JPH06102200B2

JPH06102200B2 - 水中のフェノール類及びアニリン類の除去方法

Info

Publication number: JPH06102200B2
Application number: JP4264284A
Authority: JP
Inventors: 慎二和田; 廣保市川; 憲司辰巳
Original assignee: 工業技術院長
Priority date: 1992-09-07
Filing date: 1992-09-07
Publication date: 1994-12-14
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH0686998A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中のフェノ−ル類及
びアニリン類の除去方法で、フェノ−ル酸化酵素及びア
ミノ基を有する陽イオン性凝集剤を併用して、該凝集剤
により酵素の失活を防ぎながら、フェノ−ル酸化酵素の
触媒作用による酸化を行わせるとともに、その酸化生成
物を該凝集剤により凝集して除去することにより、上水
処理、工業用水処理、排水処理、廃棄物浸出水処理等に
利用される。

【０００２】

【従来の技術】合成有機化学工場、コ−クス工場等から
の排水には種々のフェノ−ル類及びアニリン類が含まれ
ており、これらの排水の処理には、従来、吸着法、抽出
法、イオン交換法、酸化法、生物処理法等が検討されて
きているが、実用的には生物処理法（活性汚泥法）のみ
が行われている。しかし、この生物処理法においても、
これらの化合物は生物分解性が低く、また、毒性を有す
るので、生物活性が阻害され、処理が十分に行われない
ため、生物分解されずに環境へ放出されているものも多
い。したがって、これらの化合物の安価で簡単な処理法
の開発が期待されている。

【０００３】フェノ−ル類及びアニリン類の安価で簡単
な処理法として考えられるのは酵素の触媒作用を利用す
る処理法である。これまでにもフェノ−ル酸化酵素を利
用する試みはいくつかなされてきたが、これには二つの
重要な欠点がある。それはフェノ−ル酸化酵素が、フェ
ノ−ル類やアニリン類の酸化生成物と結合して失活して
しまうことと、フェノ−ル類やアニリン類の酸化生成物
は水中に溶存したままで、除去されないことである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これまでのフェノ−ル
酸化酵素を利用した処理には、上記の重要な欠点があ
る。本発明が解決しようとする課題は、フェノ−ル類及
びアニリン類の酸化生成物の完全な除去とフェノ−ル酸
化酵素の失活の防止である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、フェノ−ル
類やアニリン類の酸化生成物が、アミノ基を有する陽イ
オン性凝集剤と容易に結合することを見いだした。した
がって、フェノ−ル酸化酵素及びアミノ基を有する陽イ
オン性凝集剤を併用すれば、酵素の失活を防止するとと
もに、酸化生成物を容易に凝集して除去することができ
ると考えられる。本発明は、フェノ−ル酸化酵素及びア
ミノ基を有する陽イオン性凝集剤を併用して、該凝集剤
により酵素の失活を防ぎながら、上記フェノ−ル類及び
（または）アニリン類をフェノ−ル酸化酵素で酸化する
とともに、酸化生成物を該凝集剤により凝集・除去する
方法である。

【０００６】本発明で、フェノ−ル類とは、フェノ−ル
及びクロロフェノ−ル、メトキシフェノ−ル、クレゾ−
ル、ヒドロキシフェノ−ル等、フェノ−ル置換体を、ア
ニリン類とは、アニリン及びｐ−クロロアニリン、３，
４−ジクロロアニリン等、アニリン置換体をいう。

【０００７】本発明で、フェノ−ル酸化酵素とは、チロ
シナ−ゼ、ラッカ−ゼ、ペルオキシダ−ゼ、ポリフェノ
−ルオキシダ−ゼ等をいう。チロシナ−ゼ及びラッカ−
ゼ等は酸素存在下（空気中でよい）で、ペルオキシダ−
ゼ等は過酸化水素存在下でフェノ−ル類やアニリン類の
酸化を触媒する。チロシナ−ゼは市販の精製された酵素
でもよく、また、マッシュル−ム等この酵素を含有する
動物、植物、微生物由来の試料でもよい。ラッカ−ゼは
市販の酵素でもよく、この酵素を含有する動物、植物、
微生物由来の試料でもよい。ペルオキシダ−ゼは市販の
酵素でもよく、西洋わさび等この酵素を含有する動物、
植物、微生物由来の試料でもよい。

