JPH09124876A - アセタール化ポリビニルアルコール系含水ゲル - Google Patents

アセタール化ポリビニルアルコール系含水ゲル

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JPH09124876A
JPH09124876A JP28486595A JP28486595A JPH09124876A JP H09124876 A JPH09124876 A JP H09124876A JP 28486595 A JP28486595 A JP 28486595A JP 28486595 A JP28486595 A JP 28486595A JP H09124876 A JPH09124876 A JP H09124876A
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JP
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pva
aqueous solution
water
hydrogel
mol
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JP28486595A
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Hiroaki Fujii
弘明 藤井
Tadanobu Abe
匡信 阿部
Masaru Oka
賢 岡
Taiji Watabe
泰二 渡部
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Kuraray Co Ltd
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Kuraray Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 アセタール化度10〜50モル%のアセ
タール化ポリビニルアルコールからなる含水ゲル。 【効果】 以上の実施例からも明らかなとおり、本発明
の含水ゲルは、含水ゲルからのPVAの溶出が激減し、
耐久性も向上することから、排水処理用担体としての実
用性が著しく高い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排水処理などに用
いられる含水ゲルに関する。
【0002】
【従来の技術】高分子含水ゲルは、生体触媒の担体、保
水剤、保冷剤、眼・皮膚・関節などの生体ゲルの代替、
薬物の徐放材、アクチュエーターの基材として、その研
究が盛んである。これらの含水ゲルの原料となる高分子
素材としては、寒天、アルギン酸塩、カラギーナン、ポ
リアクリルアミド、ポリビニルアルコール、光硬化性樹
脂などがある。排水処理などに用いる担体としては、含
水率が高いこと、酸素や基質の透過性に優れているこ
と、生体との親和性が高いことなどが要求され、特に、
ポリビニルアルコール( 以下、PVAと略記する) はこ
れらの条件を満たす材料として優れている。従来、排水
処理用担体、バイオリアクター用担体としては、PVA
とアルギン酸ナトリウムの混合水溶液を塩化カルシウム
水溶液に接触させて球状化した後、凍結解凍を行なう方
法(特開昭64―43188号)、PVA水溶液を飽和
ホウ酸水溶液に接触させてゲル化する方法(下水道協会
誌、第23巻、41ページ(1986年):用水と廃
水、第30巻、36ページ(1986年))、PVA水
溶液を鋳型に注入後、凍結部分脱水を行なう方法(特開
昭58―36630号)などが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】凍結法によるPVAゲ
ルは物理的な結晶化によるゲルであることから、その結
晶化は不十分である。また、ホウ酸架橋によるPVAゲ
ルはpHの低下により架橋が切れるなどの問題がある。
これらのゲルは水中へのPVAの溶出が大きく、排水処
理に用いた場合には曝気槽で泡立ったり、処理水のCO
Dが増加するなどの問題が生じたり、排水処理に長期間
使用するとゲル基材が劣化しやすいという問題点もあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、アセタール化度1
0〜50モル%のアセタール化ポリビニルアルコールか
らなる含水ゲルを見いだし、本発明を完成させるに至っ
た。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明のアセタール化ポリ
ビニルアルコール含水ゲルについて詳細に説明する。本
発明に用いるPVAの平均重合度は1000以上が好ま
しく、1500以上が特に好ましい。PVAの平均重合
度の上限は特に制限はないが、20000以下が好まし
く、10000以下がより好ましく、5000以下が特
に好ましい。PVAのケン化度は、95モル%以上が好
ましく、特に98モル%以上が好ましい。
【0006】本発明の含水ゲルは、PVA水溶液を−5
℃以下で凍結させることにより得られる。PVA水溶液
の濃度としては、ゲルの強度面からは高いほうが好まし
