JPH11180992A - リグニン系物質の分解方法および分解装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常温常圧下で、安全かつ安定にリグニン系物
質を分解する方法、および分解装置を提供する。 【解決手段】 電解質水溶液の電気分解によって、陽極
近傍に生成する機能水とリグニン系物質とを接触させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリグニン系物質の分
解方法及びそれに用いる装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】リグニンは草本類に15〜25%、樹木に20
〜35%含まれる高分子無定型化合物であり、主に木質化
した植物の細胞に存在する。このリグニンは天然に存在
する有機化合物としてはセルロースに次ぐ蓄積量である
が、有効利用がなされているとは言えない状況にある。
故にリグニンは地球上最大規模の未利用生物資源ともい
われている。このリグニンの有効利用を拒んでいる最大
の理由が、リグニンの難分解性である。また自然界に産
する植物性セルロースは例外なくリグニンによって強固
に保護されているために、セルロースの有効利用という
観点からも脱リグニン及び/又はリグニンの分解を行う
技術が求められている。

【０００３】リグニンはフェニルプロパンがランダムに
縮重合したものであり一定の反復単位を有さず、様々な
結合形式が存在している。そしてこのことがリグニンの
分解を困難にしている。リグニン中に含まれる化学結合
形式としては、例えばβ−エーテル結合、フェニルクマ
ラン結合、ジアリールプロパン結合などが挙げられ、こ
れらの結合形式の少なくとも1つを分解することがリグ
ニン系物質の分解に必要であると考えられる。

【０００４】従来リグニンの分解には、酸（塩酸）・ア
ルカリ法（アンモニア、水酸化ナトリウム）（高温、加
圧蒸解法）、爆砕法、ハンマーミル等の強力な粉砕機を
用いて微粉化し、酵素や微生物による分解を容易にする
微粉化法などが研究されてきたが、分解効率や経済的な
面、特にコスト面において未だ満足できるものではな
い。例えば高温・高圧を用いるといったエネルギー消費
の大きな条件下におけるリグニン系物質の分解方法で
は、分解装置の大型化や分解の為の処理コストの高騰を
避けることは困難である。

【０００５】このような問題に対し、従来と比較してよ
り温和な環境下、例えば常温常圧におけるリグニン系物
質の分解方法が提案され始めている。例えば特開平05-2
92980、特開平06-322683、特開平06-327463、及び特開
平09-067785などにはリグニン系物質を微生物によって
温和な環境下で分解する方法が開示されている。リグニ
ンを分解する微生物の殆どは木材を腐らせる所謂木材腐
朽菌の中から見いだされているが、それはフェネロケイ
テ、カワラタケに関するものが大半を占め、土壌菌に関
する研究はわずかである。

【０００６】これまでに知られているリグニン分解性の
土壌菌は、リグニン構造を持つ低分子化合物、具体的に
は例えば重量平均分子量が５００〜７００程度の３〜４
量体を分解することはできるが、高分子（天然リグニン
や天然リグニンから抽出した高分子リグニン；具体的に
は例えば重量平均分子量が３０００〜５０００、数平均
分子量が１５００〜２０００程度のリグニン系物質）は
分解した例については記載されていない。そしてこの菌
は構造によるスペシフィシティが高く分解できる構造が
限らるものと考えられる。これに対してキノコ類では高
分子・低分子の区別なくリグニンの低分子化（分解）が
生じるものの、増殖速度が一般に遅く培養・育種も難し
い。特に一部のキノコでは培養液を酸性にする必要があ
る。そこで酵素を抽出して反応を行なわせる研究が活発
化しているが、キノコ由来の酵素では、ラジカルを生じ
分解よりもむしろ重合が起きる。キノコ本体には、再重
合を抑える酵素が存在しているとも考えられているが現
在のところ詳細は不明であり、再重合がキノコによるリ
グニンの分解を実用化することを阻んでいる。

【０００７】更にキノコ類では、反応にＨ₂Ｏ₂を必要と
することがある。キノコ体内では、Ｈ₂Ｏ₂を産出する酵
素が見つかっており、自然ではこの酵素を通じてＨ₂Ｏ₂
が供給されるが、人工的な反応ではＨ₂Ｏ₂の供給が必要
となる。このように微生物によるマイルドな条件下での
リグニン分解について、幾つかの例は報告されているが
その分解速度は遅く、実用レベルには遠く、また分解活
性の維持、微生物の制御などにまだまだ多くの課題を有
している。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】本発明者らは上記
した様な種々のリグニン系物質の分解技術を検討した結
果、何れも分解効率やコスト、更には十分な分解ができ
ず、残留したリグニン系物質の分解のために更なる処理
プロセスや前処理が必要となる等の問題点を包含してお
り、或いは包含していると予想されることから、より低
コストで、また安定してリグニン系物質を効率良く分解
可能な技術の開発が必要であるとの結論に至った。そし
てこのような課題の達成を目的として更なる検討を行な
ったところ、殺菌効果（日本特許公開平成１年-１８０
２９３号）や半導体ウエハー上の汚染物の洗浄効果（日
本特許公開平成７年５１６７５号））を有することが報
告されている水の電気分解によって得られる機能水、例
えば酸性水が、リグニン系物質の優れた分解能力を有し
ているという新たな知見を得るに至った。

