JPS623787A

JPS623787A - 微生物の固定化方法

Info

Publication number: JPS623787A
Application number: JP60141901A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Sumino; 立夫角野; Yasutomo Otake; 康友大竹; Hironori Nakamura; 裕紀中村; Masahiro Kon; 昆　正浩; Naomichi Mori; 直道森
Original assignee: Hitachi Plant Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1987-01-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上皇■里分豆本発明は、微生物を活性状態でポリウレタンに包括固定
する方法に関する。

従来■致酉微生物を包括固定する場合、担体としては、従来、カラ
ギーナン、アルギン酸等の天然に存在する物質及びポリ
アクリルアミド、ポリウレタン等の合成高分子物質が提
案されている。天然物質を担体として使用した場合には
、天然物質は微生物に対する毒性が低いので、固定化し
た微生物の活性低下は少ないが、物理的強度が小さく、
耐久性に問題がある。ポリアクリルアミドの内部に微生
物を固定すると、得られる固定化微生物の物理的強度は
大きく、耐久性が良いが、固定化する際に使用するアク
リルアミドモノマー、架橋剤、重合開始剤等が微生物に
毒性作用を及ぼすので、活性低下を招きやすい。

末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプレポリ
マーを酵素と接触させて重合を行い、ポリウレタンに酵
素を固定することは、特開昭５２−３８０８４号公報に
開示されている。この方法を微生物に通用し、微生物懸
濁液にポリウレタンプレポリマー溶液を添加し、攪拌し
、ブロック状又はフィルム状の成形型に流し込み、重合
を行うことにより微生物をポリウレタンに固定する方法
も知られている。

Δ■＜ｎ・′シよ゛と　るユ　占ポリウレタンの内部に微生物を固定する場合、得られる
固定化微生物の物理的強度は非常に大きく、耐久性も良
いが、固定化する際に使用するポリウレタンプレポリマ
ー溶液が毒性作用を及ぼすので、活性低下を招きやすい
。

従って、本発明は、前記の従来技術の問題点を解消し、
ポリウレタンプレポリマーを用いて、微生物の活性低下
が少ない固定化微生物の製造方法を提供することを目的
とする。

。　占を１ンするための本発明は、微生物懸濁液とポリウレタンプレポリマーと
アルギン酸の水溶性塩との混合液を、アルギン酸と不溶
性塩を形成しうる化合物の水溶液に添加し、微生物を包
括したアルギン酸の不溶性塩の粒子を形成させ、この粒
子内部に保持されたポリウレタンプレポリマーを重合さ
せることによって前記の問題点を解決したものであ−る
。

即ち、本発明は、末端にイソシアネート基を有するポリ
ウレタンプレポリマーとアルギン酸の水溶性塩と微生物
とを含む混合液を、アルギン酸と不溶性塩を形成しうる
化合物を含む水溶液中に滴下し、重合を行い、微生物を
包括固定したポリウレタンを形成させることを特徴とす
る。

本発明に用いるポリウレタンプレポリマー・は、ジイソ
シアネート、トリイソシアネート又は他のポリイソシア
ネートを活性な水素を含有する化合物、特にグリコール
、ポリグリコール、ポリエステルポリオール又はポリエ
ーテルポリオールと反応させることにより公知の方法で
製造することができる。本発明に用いるポリウレタンプ
レポリマーは、平均分子量が３０００〜４０００．ＮＧ
Ｏ含有量が２．５〜４％であるのが好ましい。ポリウレ
タンプレポリマーの、微生物・アルギン酸水溶性塩混合
液への添加量を５〜１６％とするのが好ましい。

本発明において、アルギン酸の水溶性塩としては、例え
ばナトリウム塩、カリウム塩又はアンモニウム塩を使用
することができる。

アルギン酸と不溶性塩を形成する化合物としては、例え
ば水溶性のカルシウム塩、バリウム塩若しくはアルミニ
ウム塩、メチレンブルー又は第二鉄塩等が挙げられる。

本発明方法を実施する場合、ポリウレタンプレポリマー
溶液は、高い粘性を有するので、可塑剤として、例えば
メチルエチルケトン、ジオクチルフタレート、ジブチル
フタレート等を添加するのが好ましい。また、種々の変
性剤を添加することができ、例えば強度を増加するため
トルエンジイソシアネートを添加することができる。