く、微生物の棲息性からは低いほうが好ましい。したが
って、PVA水溶液の濃度は、1〜40重量%が好まし
く、3〜20重量%がより好ましい。
【0007】PVAのアセタール化度としては10〜5
0モル%が好ましく、20〜40モル%がより好まし
い。アセタール化度が低すぎると、耐水性が不十分であ
り、逆に、アセタール化度が高すぎると、PVAが疎水
化され、微生物の棲息性が低下したり、網目構造が崩壊
してしまうことがある。アセタール化反応は、凍結した
ままでもよいが、一旦解凍した後の方が好ましい。ま
た、網目構造を強固にするために、凍結解凍を反復して
もよいし、凍結状態で減圧にして部分的に脱水してもよ
い。PVAのアセタール化にはアルデヒド化合物を用い
るが、そのアルデヒド化合物としては、グリオキザー
ル、ホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、スクシンア
ルデヒド、マロンジアルデヒド、グルタルアルデヒド、
アジピンアルデヒド、テレフタルアルデヒド、ノナンジ
アールなどが挙げられる。本発明の含水ゲルにおいて、
PVAのゲル化を阻害しない範囲で、PVA以外の公知
の成分を添加することができる。
【0008】たとえば、PVAゲルを任意の形状に成形
するために、水溶性高分子多糖類を添加してもよい。具
体的には、アルギン酸のアルカリ金属塩、カラギーナ
ン、マンナン、キトサンなどの陽イオンとの接触によっ
てゲル化する能力のある水溶性高分子多糖類が挙げられ
る。その場合、任意の形状に成形するために、カルシウ
ムイオン、マグネシウムイオン、ストロンチウムイオ
ン、バリウムイオンなどのアルカリ土類金属イオン、ア
ルミニウムイオン、ニッケルイオン、セリウムイオンな
どの多価金属イオン、カリウムイオン、アンモニウムイ
オンなどの水溶性高分子多糖類をゲル化させる陽イオン
に接触させてもよい。
【0009】上記のPVA水溶液には微生物を混合して
もよいが、微生物はゲルを成形した後に付着させる方が
よい。微生物の種類は特に限定されるものではなく、細
菌、放線菌、カビ、酵母などのいずれでもよく、純粋培
養で得られたものでも混合培養で得られたものでも、活
性汚泥のようなものでもよい。微生物としては、たとえ
ば、ムコール(Muccor)属、フザリウム(Fusarium)属、ク
ラドツリックス(Cladothrix)属、スフェロチルス(sphae
rotilus)属、ズーグレア(Zooglea) 属、レプトミッス(L
eptomitus)属、アスペルギルス(Aspergillus) 属、リゾ
プス(Rhizopus)属、シュードモナス(Pseudomonas) 属、
アセトバクター(Acetobacter) 属、ストレプトマイセス
(Streptomyces)属、エシエリシア(Escherichia) 属、サ
ッカロマイセス(Saccharomyces)属、キャンディダ(cand
ida) 属などの微生物が挙げられ、イオウ細菌、メタン
菌、酪酸菌、乳酸菌、枯草菌、変形菌、不全菌、硝酸
菌、亜硝酸菌なども例示される。
【0010】本発明の含水ゲルの形状は特に限定される
ものではなく、球状、繊維状、サイコロ状、フィルム
状、円筒状などの任意の形状を適宜適択することができ
る。このようにして、得られたホルマール化PVA含水
ゲルは、網目構造を有するため微生物の棲息性がよく、
かつ含水ゲルからのPVAの溶出が激減し、曝気槽での
泡立ちや、処理水のCODの上昇がなくなる。また、含
水ゲルの劣化も起こりにくく耐久性が向上する。
【0011】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的にに説明
するが、本発明はこれらの実施例により限定されるもの
ではない。なお、以下の実施例において特に断りのない
限り、「%」とは「重量%」を意味する。
【0012】実施例1 (株)クラレ製のPVA(平均重合度1700、ケン化
度99.8モル%)を40℃の温水で約1時間洗浄後、
PVA濃度が8%となるように、PVAに水を加え、オ
ートクレーブで121℃、30分間処理しPVAを溶解
した。これを厚さ5mmとなるようにトレーに流延し、
−20℃の冷凍庫で12時間凍結させ、室温で解凍させ
た。この板状成形物を、ホルムアルデヒド30g/リッ
トル、硫酸200g/リットル、硫酸ナトリウム150
g/リットルの40℃の水溶液に30分間浸漬した後、
水洗し、これを5mm角に切断した。この含水ゲルのホ
ルマール化度は19モル%であった。この含水ゲルの耐
水性、耐久性および微生物棲息性を確認するため、下記
に示す方法により、溶出試験、耐久試験およびTOC除
去試験を実施した。その結果を表1に示す。
【0013】溶出試験: 含水ゲル50gに対して、水
500gを加え、30℃で1週間撹拌した時のゲル1k
g当たりのPVA溶出量を測定した。 耐久試験: 含水ゲル500gを(株)クラレ岡山工場
の排水処理槽に浸漬し、1年後の重量保持率を測定し
た。 TOC除去試験: 含水ゲル500gを(株)クラレ岡
山工場の排水処理槽に1カ月間浸漬後、100gを取り
出し、TOC500mg/リットルに調整した排水1リ
ットル中に入れて曝気し、ゲル1kg当たりのTOC除