【０００９】本発明は係る本発明者らによる新たな知見
に基づきなされたものであり、その目的は常温常圧下で
リグニン系物質を分解でき、その工程が安全かつ安定し
ており、かつ特殊な装置を必要としない簡便なリグニン
の分解方法および分解装置を提供する点にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得る本
発明の一実施態様にかかるリグニン系物質の分解方法
は、電解質水溶液の電気分解によって、陽極近傍に生成
する機能水とリグニン系物質とを接触させる工程を有す
ることを特徴とするものである。

【００１１】また上記目的を達成し得る本発明の他の実
施態様にかかるリグニン系物質の分解方法は、水素イオ
ン濃度（pH値）が１〜４、酸化還元電位（作用電極：プ
ラチナ電極、参照電極：銀−塩化銀電極）が８００〜１
５００ｍＶ、かつ塩素濃度が５〜１５０ｍｇ／リットル
である機能水をリグニン系物質と接触させる工程を有す
ることを特徴とする。

【００１２】上記目的を達成し得る本発明の一実施態様
に係るリグニン系物質の分解装置は、水素イオン濃度
（pH値）が１〜４、酸化還元電位（作用電極：プラチナ
電極、参照電極：銀−塩化銀電極）が８００〜１５００
mV以下、かつ塩素濃度が５〜１５０ｍｇ／リットルで
ある機能水を得るための手段、及び該機能水をリグニン
系物質と接触させる手段、を有することを特徴とする。

【００１３】上記目的を達成し得る本発明の他の実施態
様に係るリグニン系物質の分解装置は、一対の電極、該
電極の間に配置された隔膜を備えた水槽、該水槽に電解
質溶液を供給する手段、及び該水槽の陽極側に分解され
るべきリグニン系物質を供給する手段を具備しているこ
とを特徴とする。

【００１４】ところで、後述する水の電気分解等で得ら
れる機能水は、殺菌効果が認められたり（特開平7-5167
5）、半導体ウエハー上の汚染物の洗浄に有効（H.Aoki
et al., Symp. VLSI.Tech. Dig. 1993, p107）であるこ
とが報告されている。更に例えば塩化ナトリウム等を添
加した水溶液に染色排水等を加え、この溶液を電気分解
することにより陽極反応で有機物を酸化分解して脱色す
る方法が、特開平８-２８１２７１号に開示されてい
る。しかし、リグニン系物質の電解酸化によって分解可
能であること、更には機能水によってリグニン系物質の
分解が可能であることは今までのところ全く報告されて
いない。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施態様にかかるリグ
ニン系物質の分解方法は、具体的には例えば、水素イオ
ン濃度（pH値）が１〜４、酸化還元電位（作用電極：プ
ラチナ電極、参照電極：銀−塩化銀電極）が８００〜１
５００ｍＶ、かつ塩素濃度が５〜１５０ｍｇ／リットル
である機能水をリグニン系物質と接触させる工程を有す
る点に一つの特徴を有している。

【００１６】ここで分解対象となるリグニン系物質とし
ては、例えばβ−エーテル結合、フェニルクマラン結
合、及びジアリールプロパン結合の３つの結合形式のう
ちの少なくとも１つを含むものが挙げられ、具体的には
天然リグニン、脱アルカリリグニン、摩砕リグニン、Kl
asonリグニン、スルホン化リグニン、リグニンスルホン
ナトリウム、β−エーテル結合性リグニン、フェニルク
マラン結合性リグニン、及びジアリールプロパン結合性
リグニン等を挙げることができる。より具体的には例え
ば、リグニン構造の一部を持つサブユニットの物質、例
えば３-グアイアシル-プロピオンアルデヒド-1,2-ジオ
ール-２-グアイアシルエーテル（3-guaiacyl-propional
dehyde-1,2-diol-2-guaiacyl ether (GGE)）,デヒドロ
ジコニフェリルアルコール（dehydrodiconiferyl alcoh
ol(DCA)）,エリスロ-１,２-ビス(４-ヒドロキシ-３-メ
トキシフェニル)-１,３-プロパンジオール（Erythro-1,
2-Bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,3-propanediol
(β-1)）などが挙げられる。