【０００８】本発明で、アミノ基とは置換アミノ基を含
む。アミノ基を有する陽イオン性凝集剤としては、アミ
ン−エピクロロヒドリン重縮合物、ポリアルキレンポリ
アミン、ポリアクリル酸アミノエチルエステル、ポリメ
タクリル酸アミノエチルエステル、ポリアクリルアミド
のカチオン変成物、キトサン等が含まれる。

【０００９】酵素触媒酸化反応の条件は、反応温度は１
０〜５０℃で１０〜３０℃が最適であり、ｐＨは４〜９
でよく、ｐＨ６〜８が最適である。凝集剤の添加量は、
フェノ−ル類及びアニリン類の濃度と関連し、あらかじ
め予備試験をして決めるが、０．１〜１００ｍｇ／ｌが
よい。フェノ−ル酸化酵素は、緩衝液に１ｍｇ／ｍｌ以
上の濃度に溶解して添加するのがよい。また、フェノ−
ル酸化酵素は、担体に固定化して用いてもよい。

【００１０】フェノ−ル酸化酵素で酸化しにくいフェノ
−ル類及びアニリン類の場合には、反応を促進するため
に助剤を添加して、その酸化物とフェノ−ル類及びアニ
リン類との重合を行わせてもよい。添加する助剤は酵素
により異なる。例えば、チロシナ−ゼ（マッシュル−ム
起源）及びペルオキシダ−ゼ（西洋わさび起源）の場合
にはフェノ−ル等を添加し、ラッカ−ゼ（いもち病菌起
源）の場合はｏ−メトキシフェノ−ル等を添加する。

【００１１】チロシナ−ゼ及びラッカ−ゼの場合は、酸
化反応は酸素を必要とするので、空気中でかくはんする
か、酸素または空気を通気するのがよい。ペルオキシダ
−ゼの場合は、過酸化水素の添加が必要である。また、
これらの酸素及び過酸化水素は化学反応等により生成さ
せてもよい。

【００１２】凝集剤は、はじめから添加しておいてもよ
く、フェノ−ル酸化酵素による酸化の途中または後で添
加してもよい。チロシナ−ゼ及びラッカ−ゼの場合に
は、失活が遅いので、凝集剤の添加は酸化の途中または
後でもよい。ペルオキシダ−ゼの場合には、該酵素はと
くにフェノ−ル類の酸化物とただちに結合して失活する
ので、それを防止するためはじめからアミノ基を有する
陽イオン性凝集剤を添加するほうがよい。

【００１３】凝集した酸化生成物は、沈殿させて除去し
てもよく、濾過、遠心分離、浮上分離等の方法で除去し
てもよい。

【００１４】

【発明の作用】フェノ−ル酸化酵素の触媒作用によりフ
ェノ−ル類及びアニリン類は酸化され酸化生成物が生成
するが、フェノ−ル酸化酵素はこれらの酸化生成物と結
合して失活し、また、それらの酸化生成物は水中に溶存
したままであり、除去されない。本発明は、フェノ−ル
類及びアニリン類の酸化生成物がアミノ基を有する陽イ
オン性凝集剤と容易に結合する性質があることを利用し
て次の作用を行わせる。フェノ−ル酸化酵素及びアミノ
基を有する陽イオン性凝集剤を併用することにより、酸
化生成物は該凝集剤と容易に結合するため酵素が失活し
ない。また、酸化生成物は該凝集剤と容易に結合して凝
集し、完全に除去されるものである。