去速度を測定した。
【0014】比較例1 実施例1と同様のPVA8%水溶液を厚さ5mmとなる
ようにトレーに流延し、−20℃の冷凍庫で12時間凍
結させ、室温で解凍させ、板状成形物を得た。溶出試
験、耐久試験およびTOC除去試験を実施例1と同様の
方法で行なった。結果を表1に示す。
【0015】実施例2 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時聞洗浄
後、PVA濃度が16%となるように、PVAに水を加
え、オートクレーブで121℃、30分間処理し、PV
Aを溶解した。この16%PVA水溶液500gと2%
アルギン酸ナトリウム水溶液500gを十分に混合し
た。この混合水溶液を先端に内径2mmのノズルをとり
つけた内径3.2mmのシリコンチューブを装着したロ
ーラーポンプにより5ミリリットル/分の速度で、送液
し、スターラーで撹拌した濃度0.1モル/リットルの
塩化カルシウム水溶液に滴下した。滴下した液滴は塩化
カルシウム水溶液中で球状化して沈降した。この球状成
形物を塩化カルシウム水溶液と分離して水洗し、これを
トレーに入れ、−20℃の冷凍庫で24時間凍結し、室
温で解凍した。これを、ホルムアルデヒド30g/リッ
トル、硫酸200g/リットル、硫酸ナトリウム150
g/リットルの40℃の水溶液に60分間浸漬した後、
水洗した。その結果、直径約5mmの柔軟性に富んだ球
状の含水ゲルが得られた。この含水ゲルのホルマール化
度は34モル%であった。溶出試験、耐久試験およびT
OC除去試験を実施例1と同様の方法で行なった。結果
を表1に示す。
【0016】実施例3 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時間洗浄
後、PVA濃度が16%となるように、PVAに水を加
え、オートクレーブで121℃、30分間処理し、PV
Aを溶解した。この16%PVA水溶液500gと2%
アルギン酸ナトリウム水溶液500gを十分に混合し
た。この混合水溶液を先端に内径2mmのノズルをとり
つけた内径3.2mmのシリコンチューブを装着したロ
ーラーポンプにより5ミリリットル/分の速度で送液
し、スターラーで撹拌した濃度0.1モル/リットルの
塩化カルシウム水溶液に滴下した。滴下した液滴は塩化
カルシウム水溶液中で球状化して沈降した。この球状成
形物を塩化カルシウム水溶液と分離して水洗し、これを
トレーに入れ、−20℃の冷凍庫で24時間凍結し、室
温で解凍した。これを、ホルムアルデヒド30g/リッ
トル、硫酸200g/リットルの40℃の水溶液に60
分間浸漬した後、水洗した。その結果、直径約5mmの
柔軟性に富んだ球状の含水ゲルが得られた。この含水ゲ
ルのアセタール化度は30モル%であった。溶出試験、
耐久試験およびTOC除去試験を実施例1と同様の方法
で行なった。結果を表1に示す。
【0017】比較例2 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時間洗浄
後、PVA濃度が16%となるように、PVAに水を加
え、オートクレーブで121℃、30分間処理し、PV
Aを溶解した。この16%PVA水溶液500gと2%
アルギン酸ナトリウム水溶液500gを十分に混合し
た。この混合水溶液を先端に内径2mmのノズルをとり
つけた内径3.2mmのシリコンチューブを装着したロ
ーラーポンプにより5ミリリットル/分の速度で送液
し、スターラーで撹拌した濃度0.1モル/リットルの
塩化カルシウム水溶液に滴下した。滴下した液滴は塩化
カルシウム水溶液中で球状化して沈降した。この球状成
形物を塩化カルシウム水溶液と分離して水洗し、これを
トレーに入れ、−20℃の冷凍庫で24時間凍結し、室
温で解凍した。その結果、直径約5mmの柔軟性に富ん
だ球状の含水ゲルが得られた。溶出試験、耐久試験およ
びTOC除去試験を実施例1と同様の方法で行なった。
結果を表1に示す。
【0018】比較例3 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時間洗浄
後、PVA濃度が8%となるように、PVAに水を加
え、オートクレーブで121℃、30分間処理し、PV
Aを溶解した。この8%PVA水溶液を先端に内径2m
mのノズルをとりつけた内径3.2mmのシリコンチュ
ーブを装着したローラーポンプにより5ミリリットル/
分の速度で送液し、スターラーで撹拌した飽和ホウ酸水
溶液に滴下した。滴下した液滴は球状化して沈降した。
そのまま24時間放置した後、水道水で24時間水洗し
た。その結果、直径約5mmの球状の含水ゲルが得られ
た。溶出試験、耐久試験およびTOC除去試験を実施例
1と同様の方法で行なった。結果を表1に示す。
【0019】比較例4 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時間洗浄
後、PVA濃度が16%となるように、PVAに水を加
え、オートクレーブで121℃、30分間処理し、PV
Aを溶解した。この16%PVA水溶液500gと2%
アルギン酸ナトリウム水溶液500gを十分に混合し
た。この混合水溶液を先端に内径2mmのノズルをとり