【００１７】機能水とは、例えば水素イオン濃度(pH値)
が１以上４以下、作用電極をプラチナ電極とし参照電極
を銀−塩化銀としたときの酸化還元電位が８００ mV以
上１５００ mV以下、かつ塩素濃度が５ mg/リットル以
上１５０ mg/リットル以下の性状をもつ水を指す。

【００１８】このような機能水は電解質（例えば、塩化
ナトリウムや塩化カリウムなど）を原水に溶解し、この
水を一対の電極を有する水槽内で電気分解を行なうこと
によってその陽極近傍で得ることができる。ここで電解
前の原水中の電解質の濃度は例えば塩化ナトリウムでは
２０mg /リットル〜２０００mg/リットルが望ましく、
そのときの電解電流値は２A〜２０Aとするのが望まし
い。またこのとき一対の電極間に隔膜を配置した場合、
陽極近傍に生成される酸性水と陰極近傍にて生成するア
ルカリ性の水との混合を防ぐことができ、有機化合物の
分解をより効率的に行なう事ができる酸性水を得ること
ができる。該隔膜としては例えばイオン交換膜等が好適
に用いられる。そしてこのような機能水を得る手段とし
ては、市販の強酸性電解水生成器（例えば、商品名：オ
アシスバイオハーフ；旭硝子エンジニアリング（株）社
製等）を利用することができる。

【００１９】上記した特性を有する酸性水は電解によっ
てばかりでなく原水に種々の試薬、例えば無機酸及び次
亜塩素酸塩（例えば次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸
カリウム等）を溶解して調製することも可能である。こ
こで無機酸としては例えば塩酸、フッ酸、シュウ酸、硫
酸、リン酸及びホウ酸から選ばれる少なくとも１つが挙
げられる。そして例えば、純水に塩酸0.001 N〜0.1 N、
塩化ナトリウム0.005N〜0.02 N、および次亜塩素酸ナト
リウム0.0005Ｍ〜0.01Ｍとなるように各試薬を混合する
ことにより、上記の特性を備えた機能水を得ることがで
きる。ここで原水とは純水、水道水、河川水及び海水等
を包含する。これらの原水は通常pH６〜８、酸化還元電
位−２００ｍＶ〜３００ｍＶ、そして塩素濃度は最大で
も１ｍｇ程度であり、当然のことながらリグニン系物質
の分解能は何ら有さない。

【００２０】以下に機能水を用いたリグニン系物質の分
解に用い得る分解装置について説明する。本実施態様に
おいて機能水とリグニン系物質との接触は、常温常圧下
で行なえばよく、特殊な設備や環境は不要である。例え
ば機能水を貯留した容器にリグニン系物質或いはリグニ
ン系物質を含む媒体を導入するだけで良く、あるいは機
能水が作製されている水槽中にリグニン系物質もしくは
リグニン系物質を含む媒体を導入するだけで良い。リグ
ニン系物質の分解装置の構成としては例えば下記の１）
や２）が挙げられる。

【００２１】１）電解水生成装置に分解されるべきリグ
ニン系物資を直接投入することによってリグニン系物質
と酸性水とを接触させる様にした構成；図１は本発明に
係るリグニン系物質の分解装置の一実施態様の概略図で
ある。図１に於いて１０１は水槽である。そして該水槽
は電極１０３及び１０５、イオン交換膜等の隔膜１０
７、該電極に繋がる電源１０９、電解質を含む水を該水
槽内に供給するためのパイプ１１１及びポンプ１１３、
分解されるべきリグニン系物質もしくはそれを含む媒体
を該水槽内に供給するためのパイプ１１５とポンプ１１
７を備え、また１１９は水槽１０１で該有機化合物と反
応し活性を失った機能水を収納するタンクである。そし
て水槽１０１に電解質を溶解した水がパイプ１１１を通
して供給され水槽１０１が電解質を溶解した水で満たさ
れる。電気分解用の陰極１０３及び陽極１０５に電源１
０９から電力が供給されると陽極１０５側に酸性水が生
成する。リグニン系物質またはそれを含む媒体をパイプ
１１５から所望の流量で連続的に水槽１０１の陽極１０
５側に供給する。ここでリグニン系物質は機能水と接触
し分解される。リグニン系物質との反応により失活した
機能水は排水用パイプ１１８を通して水槽１０１からタ
ンク１１９に排出される。なおタンク１１９に排出され
た水は再び電解質を溶解し水槽１０１に供給する構成と
してもよい。

