多孔质含水凝胶成型物、其制造方法及其用途技术

本发明专利技术提供一种多孔质含水凝胶成型物，其特征在于，含有用二醛进行缩醛化而得到的聚乙烯醇，成型物的冷冻干燥品的孔径为0.1～50μm。此时，多孔质含水凝胶成型物优选还含有水溶性多糖。还优选聚乙烯醇的缩醛化度为1～50mol%。还优选多孔质含水凝胶成型物为粒子，该粒子的球等效直径为1～20mm。这样的多孔质含水凝胶成型物的强度高，微生物的栖息性好。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含有聚乙烯醇的多孔质含水凝胶成型物。另外，本专利技术涉及这样的多孔质含水凝胶成型物的制造方法及用途。
技术介绍
由高分子原材料形成的凝胶成型物作为生物催化剂的载体、保水剂、保冷剂、眼皮肤关节等生物凝胶的代替物、药物的缓释材料、促动器(actuator )的基材,对其的研究盛行。作为成为这些凝胶成型物的原料的高分子原材料，有琼脂、海藻酸盐、角叉菜胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇(PVA)、光固化性树脂等。作为用于废水处理等的载体，要求含水率高，氧、底物的透过性优异，与生物体的亲和性高等。PVA作为满足这些条件的材料特别优异。以往，作为制造凝胶成型物作为废水处理用载体、生物反应器(bioreactor)用载体的方法，已知有以下的专利文献I~5中记载的方法等。专利文献I中记载了使PVA和海藻酸钠的混合水溶液与氯化钙水溶液接触而形成球状来得到PVA成型物，然后进行冷冻解冻的方法。专利文献2中记载了将PVA水溶液注入到铸型中后冷冻，然后进行部分脱水的方法。专利文献I及2中记载的方法是利用冷冻解冻或冷冻脱水来制作PVA的微晶从而使PVA不溶化的方法。然而，这样的物理化学交联非常弱，存在由于假单胞菌(pseudomonas)属等PVA分解菌而崩溃这样的问题。专利文献3中记载了在由含有PVA的溶液制造PVA成型物后，使其与含有醛的水溶液接触而交联从而制造凝胶成型物的方法。具体而言，在实施例1~4中，记载了使PVA成型物与含有甲醛的水溶液接触的方法。然而，由于需要向接触PVA成型物的水溶液中添加醛，所以需要大量的醛。另外，存在从PVA成型物溶出的PVA在反应浴中析出，堵塞制造工序的容器、配管.泵类这样的问题。PVA成型物在制造过程收缩，含水率降低，因而微生物的栖息区域变少，作为废水处理用载体、生物反应器用载体不理想。进而，专利文献3的实施例5中，记载了使PVA成型物与含有戊二醛的水溶液接触的方法，但通过该方法得到的PVA成型物不具有孔。因此，当将该PVA成型物作为微生物载体使用时，微生物的栖息区域限于PVA成型物的表面，不理想。专利文献4中记载了将PVA、海藻酸钠及戊二醛的混合水溶液滴加到含有多价金属离子的pH为3~5的酸性水溶液中来制造球状的凝胶成型物的方法。然而，当酸性水溶液的pH为3~5时，PVA与醛的反应需要长时间，因而存在PVA及醛在酸性水溶液中溶出这样的问题。另外，利用专利文献4中记载的方法而得到的PVA成型物不具有孔，因此，当将该PVA成型物作为微生物载体使用时，微生物的栖息区域限于PVA成型物的表面，不理想。另外，专利文献5中记载了在将含有聚乙烯醇及二醛的溶液成型后、使其与pH为3以下的酸接触从而得到的、粒径为I~20mm、缩醛化度为I~20摩尔％的PVA成型物。根据该制造方法，通过使用戊二醛，能抑制醛的添加量，能改善脆性和制造过程中的收缩这样的问题。然而，得到的PVA成型物不具有孔，因此，微生物的栖息区域限于PVA成型物的表面，不理想。[现有技术文献] [专利文献] [专利文献1]日本特开昭64 - 43188号公报 [专利文献2]日本特开昭58 - 36630号公报 [专利文献3]日本特开平7 - 41516号公报 [专利文献4]日本特开平9 - 157433号公报 [专利文献5]日本特开2010 - 116439号公报。[
技术实现思路