つけた内径3.2mmのシリコンチューブを装着したロ
ーラーポンプにより5ミリリットル/分の速度で送液
し、スターラーで撹拌した濃度0.1モル/リットルの
塩化カルシウム水溶液に滴下した。滴下した液滴は塩化
カルシウム水溶液中で球状化して沈降した。この球状成
形物を、ホルムアルデヒド50g/リットル、硫酸30
0g/リットル、硫酸ナトリウム100g/リットルの
70℃の水溶液に60分間浸漬した後、水洗した。その
結果、直径約5mmの柔軟性に富んだ球状の含水ゲルが
得られた。この含水ゲルのアセタール化度は59モル%
であった。溶出試験、耐久試験およびTOC除去試験を
実施例1と同様の方法で行なった。結果を表1に示す。
【0020】比較例5 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時間洗浄
後、PVA濃度が16%となるように、PVAに水を加
え、オートクレーブで121℃、30分間処理し、PV
Aを溶解した。この16%PVA水溶液500gと2%
アルギン酸ナトリウム水溶接500gを十分に混合し
た。この混合水溶液を先端に内径2mmのノズルをとり
つけた内径3.2mmのシリコンチューブを装着したロ
ーラーポンプにより5ミリリットル/分の速度で送液
し、スターラーで撹拌した濃度0.1モル/リットルの
塩化カルシウム水溶液に滴下した。滴下した液滴は塩化
カルシウム水溶液中で球状化して沈降した。この球状成
形物を、ホルムアルデヒド5g/リットル、硫酸10g
/リットル、硫酸ナトリウム100g/リットルの40
℃の水溶液に60分間浸潰した後、水洗した。その結
果、直径約5mmの柔軟性に富んだ球状の含水ゲルが得
られた。この含水ゲルのホルマール化度は7モル%であ
った。溶出試験、耐久試験およびTOC除去試験を実施
例1と同様の方法で行なった。結果を表1に示す。
【0021】実施例4 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時聞洗浄
後、PVA濃度が16%となるように、PVAに水を加
え、オートクレーブで121℃、30分間処理し、PV
Aを溶解した。この16%PVA水溶液500gと2%
アルギン酸ナトリウム水溶液500gを十分に混合し
た。この混合水溶液を先端に内径2mmのノズルをとり
つけた内径3.2mmのシリコンチューブを装着したロ
ーラーポンプにより5ミリリットル/分の速度で、送液
し、スターラーで撹拌した濃度0.1モル/リットルの
塩化カルシウム水溶液に滴下した。滴下した液滴は塩化
カルシウム水溶液中で球状化して沈降した。この球状成
形物を、グルタルアルデヒド5g/リットル、硫酸10
g/リットルの40℃の水溶液に60分間浸漬した後、
水洗した。その結果、直径約5mmの柔軟性に富んだ球
状の含水ゲルが得られた。この含水ゲルのホルマール化
度は25モル%であった。溶出試験、耐久試験およびT
OC除去試験を実施例1と同様の方法で行なった。結果
を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなとおり、本
発明の含水ゲルは、含水ゲルからのPVAの溶出が激減
し、耐久性も向上することから、排水処理用担体として
の実用性が著しく高い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 泰二 岡山県岡山市海岸通1丁目2番1号 株式 会社クラレ内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アセタール化度10〜50モル%のアセ
    タール化ポリビニルアルコールからなる含水ゲル。
JP28486595A 1995-11-01 1995-11-01 アセタール化ポリビニルアルコール系含水ゲル Pending JPH09124876A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001005877A1 (en) * 1999-07-15 2001-01-25 Kuraray Co., Ltd. Aqueous polyvinyl alcohol gel, process for producing the same, and wastewater treatment apparatus
KR100696918B1 (ko) * 2000-05-01 2007-03-20 가부시키가이샤 구라레 폴리비닐알코올계 중합체 필름 및 편광필름
JP2010116439A (ja) * 2008-11-11 2010-05-27 Kuraray Co Ltd ポリビニルアルコール系ゲル成型物およびその製造方法
JP2012076000A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Kuraray Co Ltd 一槽式嫌気性排水処理装置
JP2012076001A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Kuraray Co Ltd 嫌気性排水処理装置

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