【００１５】

【実施例１】フェノ−ル０．５ｍＭ、チロシナ−ゼ（Ｓ
ＩＧＭＡ社製、マッシュル−ム起源）２０Ｕ（酵素単
位）／ｍｌ及びリン酸緩衝液５ｍＭ（ｐＨ７．０）を
含有する反応液を空気中で室温でかくはんした。３０分
後のフェノ−ル類除去率は１００％で、褐色の溶液とな
ったが、沈殿しない。この溶液にヘキサメチレンジアミ
ン−エピクロロヒドリン重縮合物またはポリエチレンイ
ミン市販品２０ｍｇ／ｌを添加しそれぞれかくはんした
ところ、いずれも凝集し、上澄液は無色透明の液となっ
た。

【００１６】他方、非イオン性凝集剤ポリアクリルアミ
ド市販品を、チロシナ−ゼで酸化した上記反応溶液に２
０、５０及び１００ｍｇ／ｌ添加したが、いずれも全く
凝集効果は見られなかった。

【００１７】フェノ−ル０．５ｍＭ、チロシナ−ゼ２０
Ｕ／ｍｌ、リン酸緩衝液５ｍＭ（ｐＨ７．０）及びヘ
キサメチレンジアミン−エピクロロヒドリン重縮合物２
０ｍｇ／ｌを含有する反応液を室温でかくはんした。２
０分後のフェノ−ル除去率は１００％で、褐色のフロッ
クを生成し沈殿し、上澄液は無色透明の液となった。

【００１８】また、フェノ−ル０．５ｍＭ水溶液に凝集
剤ヘキサメチレンジアミン−エピクロロヒドリン重縮合
物のみを、１０、２０、４０、８０、２００及び４００
ｍｇ／ｌ添加しても、いずれも全く凝集効果は見られな
かった。すなわち、フェノ−ル自体は凝集剤で凝集でき
ないが、チロシナ−ゼでフェノ−ルを酸化することによ
って凝集可能な形態に変わったのである。

【００１９】なお、ヘキサメチレンジアミン−エピクロ
ロヒドリン重縮合物の合成は次の方法によった。ヘキサ
メチレンジアミン２０ｇをとり、水４０ｇを加え、等モ
ル量のエピクロロヒドリン１５．９ｇを徐々に添加し、
４５℃で５０分間かくはんした後、水で２倍に希釈し、
さらに４５℃で２０分間かくはんした。得られた重縮合
物は、塩酸でｐＨを４に調節し、濃度を５％に希釈し
た。この重縮合物の濃度１％溶液の２０℃における水に
対する相対粘度は４．８である。

【００２０】

【実施例２】ｐ−クロロフェノ−ル、ｐ−メトキシフェ
ノ−ル、ｍ−クレゾ−ル、ｐ−クレゾ−ルまたはカテコ
−ル０．５ｍＭ、チロシナ−ゼ２０Ｕ／ｍｌ及びリン酸
緩衝液５ｍＭ（ｐＨ７．０）を含有する反応液５種を
それぞれ空気中で室温でかくはんした。３０分後のフェ
ノ−ル類除去率はいずれも１００％で、褐色の溶液とな
ったが、沈殿しない。この溶液にヘキサメチレンジアミ
ン−エピクロロヒドリン重縮合物またはポリエチエンイ
ミン市販品２０ｍｇ／ｌを添加しそれぞれかくはんした
ところ、いずれも凝集し、上澄液は無色透明の液となっ
た。