【００２２】隔膜１０７としては例えば、陰極側及び陽
極側の電解質水溶液を各々反対側に移動させず、陽極側
に存在する陽イオン（例えばＮａ⁺、Ｃａ²⁺、Ｍｇ²⁺、
Ｋ⁺等）の陰極側への不可逆な移動を許容し、また陰極
側に存在する陰イオン（例えばＣｌ^-、ＳＯ₄ ^2-、ＨＣＯ
₃ ^-等）の陽極側への不可逆な移動を許容するようなイオ
ン交換膜が好適に用いられる。即ちイオン交換膜を用い
ることで、陽極側近傍に後述するような特性を有する機
能水を効率良く生成させることができる。

【００２３】なおリグニン系物質を含む媒体が水等の液
体の場合、この液体によって水槽１０１内の電解質溶液
が過度に希釈されない様に、電解質を溶解した水の量ま
たは電解質の濃度とリグニン系物質やそれを含む溶液の
量等を制御して、電解により生成する酸性水の特性が上
記した範囲内となるように制御することが好ましい。

【００２４】また図２はリグニン系物質の分解装置の第
２の実施態様に概略模式図であって、例えばリグニン系
物質が液状であるか、又は液体に溶解している場合に好
適に用い得るものである。図２において１２３は機能水
生成装置、１３５は液状のリグニン系物質またはリグニ
ン系物質が溶解している液体の貯蔵タンクであり、該貯
蔵タンク内のリグニン系物質又はそれを含む媒体は、ポ
ンプ１３１及び導入管１３３によって機能水生成装置の
陽極１０５側に導入される。また１２９は電解質水溶液
の貯蔵タンクであって、ポンプ１２５及び導入管１２７
によって機能水生成装置１２３の水槽１０１に導入され
る。そしてリグニン系物質は水槽１０１の陽極１０５側
で機能水と接触し分解される。リグニン系物質との反応
によって失活した機能水は排水用パイプ１１８を通じて
排水タンク119に排出される。

【００２５】２）電解水生成装置で作成した機能水を分
解処理槽に移し、該分解処理槽にリグニン系物質を導入
し両者を接触させる様にした構成；また図３はリグニン
系物質の分解装置の他の実施態様の概略図である。機能
水生成装置１２３で形成された機能水（酸性水）は、ポ
ンプ１３７及びパイプ１３９を介して分解処理槽１４１
に供給される。一方液状のリグニン系物質もしくはリグ
ニン系物質が溶解している液体が貯蔵されているタンク
１３５からはポンプ１３１及びパイプ１３３を介して分
解処理槽１４１に供給される。そして分解処理槽内では
攪拌装置１４３によって攪拌され、リグニン系物質と機
能水とが接触し、リグニン系物質が分解される。そして
処理で使われた機能水は分解処理槽１４１からタンク１
１９に排出される。機能水生成装置１２３で機能水を生
成後、分解処理槽１４１で機能水とリグニン系物質とを
接触させる本構成では、リグニン系物質を機能水生成装
置内に導入しないため機能水生成装置の汚染を防止でき
る。また図示していないがタンク１１９に排出される、
処理で使われた機能水の一部若しくは全部を機能水生成
装置１２３に給送して、新たな機能水の生成に再利用し
てもよい。

【００２６】また分解処理槽１４１に係る攪拌手段１４
３を設けることで、有機化合物と機能水との接触効率を
向上させ、有機化合物の分解効率のより一層の改善を図
ることができる。

【００２７】以下、実施例により本発明を詳述するが、
これらは本発明をなんら限定するものではない。

【００２８】

【実施例】（実施例１）電気分解により得た機能水によるデヒドロジコニフェリ
ルアルコール（dehydrodiconiferyl alcohol(DCA)）の
分解 はじめに、強酸性機能水生成装置（商品名：オアシスバ
イオハーフ；旭硝子エンジニアリング（株）製）を用い
て機能水を調製した。なおこの装置の陰極と陽極との間
にはイオン交換膜を配置し、陰極側及び陽極側に存在す
る電解質水溶液は互いに移動できないものの、陽極側に
存在する陽イオンは不可逆に陰極側に移動可能であり、
また陰極側に存在する陰イオンは不可逆に陽極側に移動
可能であるように構成した。この装置を用いると共に、
電解する水の電解質濃度を種々変化させて、その結果陽
極側で得られる酸性の機能水のｐＨ及び酸化還元電位を
pHメーター（商品名：TCX-90iおよびKP900-2N；（株）
東興化学研究所製）および導電率メーター（商品名：TC
X-90iおよびKM900-2N；（株）東興化学研究所製）で、
また残留塩素濃度を塩素試験紙（アドバンテック）によ
り測定した。電解質である塩化ナトリウムの濃度（標準
濃度は1000 mg/リットル）、電解電流値、電解時間など
によってこの機能水のpHは１〜４、酸化還元電位は800
mV〜1500 mV、また塩素濃度は5 mg/l〜150 mg/lに変化
した。

