JP2006281042A - 微生物を固定化した連続多孔質成形体及びこれを使って染料を脱色する方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の課題は、人体に悪影響を与えない安全な微生物を高効率に固定化させた連続多孔質成形体を考案し、従来にないのある染料脱色用担体を提供することにある。
【解決手段】
本発明は、連続多孔質成形体に大量に担子菌を固定化させることにより、従来にない安全な処理能力のある染料脱色用担体が得られる。特にイネ籾殻灰を含有する連続多孔質成形体を破砕したものに、アラゲカワラタケ等の担子菌を固定化させたものが好適である。
【選択図】無し

Description

本発明は、染料に対し高脱色性を有する微生物を高効率に固定化させた連続多孔質成形体を用いた、染料の脱色に関する技術である。

染料を取り扱う工程から排出される廃液は、各種染料が含まれており、難分解性であることが多い。こうした着色廃液を無色化処理する方法としては、吸着、濾過、凝集沈殿、化学分解等の方法が挙げられるが、その効果において限界があり、汚泥などの処理コストまで含めた、総コストにおいてかなり割高な無色化処理方法となっている。

また、上記の方法に代わる方法として、微生物による処理方法が注目されており、既に染料を分解し無色化するいくつかの菌類も報告されている。これらの方法は、前記物理化学的方法と比較して二次的な問題も少なく、コスト的にも有利な方法として研究がすすめられている。しかしながら、微生物による処理方法では、菌の脱色活性能力が弱く、また菌と被処理染料との関係における特異性も認められ、さらに処理効率を向上させ、汎用性のある方法が望まれている。

これらを改善するため特許文献１においては、染料を脱色する菌をスクリーニングし、種々の染料に対し脱色活性能力の高い糸状菌の新菌株の単離する技術を開示している。

また、特許文献２においては、多くの着色廃水に含まれるアゾ系染料の脱色、分解する菌に着目した技術を開示している。

特開平９−１７３０５１ 特開２００３−３３４５８８

しかし、上記方法では、今だ安全性の問題が残されており、本発明の課題は、人体に悪影響を与えない高脱色性を有する微生物を高効率に固定化させた連続多孔質成形体を考案し、従来にない処理能力のある染料脱色用担体を提供することにある。

本発明は、連続多孔質成形体に大量に担子菌を固定化させることにより、従来にない処理能力のある染料脱色用担体が得られることを見出し、本発明に至ったものである。上記課題を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。

［１］少なくとも１種または複数の菌を連続多孔質成形体に固定化し、染液と菌を接触させて脱色することを特徴とする染料脱色用担体。

［２］前記連続多孔質成形体はイネ籾殻灰を含有する連続多孔質成形体を破砕したものである前項１に記載の染料脱色用担体。

［３］前記連続多孔質成形体はセメント及び石膏からなる群から選ばれる１種または２種以上の結着材と、イネ籾殻灰と無機質骨材を含有する連続多孔質成形体を破砕したものである前項１または２に記載の染料脱色用担体。

［４］前記連続多孔質成形体は、粒径が０．５ｍｍ〜５ｍｍとなるように連続多孔質成形体を破砕したものである前項１乃至３に記載の染料脱色用担体。

［５］前記菌がアラゲカワラタケ、カワラタケ、シイタケ、及びヒラタケの担子菌群から選ばれる少なくとも１種または複数の担子菌を連続多孔質成形体に固定化した前項１乃至４に記載の染料脱色用担体。

［６］前項１〜５のいずれか１項に記載の染料脱色用担体によって染料を脱色する方法

［１］の発明によれば、担体が連続多孔質成形体であるので、染料脱色能力のある菌を多く固定化することが可能となり、また、染液と菌を接触させて脱色することから耐久性に優れ、脱色力に富んだ染料脱色用担体とすることができる。

［２］の発明によれば、前記連続多孔質成形体が、イネ籾殻灰を含有する連続多孔質成形体を破砕したものであるので、イネ籾殻灰の独特な形状が起因して形成される連続多孔質構造が確保され、軽量で菌や微生物に対して好適な増殖環境を提供できることから、優れた脱色力をもった染料脱色用担体とすることができる。また、従来は利用されないで廃棄されることの多かったイネ籾殻灰を主原料の１つとするので、資源の有効利用が図れ、環境保全にもにもなる。

