的成型物與含有按陰離子換算為0.2~10mol/L的金屬鹽的pH為3以下的水溶液接觸來將聚乙烯醇縮醛化的工序。上述問題也可通過提供由多孔質含水凝膠成型物構成的微生物載體來解決。上述問題也可通過提供下述的廢水處理方法來解決，所述廢水處理方法利用由被多孔質含水凝膠成型物形成的載體所擔載的微生物來處理廢水。上述問題也可通過提供下述的廢水處理裝置來解決，所述廢水處理裝置具有:收容有上述載體反應槽，所述載體擔載有微生物；向上述反應槽中供給廢水的設備；從上述反應槽中取出處理水的設備。[專利技術效果] 本專利技術的多孔質含水凝膠成型物的強度高，微生物的棲息性良好。另外，通過本專利技術的制造方法，這樣的多孔質含水凝膠成型物的穩定的連續生產成為可能。進而還可提供由多孔質含水凝膠成型物形成的微生物載體、利用被載體所擔載的微生物來處理廢水的廢水處理方法。通過該廢水處理方法，可降低廢水的污濁物質及水量，因此可抑制對廢水設施和環境的負擔。進而還可提供用于實施該處理方法的廢水處理裝置。[【附圖說明】][圖1]為表示用于實施厭氧性廢水處理的一槽式廢水處理裝置的一例的圖。[圖2]為表示用于實施厭氧性廢水處理的二槽式廢水處理裝置的一例的圖。[圖3]為表示用于實施需氧性廢水處理的裝置的一例的圖。[圖4]為實施例1的凝膠成型物(C)的表面的SEM照片。[圖5]為實施例1的凝膠成型物(C)的冷凍干燥品的孔徑分布。[圖6]為對實施例1的凝膠成型物(C)進行了DAPI染色時的照片。[圖7]為對比較例I的凝膠成型物(C)進行了DAPI染色時的照片。[圖8]為實施例3的凝膠成型物(C)的表面的SEM照片。[圖9]為比較例I的凝膠成型物(C)的表面的SEM照片。[【具體實施方式】] 本專利技術涉及含有用二醛進行縮醛化而得到的聚乙烯醇(PVA)的多孔質含水凝膠成型物。通過利用二醛進行縮醛化，可向PVA中導入交聯結構。成為多孔質含水凝膠成型物的原料的PVA可通過將乙酸乙烯酯等羧酸乙烯酯聚合并進行皂化而得到。從多孔質含水凝膠成型物的強度的觀點考慮，平均聚合度優選為1000以上，更優選為1500以上。從多孔質含水凝膠成型物的強度的觀點考慮，皂化度優選為95mol%以上，更優選為98mol%以上。作為成為多孔質含水凝膠成型物的原料的PVA，除了可使用無改性PVA之外，還可在不損害本專利技術的效果的范圍內使用各種改性PVA。例如可舉出與下述物質的共聚物，所述物質是:(甲基)丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐、富馬酸、巴豆酸、衣康酸等含有羧基的單體或其鹽；丙烯酰胺一 2 —甲基丙磺酸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
多孔質含水凝膠成型物，其是含有用二醛進行縮醛化而得到的聚乙烯醇的多孔質含水凝膠成型物，其特征在于，孔徑為0.1～50μm。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.12.28 JP 2011-2890501.多孔質含水凝膠成型物，其是含有用二醛進行縮醛化而得到的聚乙烯醇的多孔質含水凝膠成型物，其特征在于，孔徑為0.1~50 μ m。2.根據權利要求1所述的多孔質含水凝膠成型物，還含有水溶性多糖。3.根據權利要求1或2所述的多孔質含水凝膠成型物，其中，上述聚乙烯醇的縮醛化度為 1~50mol%。4.根據權利要求1~3中任一項所述的多孔質含水凝膠成型物，其中，上述多孔質含水凝膠成型物為粒子，該粒子的球等效直徑為1~20mm。5.權利要求1~4中任一項所述的多孔質含水凝膠成型物的制造方法，具有下述工序: 使含有聚乙烯醇和二醛的水溶液凝...

【專利技術屬性】
技術研發人員：岡達也，石躍新，吉原資二，
申請(專利權)人：株式會社可樂麗，
類型：發明
國別省市：日本;JP