JPH0335972B2 - - Google Patents

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JPH0335972B2
JPH0335972B2 JP57030654A JP3065482A JPH0335972B2 JP H0335972 B2 JPH0335972 B2 JP H0335972B2 JP 57030654 A JP57030654 A JP 57030654A JP 3065482 A JP3065482 A JP 3065482A JP H0335972 B2 JPH0335972 B2 JP H0335972B2
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    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F3/20—Activated sludge processes using diffusers
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体反応媒体へ化学的および（また
は）生物学的反応のガス状反応成分を気泡なしに
供給する方法に関する。
触媒を含む薄膜を通してガスを反応媒体へ供給
し、この触媒がガスを放出する薬品からガスを遊
離させ、このガスを次に媒体に吸収させる方法は
西独公開特許公報第2808293号から公知である。
このような接触薄膜は現在までとくに人工肺お
よび養魚槽に酸素を供給するため使用され、その
際これらの用途に望ましい高い酸素量を調節する
のが有利であり、酸素要求量が高い場合の気泡形
成は欠点とならないことが明らかになつた。西独
特願P3042281、２号はこの接触薄膜を使用する
酸素富化法に関する。
化学的および（または）生物学的反応の場合ガ
ス状反応成分を反応媒体によつて気泡が形成され
ず、かつ局部的に高過ぎる濃度が発生しないよう
に供給することが必要な場合がある。たとえばこ
のような反応は栄養液中の培養細胞の成長であ
る。この場合反応媒体とは他の反応成分が溶解お
よび（または）分散しておりかつガスを吸収する
液体を表わす。
それゆえ本発明の目的はガス状反応成分の調節
可能の量を反応媒体へ気泡なしに供給しうる方法
を得ることである。
この目的は本発明により多孔性ポリマー薄膜の
気孔を反応媒体で充てんし、次に多孔性ポリマー
薄膜の１面にガス状反応成分を負荷し、多孔性ポ
リマー薄膜の他面を液体反応媒体へ浸漬すること
を特徴とする方法によつて解決される。
多孔性ポリマー薄膜の気孔の充てん物が負荷し
たガスによつて薄膜から押出されず、反応媒体へ
ガスが物質移行するための障壁とならないことは
きわめて意外なことであり、予測し得ないことで
あつた。気孔の充てん液が拡散薄膜となり、この
膜を通してガスが濃度勾配により多孔性ポリマー
薄膜に接する反応媒体へ供給されるものと考えら
れる。多孔性ポリマー薄膜のガス状反応成分で負
荷される面の圧力上昇により物質移行量が高くな
る。その原因は高い圧力によつて 液体拡散薄膜
の厚さが減少することにある。
有利にガス状反応成分の圧力は反応成分で求め
た発泡圧力より低いけれど、少なくとも液体反応
媒体が多孔性ポリマー薄膜を通してガス側へ通過
しない大きさである。
多孔性ポリマー薄膜の場合、気孔サイズの特性
を明らかにするため、空気がアルコール含浸した
ポリマー薄膜を気泡の形で通過し始める圧力を示
す発泡点が測定される（ASTM−Methode、
F316−70、1976年参照）。多孔性ポリマー薄膜を
アルコールによる代りに反応媒体で含浸して同様
に測定した圧力がとくにガス状反応成分の圧力の
上限である。薄膜を通つて拡散するガス量は圧力
で制御することができ、この圧力は液体反応媒体
が多孔性ポリマー薄膜を通つてガス側へ出る圧力
より低くてはならない。
ポリマー薄膜としては反応媒体またはガス状反
応成分に対して不活性である任意の公多多孔性ポ
リマー薄膜を使用することができる。薄膜はシー
ト状薄膜、管または中空糸として使用することが
できる。
多孔性ポリマーにはたとえば再生セルロース、
セルロースエステルたとえばセルロースアセテー
ト、ポリアクリルニトリル、ポリアミド、ポリエ
ステルおよびポリオレフインとくにポリプロピレ
ンが適する。
このような多孔性ポリマー薄膜の製法はたとえ
ば西独公開特許公報第2737745号および2833623号
ならびに西独特願P3006880、５−41、P3026718、
６およびP3049557、９に記載される。
多孔性ポリマー薄膜の反応媒体に対する界面性
質に特定の条件が存在する場合、気孔を反応媒体
で充てんするために困難が生ずる。これはたとえ
ば多孔性ポリプロピレン薄膜の場合である。しか
し気孔の充てんは多孔性ポリマー薄膜を適当な手
段によつて反応媒体に対しぬれうるようにすれば
困難なく達成される。これは多くのポリマーの場
合、ポリマーの膨潤剤で処理することによつて可
能である。ポリプロピレン薄膜に適当な方法は薄
膜をまず反応媒体と混合しうる表面張力の低い液
体たとえばアルコールで含浸し、次にこの液体を
反応媒体で洗い流すことである。反応媒体がたと
えば水性栄養液である場合、洗い流しはまず水に
よつて行ない、次にこの水を反応媒体で洗い流
す。
ガス状反応成分の供給量の制御法の１つは多孔
性ポリマー薄膜の相対的気孔容積による方法であ
る。この容積は多孔性ポリマー薄膜の密度γaお
よび気孔のないポリマー材料の密度γpから次
式： Ｖ気孔＝100・（１−γa／γp） により得られる。相対的気孔容積は50〜90％が有
利である。
上記以外の制御法は多孔性ポリマー薄膜の温度
および表面による方法である。温度上昇により拡
散速度は増大するけれど、反応媒体のガス状反応
成分に対する溶解度は低下するので、温度上昇は
ガス状反応成分を消費する反応自体が温度によつ
て促進され、低い溶解度が補償される場合に有利