【００２１】

【実施例３】ｏ−クロロフェノ−ル、ｍ−クロロフェノ
−ル、ｏ−メトキシフェノ−ル、ｍ−メトキシフェノ−
ル、ｏ−クレゾ−ル、レゾルシンまたはヒドロキノン
０．５ｍＭ、チロシナ−ゼ１００Ｕ／ｍｌ、フェノ−ル
１．５ｍＭ及びリン酸緩衝液５ｍＭ（ｐＨ７．０）を
含有する反応液７種をそれぞれ空気中で室温でかくはん
した。１時間後のフェノ−ル類の除去率はいずれも１０
０％で、褐色の溶液となったが、沈殿しない。これらの
溶液にヘキサメチレンジアミン−エピクロロヒドリン重
縮合物４０〜６０ｍｇ／ｌを添加しそれぞれかくはんし
たところ、いずれも凝集し、上澄液は無色透明の液とな
った。このように、単独では酸化しにくいフェノ−ル類
についても、フェノ−ルを助剤として添加することによ
りフェノ−ル酸化物と重合させ、それらをアミノ基を有
する陽イオン性凝集剤によって凝集・除去することがで
きる。

【００２２】

【実施例４】アニリン、ｐ−クロロアニリン及び３，４
−ジクロロアニリンのアニリン類もまた単独ではチロシ
ナ−ゼで酸化することができないが、フェノ−ルを助剤
として加えることによりフェノ−ル酸化物と重合させ、
これらをアミノ基を有する陽イオン性凝集剤によって凝
集除去することができる。これらのアニリン類０．５ｍ
Ｍ、チロシナ−ゼ５０Ｕ／ｍｌ、フェノ−ル０．５ｍ
Ｍ、リン酸緩衝液５ｍＭ（ｐＨ７．０）を含有する反
応液３種をそれぞれ空気中で室温でかくはんした。１時
間後のアニリン類の除去率はいずれも１００％で、褐色
の溶液となったが、沈殿しない。これらの溶液にヘキサ
メチレンジアミン−エピクロロヒドリン重縮合物２０〜
３０ｍｇ／ｌを添加しかくはんしたところ、いずれも凝
集し、上澄液は無色透明の液となった。

【００２３】

【実施例５】ｏ−メトキシフェノ−ルまたはカテコ−ル
０．５ｍＭ、ラッカ−ゼ（ＳＩＧＭＡ社製、いもち病菌
起源）１００Ｕ／ｍｌ及びリン酸緩衝液５ｍＭ（ｐＨ
６．５）を含有する反応液２種をそれぞれ空気中で室温
でかくはんした。１時間後のフェノ−ル類除去率はいず
れも１００％で、褐色の溶液となったが沈殿しない。こ
の溶液にヘキサメチレンジアミン−エピクロロヒドリン
重縮合物２０ｍｇ／ｌを添加しかくはんしたところ、い
ずれも凝集し、上澄液は無色透明の液となった。

【００２４】

【実施例６】アニリン、ｐ−クロロアニリン及び３，４
−ジクロロアニリンのアニリン類は単独では上記ラッカ
−ゼで触媒酸化することができないが、ｏ−メトキシフ
ェノ−ルを助剤として加えることによりこの酸化物と重
合させ、アミノ基を有する陽イオン性凝集剤によって凝
集除去することができる。これらのアニリン類０．５ｍ
Ｍ、ラッカ−ゼ１００Ｕ／ｍｌ、ｏ−メトキシフェノ−
ル１．０ｍＭ及びリン酸緩衝液５ｍＭ（ｐＨ６．５）
を含有する反応液３種をそれぞれ空気中で室温でかくは
んした。１時間後のアニリン類及びフェノ−ル除去率は
いずれも１００％で、褐色の溶液となったが、沈殿しな
い。これらの溶液にヘキサメチレンジアミン−エピクロ
ロヒドリン重縮合物２０〜３０ｍｇ／ｌを添加しかくは
んしたところ、いずれも凝集し、上澄液は無色透明の液
となった。

