JP3410543B2 - ジメチルホルムアミドの分解方法 - Google Patents

ジメチルホルムアミドの分解方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微生物を利用してジメチ
ルホルムアミド(以下これをDMFと略称する)を分解
する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】DMFは親水性の有機化合物であって、
熱に対して安定であり、極性が高く、多くの有機化合物
および無機化合物に対して大きな溶解力を有するととも
に、経済性においても優れているため、近年使用量が著
しく増加してきている。その主たる用途は、合成皮革あ
るいは合成繊維製造時の溶剤、ブタジエンの抽出、アセ
チレンの精製、ハロゲン化水素の除去などの気体の溶
解、貯蔵、運搬のための媒体、スルホン化反応、シアノ
化反応、アセチル化反応、重合反応等の各種化学反応に
おける溶媒、アクリル系合成樹脂およびビニル系合成樹
脂の溶剤、医薬原料の溶剤等極めて多岐にわたってい
る。
【0003】上記の各種の用途に使用した後のDMFを
含有する廃液は、水中の微生物や魚類などに対して有害
であるため、環境衛生上無害化処理を施してから放流す
る必要がある。
【0004】DMFは水に対する溶解性が強く、沸点も
比較的高いため、DMFを含有する多量の廃液中からD
MFを物理的ないしは化学的に回収、除去することは経
費がかさむうえ技術的にも困難である。また、DMFは
活性汚泥法、散水濾床法あるいはラグ−ン池法等の従来
より産業廃水を処理する際に使用される処理方法によっ
ても分解することは困難であった。
【0005】一方、微生物を利用してDMFを分解する
方法として、特公昭54−1792号公報にはミクロコ
ッカス属に属する微生物を使用してDMFを分解する方
法が、特開昭64−60371号公報にはミコバクテリ
ウム属に属する微生物を使用してDMFを分解する方法
が、特開昭64−63372号公報にはシュードモナス
属に属する微生物を使用してDMFを分解する方法が、
特開平2−72864号公報にはパラコッカス属に属す
る微生物を使用してDMFを分解する方法が、そして特
開平5−64797号公報にはキサントバクター属に属
する微生物を使用してDMFを分解する方法がそれぞれ
記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のとおり微生物を
利用してDMFを分解する方法としては種々の方法が公
知であるが、新たに効率よくDMFを資化、分解し得る
微生物を見出し、該微生物を使用してDMFを分解する
方法を提供できれば、DMFを含有する廃液からDMF
を効率よく除去することができ、工業上および環境衛生
上の観点からその意味は大きい。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を達成すべく自然界を広く探索した結果、DMFを効率
よく資化、分解し得る微生物を新たに見出し、本発明を
完成させたものである。すなわち、本発明は、バシルス
属に属しDMFを資化、分解し得る細菌を、DMFを含
有する液に作用させることを特徴とするDMFの分解方
法である。
【0008】本発明において使用する、バシルス属に属
しDMFを資化、分解し得る細菌としては例えば、バシ
ルス・セレウスD−1(Bacillus cereus D-1)菌株が
挙げられる。
【0009】上記バシルス・セレウスD−1(Bacillus
cereus D-1)菌株は、本発明者らが岡山県倉敷市のD
MF馴養活性汚泥の中から分離したものであって、工業
技術院生命工学工業技術研究所に受託番号 FERM P-1391
1 として寄託されている。バシルス・セレウスD−1菌
株の菌学的性質を表1、表2および表3に示す。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】上記表1、表2および表3に示した菌学的
性質から、「バ−ジィズ・マニュアル・オブ・ディタ−
ミネイティブ・バクテリオロジ−(Bergey's Manual of
Determinative Bacteriology )」、第8版の検索に基
づき、上記菌株はバシルス属セレウス種に属する細菌で
あると同定し、本発明者らは、本菌株をバシルス・セレ
ウスD−1菌株と命名した。
【0014】本発明によるDMFの分解は、DMFを含