【００２９】そこで本実施例ではリグニン系物質の分解
実験に用いる機能水としてpH2.1、酸化還元電位1150 m
V、残留塩素濃度54 mg/lの機能水を実験に供した。この
機能水は、電解質濃度を１０００ｍｇ／リットル、電解
条件を７Ａで1.５時間とすることで得られた。

【００３０】次に、フェニルクマラン結合をもつリグニ
ン系物質としてDCAを用意した。ＤＣＡの構造を下記に
示す。

【００３１】

【外１】

【００３２】27.5 ml容のガラスバイアル瓶に上記の機
能水を10 ml入れ、次にガラスバイアル瓶中にDCAを加え
た。ＤＣＡの添加量はDCAがガラスバイアル瓶中の機能
水に全て溶解したときのDCA濃度が20 ppmとなるように
調整した。このバイアル瓶を15℃、120 rpmで振とう
し、DCA濃度の経時的変化を分光光度計（商品名：ＵＶ
３１００Ｓ；島津製作所（株）社製）で測定し、ＤＣＡ
の分解の様子を観察した。その結果を図４に示す。図４
から明らかなように２４時間後にはベンゼン環の特性吸
収が消失し、ＤＣＡが分解したことが確認できた。また
純水を用いた対照実験ではDCAの分解は観測されなかっ
た。このことから、ＤＣＡの分解が機能水によるもので
あることが確かめられた。更に異なるpH、酸化還元電
位、および残留塩素濃度をもつ機能水についてもDCAが
分解できることを確かめた。

【００３３】（実施例２）電気分解により得た機能水による３-グアイアシル-プロ
ピオンアルデヒド-1,2-ジオール-２-グアイアシルエー
テル（3-guaiacyl-propionaldehyde-1,2-diol-2-guaiac
yl ether(GGE)）の分解 β-エーテル結合をもつリグニンモデル物質としてＧＧ
Ｅを用意し、機能水のＧＧＥ分解特性について実験し
た。なおＧＧＥの構造は下記のとおりである。

【００３４】

【外２】

【００３５】２７．５ｍｌ容のガラスバイアル瓶中に実
施例１で用いたのと同じ機能水を入れ、更に初期のGGE
濃度が15 ppmとなるようにGGEを該ガラスバイアル瓶に
添加した。このガラスバイアル瓶を 15 ℃、120 rpmで
振とうし、GGE濃度の経時的変化を実施例１と同様にし
て測定し、ＧＧＥの分解の様子を観察した。その結果を
図５に示す。図５から明らかなように２４時間後にはベ
ンゼン環の特性吸収が消失し、ＧＧＥが分解したことが
確認できた。また純水を用いた対照実験ではＧＧＥの分
解は観測されなかった。このことから、ＤＣＡの分解が
機能水によるものであることが確かめられた。さらに、
pH、酸化還元電位、および残留塩素濃度が異なる機能水
についてGGEの分解を評価したところ、いずれも経時的
な濃度低下が観測され、機能水によるGGEの分解が確認
できた。

【００３６】（実施例３）電気分解により得た機能水によるエリスロ-１,２-ビス
(４-ヒドロキシ-３-メトキシフェニル)-１,３-プロパン
ジオール(Erythro-1,2-Bis(4-hydroxy-3-methoxypheny
l)-1,3-propanediol(β-1))の分解 ジアリールプロパン結合をもつリグニンモデル物質(β-
1)を用意した。(β-1)の構造は下記の通りである。

【００３７】

【外３】

【００３８】β-1を初期の濃度が10 ppmとなるようにガ
ラスバイアル瓶に添加した以外は実施例１と同様にし
て、ガラスバイアル瓶中のβ−１の濃度の経時的変化を
測定し、β−１の分解の様子を観察した。その結果を図
６に示す。図６から明らかな様に２４時間後にはベンゼ
ン環の特性吸収が消失し、β−１が分解したことが確認
できた。また、純水を用いた対照実験ではβ-1の分解は
観測されず、β−１の分解が機能水によることを確認し
た。さらに、pH、酸化還元電位、および残留塩素濃度が
異なる機能水についてβ-1の分解を評価したところ、い
ずれも経時的な濃度低下が観測され、機能水によるβ-1
の分解が確認された。