翁Ｕ１ポリウレタンプレポリマーを用いて微生物を固定する場
合に起こる微生物の活性低下は、ポリウレタンプレポリ
マー溶液中の低分子ポリウレタンプレポリマー、残留モ
ノマー、変性剤及び可塑剤等の化学薬品による毒性作用
によるものと考えられる。

本発明方法によれば、ポリウレタンプレポリマーと′、
アルギン酸の水溶性塩（以下、ナトリウム塩を例として
説明する）と、微生物とを含む混合液をアルギン酸と不
溶性塩を形成する化合物（塩化カルシウムを例として説
明する）水溶液中に滴下して、微生物を包括したアルギ
ン酸カルシウムの粒子を形成させると同時に、粒子内部
に保持されたポリウレタンプレポリマーを重合させる。

この方法では、塩化カルシウム水溶液中に前記混合液を
滴下すると、低分子の物質はアルギン酸カルシウムの細
孔から漏れ、塩化カルシウム水溶液中に分散する。特に
低分子である残留モノマー、変性剤及び可塑剤等は瞬時
に分散し、また、低分子のポリウレタンプレポリマーも
塩化カルシウム水溶液中に分散しやすい。高分子のポリ
ウレタンプレポリマーは漏れにりく、アルギン酸カルシ
ウム粒子内部で重合する。従って、微生物が、七ツマー
１変性剤、可塑剤等の化学薬品と接触する時間が短、＜
、毒性作用をあまり受けないので、微生物の活性を高く
保持することができる。トルエンジイソシアネート等の
変性剤を、滴下する直前の混合液に混合すると、微生物
と薬品との接触時間が一層短くなり、活性が高くなる。

アルギン酸ナトリウムの濃度を変えて、硝化菌４を本発
明方法により固定し、硝化菌の酸素吸収量からその活性
量を測定し、結果を第１図に示す。

第１図から明らかなとおり、アルギン酸ナトリウムを０
．３〜１．２％、好ましくは０．３〜０．６％添加する
のが好ましい。これは、アルギン酸ナトリウムの濃度が
高いと、前記の毒性物質が塩化カルシウム溶液中に漏れ
難いための考えられる。

可塑剤としてメチルエチルケトンを使用し、ポリウレタ
ンプレポリマー溶液中のメチルエチルケトン濃度を変え
て、硝化菌を本発明方法により固定し、硝化菌の酸素吸
収量から活性残存率を測定し、結果を第２図に示す。こ
の場合、ポリウレタンプレポリマー溶液を１２％、アル
ギン酸ナトリウムを０．５％使用した。第２図から明ら
かなとおり、メチルエチルケトンの添加量は３０％以下
であるのが好ましい。ポリウレタンプレポリマー溶液は
粘性が高いので、メチルエチルケトンを添加したほうが
よく、５〜３０％の添加が好ましい。

更に、本発明方法において、変性剤としてトルエンジイ
ソシアネートを使用し、ポリウレタンプレポリマー溶液
中のトルエンジイソシアネートの濃度を変えて、硝化菌
を固一定し、硝化菌の酸素吸収量から活性残存率を測定
し、結果を第３図に示す。この場合にも、ポリウレタン
プレポリマー溶液を１２％、アルギン酸ナトリウムを０
．５％使用した。第３図から明らかなとおり、トルエン
ジイソシアネートは１．５％以下、好ましくは０．８％
以下がよい。

なお、ポリウレタンプレポリマー溶液にトルエンジイソ
シアネートを少量含有しないと、溶液そのものが空気中
の水分と反応し、重合するので、トルエンジイソシアネ
ートを０．２〜０．８％含むのが好ましい。また、メチ
ルエチルケトンは、ポリウレタンプレポリマー溶液の製
造ライン中での配管、反応槽での洗浄等に用いるもので
、工業生産上不可欠なもので、ポリウレタンプレポリマ
ー溶液中には少量台まれるものである。