である。
本発明の方法により正確に計量された量のガス
状反応成分を化学的および（または）生物学的反
応が行われる反応媒体へ導入することが容易に可
能になる。生物学的反応の場合、たとえば培養細
胞の成長および増殖を制御することができる。化
学的反応の場合、ガス状反応成分の供給は種々の
理由たとえば有毒および（または）高価なガス状
反応成分のため単位時間当りの量を制限すること
が望まれる。反応媒体より高いガス雰囲気を避け
たい反応成分の例はたとえば青酸、ホスゲンまた
は塩化シアンである。しかし酸素をできるだけ制
御して供給しなければならない反応が特に重要で
ある。これには相当して交換面積を大きくした人
工肺への本発明方法の適用も含まれる。
気孔直径が著しく大きい多孔性ポリマー薄膜を
使用する場合、圧力を介する制御法は著しく制限
されるので、本発明による多孔性ポリマー薄膜は
有利に0.2〜3μmの最大気孔直径を有する。
例 １： 本発明の方法の１つの重要な適用分野は細胞を
培養する水性栄養液への酸素の気泡なし供給であ
る。そのために測定装置ならびにガスの導入およ
び導出装置を備えるフランジを有する５容器を
閉鎖した。容器内でガスの接続口を、多孔性ポリ
プロピレンからなる蛇管に巻いた長さ3.5ｍのポ
リプロピレン管の端部と接続した。ポリプロピレ
ン管の内径は5.5mm、肉厚は1.5mmであつた。従つ
て交換面積は0.07m2であつた。気孔容積は70％で
あつた。ポリプロピレン管をまず15分にわたつて
エタノールで含浸し、次に２時間水で洗つた。気
孔の最大直径は0.6μmであつた。
次に容器に蒸留水を充てんし、その酸素量は亜
硫酸ナトリウムの添加によつてO20.2mg／に調
節した。温度は21℃であり、この温度に相当する
飽和酸素量は常圧で8.7mg／である。
ガス入口を酸素ボンベと給合し、ガス出口に絞
り弁を備えた。入口圧力は1.0barに、絞り弁を
0.95barに調節した。容器内の液体を130rpmの電
磁撹拌器で撹拌した。酸素量はWTW−
Weilheim社の酸素測定器Oxi56で連続的に測定
することができた。
この試験条件のもとに気泡形成を認めることな
く拡散によつてO21.4mg／を供給することがで
きた。飽和限界に達した後（約６時間後）も気泡
は発生しなかつた。水のO29.5mg／までの過飽
和が達成されたけれど、酸素濃度の時間当り上昇
は飽和濃度に達するまでは一定に留まつたけれど
もその後は連続的に低下した。液面より上にミス
トが認められ、これは過剰酸素が反応媒体からの
蒸留水によつて駆出されたことに基くものであ
る。
例 ２： 例１の記載の試験に続いて酸素消費量0.7mg／
・ｈ、1.2mg／・ｈおよび1.4mg／・ｈに相
当する一定量の亜硫酸ナトリウム溶液を添加し
た。この添加によつて酸素の増加はそれぞれ遅く
なり、またはO21.4mg／・ｈに相当する量の亜
硫酸ナトリウムの場合、初期値に一定に保持され
た。すなわち液体媒体へ気泡なしに酸素の制御量
を供給することが達成され、したがつて細胞培養
の際きわめて重要な条件すなわち一定の酸素濃度
で成長反応により消費された量の酸素だけを供給
する条件を調節しうることが明らかになつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 多孔性ポリマー薄膜の気孔を反応媒体で充て
    んし、次に多孔性ポリマー薄膜の１面をガス状反
    応成分で負荷し、多孔性ポリマー薄膜の他面を液
    体反応媒体へ浸漬し、その際にガス状反応成分の
    圧力が反応媒体で求めた発泡圧力より低く、かつ
    少なくとも液体反応媒体が多孔性ポリマー薄膜を
    ガス側へ通過しない大きさであることを特徴とす
    る液体反応媒体へ化学的および（または）生物学
    的反応のガス状反応成分を気泡なしに供給する方
    法。 ２ 多孔性ポリマー薄膜をフラツトな薄膜の形で
    使用する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 多孔性ポリマー薄膜をチユーブの形で使用す
    る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 多孔性ポリマー薄膜を中空糸の形で使用する
    特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 多孔性ポリマー薄膜の相対的気孔容積が50〜
    90％である特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６ 最大気孔直径が0.2〜3μmである特許請求の
    範囲第１項記載の方法。 ７ 多孔性ポリマー薄膜が再生セルロース、セル
    ロースエステル、ポリアクリルニトリル、ポリア
    ミド、ポリエステル又はポリオレフインより成る
    特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８ 多孔性ポリマー薄膜がポリプロピレンより成
    る特許請求の範囲第１項記載の方法。
JP3065482A 1981-03-02 1982-03-01 Method of supplying gassy reaction component of chemical and/or biological reaction to liquid reaction medium without bubble Granted JPS57159535A (en)

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DK (1) DK156460C (ja)
FR (1) FR2500762B1 (ja)
GB (1) GB2093730B (ja)
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