【００３９】（実施例４）電気分解により得た機能水による高分子リグニン系物質
の分解 分解対象物質としてリグニン（Lignin）（関東化学
（株）社製）を用意し、初期リグニン溶液濃度が100 pp
mとなるようにリガラスバイアル瓶に添加した以外は実
施例１と同様にしてリグニンの分解の様子を観察した。
その結果を図７に示す。図７から１３時間後には２７０
〜２９０ｎｍの、リグニン中に存在する芳香環による特
性吸収が消失し、リグニンが分解したことが確認でき
た。また純水を用いた対照実験ではリグニン溶液の分解
は観測されず、リグニンの分解が機能水によることを確
かめた。さらに、pH、酸化還元電位、および塩素濃度が
異なる機能水についてリグニン溶液の分解を評価したと
ころ、いずれも経時的な濃度低下が観測され、機能水に
よるリグニン溶液の分解が確認された。

【００４０】（実施例５）塩酸、塩化ナトリウム、および次亜塩素酸ナトリウムに
より調製した機能水によるGGEの分解 純水に塩酸0.001 N〜0.1 N、塩化ナトリウム0.005 N〜
0.02 N、および次亜塩素酸ナトリウム0.0005Ｍ〜0.01Ｍ
となるように調製した水溶液について、pH、酸化還元電
位、および塩素濃度を測定したところ、pHは１〜４、酸
化還元電位は800 mV〜1500 mV、また塩素濃度は5 mg/リ
ットル〜150 mg/リットルに変化し、電解質水溶液の電
気分解によって得られる機能水と同様な性状をもつ機能
水が得られた。そこで純水に塩酸0.006 N、塩化ナトリ
ウム0.014 N、および次亜塩素酸ナトリウム0.002 Mとし
たときに得られる、pH2.３、酸化還元電位1180 mV、塩
素濃度52 mg/リットルの機能水を本実施例の実験に供し
た。

【００４１】27.5 ml容のガラスバイアル瓶に上記の機
能水10 mlを入れ次にＧＣＥを、ガラスバイアル瓶中に
加えた。ＧＣＥの添加量は、GGEがすべてガラスバイア
ル瓶中お機能水に全て溶解したときのGGE濃度が10 ppm
となるように調整した。このバイアル瓶を密閉し、15
℃、120 rpmで２４時間振盪した後、該バイアル瓶中
の、GGE濃度を分光光度計（商品名：ＵＶ３１００Ｓ；
島津製作所（株）社製）で測定したところＧＧＥの92〜
98wt%が分解していた。さらに、純水を用いた対照実験
ではGGEの分解は観測されず、機能水により分解が起こ
ることを確かめた。

【００４２】また、同様にして調製した異なるpH、酸化
還元電位、および残留塩素濃度をもつ機能水についても
GGEを分解できることを確かめた。

【００４３】（実施例６）塩酸、塩化ナトリウム、および次亜塩素酸ナトリウムに
より調製した機能水によるβ-1の分解 分解対象物質としてβ−１を用い、ガラスバイアル瓶中
にβ-1の初期濃度が5.0 ppmとなるように添加した以外
は実施例５と同様にしてガラスバイアル瓶中のβ-1の濃
度の経時的変化を観察した。その結果β−１の75〜87wt
%が分解していた。また純水を用いた対照実験ではβ-1
の分解は観測されず、β−1の分解が、機能水によるも
のであることを確かめた。さらに、pH、酸化還元電位、
および残留塩素濃度が異なる機能水についてβ-1の分解
を評価したところ、いずれも経時的な濃度低下が観測さ
れ、機能水によるβ-1の分解が確認された。

【００４４】（実施例７）硫酸、および次亜塩素酸ナトリウムにより調製した機能
水によるGGEの分解 純水に硫酸0.006 N、および次亜塩素酸ナトリウム0.002
Mとなるように調製した水溶液について、pH、酸化還元
電位、および残留塩素濃度を測定したところpHは2.0、
酸化還元電位は1200 mV、塩素濃度は120 mg/リットルの
機能水であった。そこでこの機能水のＧＧＥの分解特性
について実験を行なった。

【００４５】27.5 ml容のガラスバイアル瓶に上記の機
能水を10 ml入れ次に、ＧＧＥを加えた。ＧＧＥの添加
量は、ガラスバイアル瓶の中のGGEがすべて機能水に溶
解したときのGGE濃度が10 ppmとなるように調整した。
このバイアル瓶を密閉し、15 ℃、120 rpmで２４時間振
とうした後のガラスバイアル瓶中のGGE濃度を分光光度
計（商品名：ＵＶ３１００Ｓ；島津製作所（株）社製）
で測定したところ87〜94wt%のＧＧＥが分解していた
た。また純水を用いた対照実験ではGGEの分解は観測さ
れず、ＧＧＥの分解が機能水によるものであることが確
認された。