] [专利技术所要解决的问题] 本专利技术是为了解决上述问题而完成的，目的在于提供一种强度高、微生物的栖息性良好的多孔质含水凝胶成型物。另一个目的在于提供可稳定地连续生产这样的多孔质含水凝胶成型物的制造方法。进一步的目的在于提供由多孔质含水凝胶成型物构成的微生物载体、利用被载体所担载的微生物来处理废水的废水处理方法以及用于实施该处理方法的废水处理装置。[用于解决问题的手段] 上述问题可通过提供下述的多孔质含水凝胶成型物解决，所述多孔质含水凝胶成型物的特征在于，其含有用二醛进行缩醛化而得到的聚乙烯醇，孔径为0.1~50 μ m。此时，多孔质含水凝胶成型物优选还含有水溶性多糖。另外，还优选上述聚乙烯醇的缩醛化度为I~50mol%。还优选多孔质含水凝胶成型物为粒子，该粒子的球等效直径为I~20mm。上述问题也可通过提供下述的多孔质含水凝胶成型物的制造方法来解决，所述多孔质含水凝胶成型物的制造方法的特征在于，是上述多孔质含水凝胶成型物的制造方法，具有下述工序:使含有聚乙烯醇和二醛的水溶液凝胶化而得到成型物的工序；和用二醛将聚乙烯醇缩醛化的工序。此时，优选具有下述工序:使含有聚乙烯醇、二醛及水溶性多糖的水溶液凝胶化而得到成型物的工序；和使得到的成型物与含有按阴离子换算为0.2~10mol/L的金属盐的pH为3以下的水溶液接触来将聚乙烯醇缩醛化的工序。上述问题也可通过提供由多孔质含水凝胶成型物构成的微生物载体来解决。上述问题也可通过提供下述的废水处理方法来解决，所述废水处理方法利用由被多孔质含水凝胶成型物形成的载体所担载的微生物来处理废水。上述问题也可通过提供下述的废水处理装置来解决，所述废水处理装置具有:收容有上述载体反应槽，所述载体担载有微生物；向上述反应槽中供给废水的设备；从上述反应槽中取出处理水的设备。[专利技术效果] 本专利技术的多孔质含水凝胶成型物的强度高，微生物的栖息性良好。另外，通过本专利技术的制造方法，这样的多孔质含水凝胶成型物的稳定的连续生产成为可能。进而还可提供由多孔质含水凝胶成型物形成的微生物载体、利用被载体所担载的微生物来处理废水的废水处理方法。通过该废水处理方法，可降低废水的污浊物质及水量，因此可抑制对废水设施和环境的负担。进而还可提供用于实施该处理方法的废水处理装置。[【附图说明】][图1]为表示用于实施厌氧性废水处理的一槽式废水处理装置的一例的图。[图2]为表示用于实施厌氧性废水处理的二槽式废水处理装置的一例的图。[图3]为表示用于实施需氧性废水处理的装置的一例的图。[图4]为实施例1的凝胶成型物(C)的表面的SEM照片。[图5]为实施例1的凝胶成型物(C)的冷冻干燥品的孔径分布。[图6]为对实施例1的凝胶成型物(C)进行了DAPI染色时的照片。[图7]为对比较例I的凝胶成型物(C)进行了DAPI染色时的照片。[图8]为实施例3的凝胶成型物(C)的表面的SEM照片。[图9]为比较例I的凝胶成型物(C)的表面的SEM照片。[【具体实施方式】] 本专利技术涉及含有用二醛进行缩醛化而得到的聚乙烯醇(PVA)的多孔质含水凝胶成型物。通过利用二醛进行缩醛化，可向PVA中导入交联结构。成为多孔质含水凝胶成型物的原料的PVA可通过将乙酸乙烯酯等羧酸乙烯酯聚合并进行皂化而得到。从多孔质含水凝胶成型物的强度的观点考虑，平均聚合度优选为1000以上，更优选为1500以上。从多孔质含水凝胶成型物的强度的观点考虑，皂化度优选为95mol%以上，更优选为98mol%以上。作为成为多孔质含水凝胶成型物的原料的PVA，除了可使用无改性PVA之外，还可在不损害本专利技术的效果的范围内使用各种改性PVA。例如可举出与下述物质的共聚物，所述物质是:(甲基)丙烯酸、马来酸、马来酸酐、富马酸、巴豆酸、衣康酸等含有羧基的单体或其盐；丙烯酰胺一 2 —甲基丙磺酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
多孔质含水凝胶成型物，其是含有用二醛进行缩醛化而得到的聚乙烯醇的多孔质含水凝胶成型物，其特征在于，孔径为0.1～50μm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.28 JP 2011-2890501.多孔质含水凝胶成型物，其是含有用二醛进行缩醛化而得到的聚乙烯醇的多孔质含水凝胶成型物，其特征在于，孔径为0.1~50 μ m。2.根据权利要求1所述的多孔质含水凝胶成型物，还含有水溶性多糖。3.根据权利要求1或2所述的多孔质含水凝胶成型物，其中，上述聚乙烯醇的缩醛化度为 1~50mol%。4.根据权利要求1~3中任一项所述的多孔质含水凝胶成型物，其中，上述多孔质含水凝胶成型物为粒子，该粒子的球等效直径为1~20mm。5.权利要求1~4中任一项所述的多孔质含水凝胶成型物的制造方法，具有下述工序: 使含有聚乙烯醇和二醛的水溶液凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈达也，石跃新，吉原资二，
申请(专利权)人：株式会社可乐丽，
类型：发明
国别省市：日本;JP