有する液(以下これを被処理液と略称する)を培地とし
て、上記のバシルス属に属しDMFを資化、分解し得る
細菌を培養することによって実施することができる。
【0015】バシルス属に属しDMFを資化、分解し得
る細菌の培養は、一般の微生物の培養と同様に行うこと
ができ、通常は振盪培養法または通気撹拌培養法により
行われる。
【0016】培養を行うに当り、培地として使用される
被処理液には、上記の細菌が資化利用できる他の栄養源
が必要に応じて適宜添加される。
【0017】炭素源としては、被処理液中のDMFが利
用される。その他の炭素源としては、例えばグルコ−
ス、サッカロ−ス、マルト−ス、グリセリン、ペプト
ン、肉エキス、酵母エキスなどの1種またはそれ以上を
使用することができる。被処理液中の炭素源の濃度は、
通常0.1〜5重量%の範囲に設定される。
【0018】窒素源としては、例えば、硫酸アンモニウ
ム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウムなどの無機窒
素源、またはペプトン、肉エキス等の有機窒素源などが
使用され、通常、被処理液中の濃度が0.1〜0.5重
量%となるように調製される。なお、被処理液中のDM
Fが窒素源として利用されるため、これらの無機窒素源
または有機窒素源は必ずしも添加する必要はない。
【0019】また、被処理液には、上記の炭素源、窒素
源に加え、所望によりリン酸水素2カリウム、リン酸水
素2ナトリウム、リン酸2水素カリウム等のリン酸塩を
添加してもよい。これらのリン酸塩は、通常、被処理液
中の濃度が0.01〜0.5重量%となるように調製さ
れる。その他、マグネシウム塩、鉄塩等の無機塩、さら
には必要に応じてビタミン類を被処理液中に添加しても
よい。
【0020】培養条件としては、通常、温度20〜37
℃、pH6.0〜8.0の条件下で行われるが、温度2
5〜30℃、pH6.5〜7.5の条件下で行うことが
好ましい。また、培養時間は通常24〜72時間であ
る。
【0021】被処理液中の溶存酸素濃度は、上記細菌が
生育、増殖できるような濃度であればよく、通常は0.
5〜2.0ppm程度となるように調整される。このよ
うな溶存酸素濃度とするためには、通気ガスを調節した
り、撹拌したり、通気ガスとして酸素ガスまたは酸素と
空気との混合ガスを使用したり、また、培養容器内の圧
力を高めるなどの手段が採用される。
【0022】培養方式は回分培養、連続培養または半連
続培養のいずれの方式でもよい。また、培養後、被処理
液中の菌体は濾過または遠心分離などにより適宜被処理
液から分離することができる。
【0023】上記のようにして、バシルス属に属しDM
Fを資化、分解し得る細菌の培養を行うことにより、D
MFが該細菌の作用により資化、分解されるので、被処
理液中のDMFは減少ないし消滅する。
【0024】培養を行うに際しては、バシルス属に属し
DMFを分解し得る細菌は、生菌体あるいは乾燥菌体と
して、また必要に応じて担体に固定化して使用される。
生菌体またはその乾燥菌体を担体に固定化すると、該菌
体が有する酵素活性が長期にわたって維持されやすく、
また反応混合液から菌体を容易に分離回収し、再使用す
ることができる。担体としては、例えばポリアクリルア
ミド、カラギ−ナン、フィブロイン、ゼラチン、コラ−
ゲン、寒天、アルギン酸塩、ジエチルアミノエチルセフ
ァデックス、ポリエチレングリコ−ル、ポリビニルアル
コールまたはポリプロピレングリコ−ルのジアクリレ−
トなどをプレポリマ−とする光硬化性樹脂などが使用さ
れる。生菌体またはその乾燥菌体の担体中における濃度
は、乾燥菌体に換算して担体1リットルに対して通常約
1〜100g、好適には約5〜50gである。
【0025】本発明において被処理液となるDMFを含
有する液としては、例えば、合成皮革あるいは合成繊維
製造時の溶剤、ブタジエンの抽出、アセチレンの精製、
ハロゲン化水素の除去などの気体の溶解、貯蔵、運搬の
ための媒体、スルホン化反応、シアノ化反応、アセチル
化反応、重合反応等の各種化学反応における溶媒、アク
リル系合成樹脂およびビニル系合成樹脂の溶剤、医薬原
料の溶剤等に使用した後の産業廃水などが挙げられる。
本発明によりこれらの被処理液中のDMFを分解する際
には、被処理液中に含まれるDMFの濃度としては、上
記細菌が資化、分解を行うことのできる濃度であれば許
容されるが、通常は0.1〜2重量%の範囲である。被