【００４６】また、同様にして調製した異なるpH、酸化
還元電位、および残留塩素濃度をもつ機能水についても
GGEを分解することを確かめた。

【００４７】（実施例８）電気分解により得た機能水による高分子リグニン系物質
（脱アルカリリグニン）の分解 ＤＣＡに代えて脱アルカリリグニン（Lignin, Dealkali
ne;東京化成有機化学（株）社製）を用い、ガラスバイ
アル瓶への添加量を、脱アルカリリグニン溶液濃度が10
0 ppmとなるようにした以外は実施例１と同様にして、
脱アルカリリグニンの機能水による分解特性について実
験した。ガラスバイアル瓶を15 ℃、120rpmで３０時間
振とうした後の、ガラスバイアル瓶中の脱アルカリリグ
ニンの量を分光光度計（商品名：ＵＶ３１００Ｓ；島津
製作所（株）社製）で測定したところ77〜88wt%の脱ア
ルカリリグニンが分解したことが分かった。

【００４８】また、純水を用いた対照実験では脱アルカ
リリグニン溶液の分解は観測されず、脱アルカリリグニ
ンの分解が機能水によるものであることを確認した。さ
らに、pH、酸化還元電位、および残留塩素濃度が異なる
機能水について脱アルカリリグニン溶液の分解を評価し
たところ、いずれも経時的な濃度低下が観測され、機能
水による脱アルカリリグニン溶液の分解が確認された。

【００４９】（実施例９）図２に示したリグニン系物質
の分解装置を作成し、リグニン系物質の分解実験を行な
った。即ち、貯蔵タンク１２９には、塩化ナトリウム水
溶液（濃度１０００ｍｇ／リットル）を入れ、機能水生
成装置１２３の水槽１０１に供給した。一方貯蔵タンク
１３５には分解対象物質としてＧＧＥの２０ｐｐｍ溶液
を入れ、水槽１０１の陽極１０５側に供給した。

【００５０】次いで、両電極間に７Ａ（アンペア）の電
流を２時間流した後、分光光度計を用いて処理液中のＧ
ＧＥの濃度を測定した。その結果、約９０ｗｔ％のＧＧ
Ｅの分解が確認できた。

【００５１】（実施例１０）図３に示したリグニン系物
質の分解装置を作成し、リグニン系物質の分解実験を行
なった。即ち、機能水生成装置１２３においては、塩化
ナトリウム水溶液（濃度１０００ｍｇ／リットル）を水
槽１０１内で７Ａ、1.５時間の条件で電解し、水槽１０
１の陽極側にｐＨ2.１、酸化還元電位1150 mV、残留塩
素濃度54 mg/lの機能水を生成させた。次いでこの機能
水をポンプ１３７及び導入管１３９を用いて、分解処理
槽１４１に導入した。

【００５２】一方貯蔵タンク１３５には、分解対象物と
してＧＧＥ溶液（濃度８０ｐｐｍ）を入れ、ポンプ１３
１及び導入管１３３を用いて分解処理槽１４１に、水槽
１０１中の機能水の１／１０量となるように導入した。
そして攪拌手段１４３で緩やかに攪拌しつつ１２時間反
応させ、その後処理液中のＧＧＥの濃度を分光光度計で
測定した結果、約８５ｗｔ％のＧＧＥの分解が確認され
た。

【００５３】

【発明の効果】本発明により、常温常圧下で経済的かつ
安全に、また安定してリグニン系物質を分解することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様にかかる有機化合物の分解
装置の概略図である。