【００２５】

【実施例７】フェノ−ル０．５ｍＭ、過酸化水素０．５
ｍＭ、ペルオキシダ−ゼ（和光純薬製、西洋わさび起
源）１Ｕ／ｍｌ及びリン酸緩衝液５ｍＭ（ｐＨ７．
０）を含有する反応液を室温でかくはんした。１０分後
のフェノ−ル除去率は１００％で、褐色の溶液となった
が、沈殿しない。この溶液にヘキサメチレンジアミン−
エピクロロヒドリン重縮合物２０ｍｇ／ｌを添加しかく
はんしたところ、凝集し、上澄液は無色透明の液となっ
た。

【００２６】

【実施例８】フェノ−ル５ｍＭ、過酸化水素５ｍＭ、ペ
ルオキシダ−ゼ（和光純薬製、西洋わさび起源）２Ｕ／
ｍｌ、リン酸緩衝液５ｍＭ（ｐＨ７．０）及びヘキサ
メチレンジアミン−エピクロロヒドリン重縮合物１００
ｍｇ／ｌを含有する反応液を室温でかくはんした。１時
間後のフェノ−ル除去率は１００％で、褐色のフロック
を生成し沈殿し、上澄液は無色透明の液となった。凝集
剤を添加しない場合には、１時間後のフェノ−ル除去率
は２９．４％で、褐色の溶液であり、その後、時間が経
過しても同じ除去率のままであった。すなわち、凝集剤
を添加しないと急速に酵素が失活してしまうことを示し
ている。

【００２７】

【実施例９】アニリン０．５ｍＭ、過酸化水素０．５ｍ
Ｍ、ペルオキシダ−ゼ２Ｕ／ｍｌ及びリン酸緩衝液５ｍ
Ｍ（ｐＨ７．０）を含有する反応液を室温でかくはん
した。１時間後のアニリン除去率は１００％で、褐色の
溶液となったが、沈殿しない。この溶液にヘキサメチレ
ンジアミン−エピクロロヒドリン重縮合物１．５ｍｇ／
ｌを添加しかくはんしたところ、凝集し、上澄液は無色
透明の液となった。

【００２８】

【実施例１０】３，４−ジクロロアニリンは単独ではペ
ルオキシダ−ゼで触媒酸化することができないが、フェ
ノ−ルを助剤として加えることによりフェノ−ル酸化物
と重合させ、これをアミノ基を有する陽イオン性凝集剤
によって凝集除去することができる。３，４−ジクロロ
アニリン０．５ｍＭ、過酸化水素０．５ｍＭ、ペルオキ
シダ−ゼ１Ｕ／ｍｌ、フェノ−ル０．５ｍＭ及びリン酸
緩衝液５ｍＭ（ｐＨ７．０）を含有する反応液を室温
でかくはんした。１時間後の３，４−ジクロロアニリン
除去率は１００％で、褐色の溶液となったが、沈殿しな
い。この溶液にヘキサメチレンジアミン−エピクロロヒ
ドリン重縮合物１ｍｇ／ｌを添加しかくはんしたとこ
ろ、凝集し、上澄液は無色透明の液となった。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したようにフェノ−ル類及びア
ニリン類がフェノ−ル酸化酵素で触媒酸化されて生成す
る酸化生成物は、アミノ基を有する陽イオン性凝集剤と
極めて容易に反応する。したがって、フェノ−ル酸化酵
素及びアミノ基を有する陽イオン性凝集剤を併用するこ
とにより、フェノ−ル酸化酵素の失活を防ぎながら、水
中のフェノ−ル類及びアニリン類を酸化し、その生成物
を凝集し、完全に除去することができる。また、酸化生
成物とアミノ基が極めて容易に反応することから、凝集
剤の使用量は少量で十分である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０２Ｆ 1/72 Ｚ 9045−4Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水中のフェノ−ル類及び（または）アニ
リン類を除去する方法において、フェノ−ル類及び（ま
たは）アニリン類を含有する水を、フェノ−ル酸化酵素
及びアミノ基を有する陽イオン性凝集剤を併用して処理
することを特徴とする、上記除去方法。