処理液中に含まれるDMFの濃度が高い場合には、被処
理液中のDMFの分解を行うに先立ち、被処理液を適宜
希釈して、被処理液中のDMFの濃度が上記の範囲とな
るように調整することが好ましい。
【0026】また、上記被処理液は通常DMF以外にも
各種の物質を含有していることが多いので、このような
被処理液の処理を行うに当たっては、一般活性汚泥と上
記細菌を併用して処理を行うと、効率よく被処理液の処
理を行うことができるので好ましい。なお、ここでいう
一般活性汚泥とは、都市下水および一般産業排水を処理
している活性汚泥のことをいう。かくして処理終了後、
DMFの濃度が許容濃度以下になった被処理液は、その
まま、あるいは必要に応じて菌体を除去したのち放流さ
れる。
【0027】
【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明はこれにより何等限定されるものではない。
【0028】実験例1 純水1リットル当たり、DMF 1g、 (NH42SO
4 3g、 KH2PO4 1.4g、Na2HPO4 2.1
g、 MgSO4・7H2O 0.2g、CaCl2・2H2
O 30mg、 FeCl3 30mg、MnCl2・4H2
O 5mg、 ZnSO4・7H2O 5mg、CuSO4
5H2O 0.5mg、酵母エキス 0.2gおよび寒天
15gを添加し、水酸化ナトリウムでpH7.0に調整
して培地とした。かかる培地中のDMFの含有量は0.
1重量%であった。この培地を5ml採取し、該培地に
バシルス・セレウスD−1菌株を接種し、30℃で3日
間回転培養法にて前培養した。得られた培養液を水酸化
ナトリウムでpH7.0に調整した後、2mlを採取し
た。かかる培養液を、予め滅菌を行った上記の培地10
0mlに添加し、30℃で2日間回転式振とう機で培養
を行った。
【0029】得られた培養液はpHが8.0であり、バ
シルス・セレウスD−1菌株を培養液1リットル当たり
3g含有していた。得られた培養液の660nmでの吸
光度は2.5であり、またTOCは20ppmであっ
た。なお、培地自身の660nmでの吸光度は0.1で
あり、TOCは475ppmであった。以上の結果よ
り、バシルス・セレウスD−1菌株が生育し、培地中の
DMFがほぼ完全に分解、除去されていることが示され
る。なお、ここでいうTOCとは試料中に含まれる総有
機炭素のことであり、培養液中のDMFの含有量の指標
となるものである。
【0030】実施例2 DMFを1重量%含有する、pH6.8の工場排水1リ
ットルに、実施例1の培地の組成から(NH42SO4
を除いた培地組成となるように栄養成分を添加し、さら
にpH7.0に調整した後、バシルス・セレウスD−1
の菌体1gを懸濁させ、通気および撹拌しながら、pH
を7.0、温度を30℃に保って培養を行った。この工
場排水からDMFが検出されなくなるまで約24時間を
要した。なお、DMFの定量はガスクロマトグラフィ−
により行った。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、DMFを効率よく分解
することができ、DMFを含有する産業廃水中のDMF
を分解、除去することができるので、工業上および環境
衛生上、その意味は大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/28 - 3/34 C12N 1/00 - 7/08 B09B 1/00 - 5/00 B09C 1/00 - 1/10 BIOSIS(DIALOG) JICSTファイル(JOIS)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バシルス属に属しジメチルホルムアミドを
    資化、分解し得る細菌を、ジメチルホルムアミドを含有
    する液に作用させることを特徴とするジメチルホルムア
    ミドの分解方法。
  2. 【請求項2】細菌がバシルス属セレウス種に属する細菌
    であることを特徴とする請求項1に記載のジメチルホル
    ムアミドの分解方法。
  3. 【請求項3】細菌がバシルス・セレウスD−1(Bacill
    us cereus D-1)菌株であることを特徴とする請求項2
    に記載のジメチルホルムアミドの分解方法。
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