【図２】本発明の他の実施態様にかかる有機化合物の分
解装置の概略図である。

【図３】本発明の他の実施態様に係る有機化合物の分解
装置の概略図である。

【図４】機能水とDCAを反応させたときの分光スペクト
ルの経時的変化を示す図である。

【図５】機能水とGGEを反応させたときの分光スペクト
ルの経時的変化を示す図である。

【図６】機能水とβ-1を反応させたときの分光スペクト
ルの経時的変化を示す図である。

【図７】機能水とリグニンを反応させたときの分光スペ
クトルの経時的変化を示す図である。

【符号の説明】

１０１ 水槽 １０３ 陰極 １０５ 陽極 １０７ 隔膜 １０９ 電源 １１１、１２７ 電解質水溶液導入管 １１３、１１７、１２５、１３１、１３７ ポンプ １１５、１３３ リグニン系物質導入管 １１８ 排水パイプ １１９ 廃液タンク １２３ 機能水生成装置 １２９ 電解質水溶液貯蔵タンク １３５ リグニン系物質貯蔵タンク １３９ 機能水導入管 １４１ 処理槽 １４３ 攪拌手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜永 昌徳 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 今村 剛士 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 栗山 朗 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 須川 悦子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電解質水溶液の電気分解によって、陽極
   近傍に生成する機能水とリグニン系物質とを接触させる
   工程を有することを特徴とするリグニン系物質の分解方
   法。
2. 【請求項２】 水素イオン濃度（pH値）が１〜４、酸化
   還元電位（作用電極：プラチナ電極、参照電極：銀−塩
   化銀電極）が８００〜１５００ｍＶ、かつ塩素濃度が５
   〜１５０ｍｇ／リットルである機能水をリグニン系物質
   と接触させる工程を有することを特徴とするリグニン系
   物質の分解方法。
3. 【請求項３】 該機能水が、水溶性の電解質を添加した
   水を電気分解したときに陽極近傍で得られるものである
   請求項２記載の分解方法。
4. 【請求項４】 該電解質が塩化ナトリウム及び塩化カリ
   ウムの少なくとも一方である請求項１または３記載の分
   解方法。
5. 【請求項５】 該機能水が、水に無機酸と次亜塩素酸塩
   を溶解させたものである請求項２に記載の分解方法。
6. 【請求項６】 該無機酸が塩酸、フッ酸、シュウ酸、硫
   酸、リン酸及びホウ酸から選ばれる少なくとも１つであ
   る請求項５に記載の分解方法。
7. 【請求項７】 該リグニン系物質が分子内にβ−エーテ
   ル結合、フェニルクマラン結合、ジアリールプロパン結
   合の結合形式のうちの少なくとも１つを含む請求項１ま
   たは２に記載の分解方法。
8. 【請求項８】 該リグニン系物質が、天然リグニン、脱
   アルカリリグニン、スルホン化リグニン、リグニンスル
   ホンナトリウム、β−エーテル結合性リグニン、フェニ
   ルクマラン結合性リグニン、ジアリールプロパン結合性
   リグニンのいずれか１つである請求項１、２及び７の何
   れかに記載の分解方法。
9. 【請求項９】 該リグニン系物質が、３-グアイアシル-
   プロピオンアルデヒド-1,2-ジオール-２-グアイアシル
   エーテル(3-guaiacyl-propionaldehyde-1,2-diol-2-gua
   iacyl ether (GGE))、デヒドロジコニフェリルアルコー
   ル(dehydrodiconiferyl alcohol (DCA))、及びエリスロ
   -１,２-ビス(４-ヒドロキシ-３-メトキシフェニル)-１,
   ３-プロパンジオール(Erythro-1,2-Bis(4-hydroxy-3-me
   thoxyphenyl)-1,3-propanediol(β-1))の少なくとも1つ
   を含む請求項１、２、７及び８の何れかに記載の分解方
   法。
10. 【請求項１０】 水素イオン濃度（pH値）が１〜４、酸
    化還元電位（作用電極：プラチナ電極、参照電極：銀−
    塩化銀電極）が８００〜１５００ mV以下、かつ塩素濃
    度が５〜１５０ｍｇ／リットルである機能水を得るため
    の手段、及び該機能水をリグニン系物質と接触させる手
    段、を有することを特徴とするリグニン系物質の分解装
    置。
11. 【請求項１１】 一対の電極、該電極の間に配置された
    隔膜を備えた水槽、該水槽に電解質溶液を供給する手
    段、及び該水槽の陽極側に分解されるべきリグニン系物
    質を供給する手段を具備していることを特徴とするリグ
    ニン系物質の分解装置。
12. 【請求項１２】 該リグニン系物質が分子内にβ−エー
    テル結合、フェニルクマラン結合、ジアリールプロパン
    結合の結合形式のうちの少なくとも１つを含む請求項１
    ０または１１に記載の分解装置。
13. 【請求項１３】 リグニン系物質は、天然リグニン、脱
    アルカリリグニン、スルホン化リグニン、リグニンスル
    ホンナトリウム、β−エーテル結合性リグニン、フェニ
    ルクマラン結合性リグニン、ジアリールプロパン結合性
    リグニンのいずれか１つである請求項１０〜１２の何れ
    かに記載の装置。
14. 【請求項１４】 該リグニン系物質が、３-グアイアシ
    ル-プロピオンアルデヒド-1,2-ジオール-２-グアイアシ
    ルエーテル(3-guaiacyl-propionaldehyde-1,2-diol-2-g
    uaiacyl ether(GGE))、デヒドロジコニフェリルアルコ
    ール(dehydrodiconiferyl alcohol(DCA))、及びエリス
    ロ-１,２-ビス(４-ヒドロキシ-３-メトキシフェニル)-
    １,３-プロパンジオール(Erythro-1,2-Bis(4-hydroxy-3
    -methoxyphenyl)-1,3-propanediol(β-1))の少なくとも
    1つを含む請求項１０〜１３の何れかに記載の分解装
    置。