［３］の発明によれば、前記連続多孔質成形体はセメント及び石膏からなる群から選ばれる１種または２種以上の結着材と、イネ籾殻灰と無機質骨材を含有するので、破砕したあとも連続多孔質成形体としての十分な強度をえることができる。

［４］の発明によれば、前記連続多孔質成形体は、粒径が０．５ｍｍ〜５ｍｍとなるように連続多孔質成形体を細かく破砕したものであるので、さらに菌を多く固定化することが可能となり、染料との接触面積も増加し、より強い脱色力をもった染料脱色用担体とすることができる。

［５］の発明によれば、前記菌がアラゲカワラタケ、カワラタケ、シイタケ、及びヒラタケの担子菌群から選ばれる少なくとも１種または複数の担子菌であるので、より強い脱色力をもった染料脱色用担体とすることができる。

［６］の発明は、菌や微生物が表面だけでなく、内部の連続多孔質構造に固定されるのですぐれた染料脱色機能が発揮される方法である。

本発明は、染料を脱色する能力をもつ菌を連続多孔質成形体に固定化し、染液を前記連続多孔質成形体を通過させることによって、菌と染液とを接触させて脱色するものである。染料を脱色する能力をもつ菌として、特に限定しないが、アラゲカワラタケ、カワラタケ、シイタケ、及びヒラタケの担子菌は好適である。中でもアラゲカワラタケは多くの種類の染料を脱色する能力に優れており、より好適である。

担子菌は自然界において木材を腐朽する菌としてよく知られており、木材に担子菌の胞子が落下すると発芽して菌糸になり、木材中の糖やデンプンを栄養源に成長し、次いでセルロース、ヘミセルロース、リグニンまで分解し、担子菌に養分を取られた木材はぼろほろになり土に帰ることになる。木材を腐朽するときに白色にかわる担子菌（木材腐朽菌）を白色腐朽菌と呼んでいる。該白色腐朽菌は、菌体外に過酸化水素やペルオキシダーゼ（強力な酸化酵素）を分泌し、色素を分解するといわれており、代表的な該木材腐朽菌としてアラゲカワラタケ、カワラタケ、シイタケ、ナメコ、エノキダケ、ヒラタケマイタケ、スエヒロタケ等を挙げられる。アラゲカワラタケは世界的に広く分布するサルノコシカケ科のきのこで、多くの白色腐朽菌からなり、本発明にはより好適である。

本発明のメカニズムは十分解明されていないが、前記担子菌の分泌する酵素により、脱色されるものと考えられ、この脱色能のある酵素を大量に担子菌から抽出し、前記酵素と染料とを接触させる機会を増大することが重要である。担子菌を連続多孔質成形体に固定化するには、まず担子菌を液体ＰＤ培地で適度な温度のもとで培養する。好ましい温度としては１５〜５０℃で、数日間培養する。次ぎに、この担子菌培養液の中に連続多孔質成形体を入れ、さらに数日間培養する。

数日後、連続多孔質成形体を取り出しカラムに入れ、数日間培養する。こうすることによって、担子菌が連続多孔質成形体の表面や内部に強固に固定化される。

本発明に使用される連続多孔質成形体としては、イネ籾殻灰を含有する連続多孔質成形体が好ましい。さらに、破砕された連続多孔質成形体が好ましい。イネ籾殻灰は精米脱穀等によって得られる籾殻を燃焼させて得られる灰であればどのようなもでも用いることが出来る。イネ籾殻灰の色調や結晶の形態は、燃焼させる際の雰囲気や、焼成温度、焼成時間によって異なるがこれらのいずれも使用することができる。

連続多孔質成形体の結着材としてセメント及び石膏からなる群から選ばれる１種または２種以上の結着材を用いるのがよい。前記セメントとしてはどのような種類のものでもよいが、ポルトランドセメントを用いるのが好ましい。また、石膏についても特に限定されるものではない。これらの結着材とイネ籾殻灰との間の水和反応によって、得られる多孔質体の強度を確保することができる。

無機質骨材は多孔質体の強度向上のために用いられる成分である。この無機質骨材としては、特に限定されるものではないが、例えばニ酸化珪素を主成分とする珪石、川砂、山砂、海砂、珪酸塩等が挙げられる。前記珪酸塩としては、例えば粘土、珪藻土、ゼオライト、長石、フライアッシュ等が挙げられる。これらの中でも、珪石や珪酸塩を用いるのが、多孔質体の強度をより向上できる点で好ましい。特に好ましいのは珪石を用いる構成で、多孔質体の強度をより一層向上できる。