大見皿次に、実施例に基づいて本発明を詳述するが、本発明は
これに限定されるものではない。

実施例１種菌として、松戸市に下水処理場の活性汚泥を用い、こ
の活性汚泥をアンモニア含有合成廃水で馴養した硝化菌
、グルコースを含む廃水で嫌気性で馴養したメタン菌、
活性汚泥から分離したシュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍ
ｏｎａｓ　ｓｐ、　）及びフラボバクテリウム（Ｆｌａ
ｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｓｐ、）を供試した。これら
の菌をそれぞれ下記の表に示す組成で固定化した。

し　による　　ヒ′　　の１゛活性汚泥を４００００■／１に濃縮し、この濃縮液１０
ｍ１に２％アルギン酸ナトリウム５ｍｌを加え・メチル
エチルケトン（以下、ＭＥＫと略記する）０．２４ｍ１
及びトルエンジイソシアネート（以下、ＴＤＩと略記す
る）１５μ！を含むポリウレタンプレポリマー２．４ｇ
を添加し、よく攪拌し、注射器で２．５％塩化カルシウ
ム溶液中に滴下し、直径２〜３龍の球状の固定化微生物
を得た。

′　゛による　　ヒ′　　の　゛前記の濃縮液１０ｍ１に水５ｍｌを加え、ＭＥＫｏ、２
４ｍ１及びＴＤ１１５μｌを含むポリウレタンプレポリ
マー２．４ｇを添加し、よく攪拌し、ポリエチレンフィ
ルムの上に流し、厚さ２鶴のフィルム状に固定化し、２
ｍｌ角に成形した。

同様にして、硝化菌、メタン菌、シュードモナス菌及び
フラボバクテリウム菌を本発明方法及び従来法で固定化
した。

１１α瀝定それぞれの固定化微生物について活性を測定した。活性
は、活性汚泥及び硝化菌については呼吸速度（単位：■
０２／ｈ）を測定し、メタン菌、シュードモナス菌及び
フラボバクテリウム菌については生菌数を測定した。結
果を下記の表に示す。

呼吸速度は、１１０ｍ１のふ即題に製造した固定化微生
物全量を入れ、溶存酸素の減少から測定した。

表から明らかなとおり、本発明方法によれば、従来法に
比べて、呼吸速度、生菌数ともに高い値が得られ、優れ
ている。

従来法で硝化菌を同じ菌体濃度でフィルム状に固定化し
、ＭＥＫ及びＴＤＩの影響も測定し、第２図及び第３図
に示す。この結果からも、本発明方法が従来法に比べて
優れていることが判る。

（以下余白）光１坏Ｂ丸果本発明によれば、活性が高い状態で微生物をポリウレタ
ンに包括固定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、アルギン酸ナトリウムの量と固定化硝化菌の
呼吸速度との関係を示すグラフ、第２図は、ポリウレタ
ンプレポリマー中のメチルエチルケトンの量と固定化硝
化菌の呼吸速度との関係を示すグラフ、第３図は、ポリ
ウレタンプレポリマー中のトルエンジイソシアネートの
量と固定化硝化菌の呼吸速度との関係を示すグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）末端にイソシアネート基を有するポリウレタンプ
レポリマーとアルギン酸の水溶性塩と微生物とを含む混
合液を、アルギン酸と不溶性塩を形成しうる化合物を含
む水溶液中に滴下し、重合を行い、微生物を包括固定し
たポリウレタンを形成させることを特徴とする微生物の
固定化方法。
（２）滴下する直前の混合液に変性剤、例えばトルエン
ジイソシアネートを混合する特許請求の範囲第１項記載
の微生物の固定化方法。
（３）可塑剤として、例えばメチルエチルケトン、ジオ
クチルフタレート、ジブチルフタレート等を用いる特許
請求の範囲第１項記載の微生物の固定化方法。
（４）メチルエチルケトンを５〜３０％、トルエンジイ
ソシアネートを０．２〜０．８％添加したポリウレタン
プレポリマーを用いて微生物を包括固定したポリウレタ
ンを形成させる特許請求の範囲第１項記載の微生物の固
定化方法。