本発明における連続多孔質成形体は、粒径が０．５ｍｍ〜５ｍｍとなるように連続多孔質成形体を細かく破砕したものがよい。破砕することによって表面気孔がより多く外部に露出した多孔質成形体を得ることができ、粒径が０．５ｍｍ〜５ｍｍであるので、多くの担子菌を連続多孔質成形体に固定化することができる。

次ぎに実施例により、本発明を具体的に説明する。なお実施例における染料脱色能力の測定は、一定時間ごとに各種染料液を採取して吸光度を測定し色の脱色率とした。

＜実施例１＞
連続多孔質成形体としてセメント２０重量部、イネ籾殻灰６０重量部、珪石２０重量部を混合し８００℃で１２時間燒結した連続多孔質成形体を粒径３ｍｍに破砕したものを用意する。アラゲカワラタケ菌子０．０１ｇを液体ＰＤ培地で２８℃で１日間培養し、この中にこの粒径３ｍｍの連続多孔質成形体を投入浸漬させ、さらに１日間２８℃で培養した。その後連続多孔質成形体のみ取り出してカラムに投入し、そのまま７日間培養した。次ぎにこのようにして作成したカラムに、１Ｌの染液を２ｍＬ／分で循環させ１２時間ごとに染液を採取し吸光度を測定して脱色率を算出した。染液としては、カチオン染料（アストラゾンブルー）、酸性染料（ラナサンブルー）反応染料（チバクロンブルー）の３種類の染料を用いてそれぞれ濃度０．１ｍｇ／Ｌの染液を作成し、測定結果を表１に記載した。

＜実施例２＞
実施例１においてアラゲカワラタケ菌子に替えてヒラタケ菌子０．００５ｇとシイタケ菌糸０．００５ｇとした以外は実施例１と同様にして行なった。

＜実施例３＞
実施例１において、連続多孔質成形体を粒径５ｍｍに破砕したものとした以外は、実施例１と同様にして行なった。

＜比較例１＞
実施例１において、連続多孔質成形体の粒径を１０ｍｍに切断したものとした以外は、実施例１と同様にして行なった。

＜比較例２＞
実施例１においてセメント８０重量部、珪石２０重量部とした以外は、実施例１と同様にして行なった。

＜比較例３＞
実施例１においてセメント８０重量部、イネ籾殻灰２０重量部とした以外は、実施例１と同様にして行なった。

表１からわかるように、本発明のきのこから産出される担子菌を破砕した連続多孔質体に固定化したものはカチオン、反応及び酸性染料を脱色することが出来、満足のいくものであったが、 連続多孔質成形体を破砕しない比較例１、イネ籾殻灰を含まない連続多孔質成形体の比較例２では脱色率は満足できるものではかった。また、骨材の入っていない比較例３は、脆く連続多孔質体を形成することができなかった。

本発明の技術は、染料を脱色する能力をもつ菌を連続多孔質成形体に固定化し、染液を前記連続多孔質成形体を通過させることによって、菌と染液とを接触させて脱色するもので、利用される分野は広く、固定する菌の種類を選択することにより広く利用される。

Claims (6)

1. 少なくとも１種または複数の菌を連続多孔質成形体に固定化し、染液と菌を接触させて脱色することを特徴とする染料脱色用担体。
2. 前記連続多孔質成形体はイネ籾殻灰を含有する連続多孔質成形体を破砕したものである請求項１に記載の染料脱色用担体。
3. 前記連続多孔質成形体はセメント及び石膏からなる群から選ばれる１種または２種以上の結着材と、イネ籾殻灰と無機質骨材を含有する連続多孔質成形体を破砕したものである請求項１または２に記載の染料脱色用担体。
4. 前記連続多孔質成形体は、粒径が０．５ｍｍ〜５ｍｍとなるように連続多孔質成形体を破砕したものである請求項１乃至３に記載の染料脱色用担体。
5. 前記菌がアラゲカワラタケ、カワラタケ、シイタケ、及びヒラタケの担子菌群から選ばれる少なくとも１種または複数の担子菌を連続多孔質成形体に固定化した請求項１乃至４に記載の染料脱色用担体。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の染料脱色用担体によって染料を脱色する方法