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技術 水質浄化剤

出願人 堀内勲丸山時彦沈暉
発明者 沈暉山下英作丸山時彦堀内勲
出願日 2010年6月4日 (10年6ヶ月経過) 出願番号 2010-129256
公開日 2012年2月9日 (8年10ヶ月経過) 公開番号 2012-024645
状態 未査定
技術分野 凝集又は沈殿 特定物質の除去
主要キーワード 浄化処理コスト オジギソウ 水浄化剤 水質浄化剤 金属処理 ガロイル基 噴出孔 PGA
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2012年2月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

便性の高い水質浄化剤を提供する。

解決手段

1〜50ppmのタンニン酸、及び1〜25000000ppmのポリグルタミン酸を含む ことを特徴とする水質浄化剤を提供する。タンニン酸本体(T)の周りにはタンニン酸の活性基であるガロイルグループ(g)が存在する。この結果、ポリグルタミン酸がタンニン酸と連結して巨大分子の金属(M)・タンニン酸(T)・ポリグルタミン酸(P)の複合体ができる。この複合体は水に不溶の巨大分子であって、藻類、金属を吸着した状態で沈殿するため、容易に藻類、重金属有機物質、水に易溶ダイオキシンオスミウム等の有害物質廃液から分離し、ろ過という簡易な方法によって除去できる。

概要

背景

近年、水質浄化剤として、バチルス属納豆菌(Bacillus subtilis var.natto)により製造するポリグルタミン酸の水の浄化作用が注目を集めている。

ポリグルタミン酸(polyglutamic acid、PGA)は、グルタミン酸重合単位とするポリペプチド一種である。天然のポリグルタミン酸は、γ位のカルボキシル基とα位のアミノ基がペプチド結合を形成するため、γ−ポリグルタミン酸(γ−PGA)とも呼ばれる。
重合度の高いポリグルタミン酸は、重量比自重の約5000倍の水分を維持することができる。このため、このポリグルタミン酸の凝集反応を用いて、水質浄化剤として用いることができる。
ポリグルタミン酸は、ポリペプチドであるため、他の微生物によって分解され、最終的には水と二酸化炭素になる。
よって、ポリアクリルアミドゲル等を用いる場合に比べて、環境負荷の少ない水質浄化剤を提供することができる。

例えば、特許文献1を参照すると、水面に、ポリグルタミン酸架橋物主体とする生分解性凝集剤(C)を水流中へ混入する凝集剤混合装置(A)と、当該凝集剤混合装置(A)からの凝集剤(C)を含んだ水流を撹拌混合して凝集物(H)を形成する予備凝集装置(B)とを配設し、当該予備凝集装置(B)から流出する凝集物(H)を含んだ水流を適宜の間隔で噴出孔(6a)を穿設したホース(6)内へ導入し、当該ホース(6)を介して前記凝集物(H)を含んだ水流を浄化処理領域の水面下近傍へ噴出する構成としたことを特徴とする水の浄化処理方法が記載されている(以下、従来技術1とする。)。
従来技術1の発明により、水面に浮かべた凝集剤混合装置Aや予備凝集装置Bからホース6を介して凝集物を含む水を処理水面域拡散させ、当該拡散せしめた凝集物を利用して全水面域の汚濁物質凝集除去することができる。その結果、従前の船舶を利用する浄化処理の場合に比較して浄化処理コストの大幅な削減を図れると共に、消費する凝集剤も少なくすることができる。

概要

便性の高い水質浄化剤を提供する。 1〜50ppmのタンニン酸、及び1〜25000000ppmのポリグルタミン酸を含む ことを特徴とする水質浄化剤を提供する。タンニン酸本体(T)の周りにはタンニン酸の活性基であるガロイルグループ(g)が存在する。この結果、ポリグルタミン酸がタンニン酸と連結して巨大分子の金属(M)・タンニン酸(T)・ポリグルタミン酸(P)の複合体ができる。この複合体は水に不溶の巨大分子であって、藻類、金属を吸着した状態で沈殿するため、容易に藻類、重金属有機物質、水に易溶ダイオキシンオスミウム等の有害物質廃液から分離し、ろ過という簡易な方法によって除去できる。

目的

よって、ポリアクリルアミドゲル等を用いる場合に比べて、環境負荷の少ない水質浄化剤を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

1〜50ppmのタンニン酸、及び1〜25000000ppmのポリグルタミン酸を含むことを特徴とする水質浄化剤

技術分野

0001

本発明は、特に扱いやすい水質浄化剤に関する。

背景技術

0002

近年、水質浄化剤として、バチルス属納豆菌(Bacillus subtilis var.natto)により製造するポリグルタミン酸の水の浄化作用が注目を集めている。

0003

ポリグルタミン酸(polyglutamic acid、PGA)は、グルタミン酸重合単位とするポリペプチド一種である。天然のポリグルタミン酸は、γ位のカルボキシル基とα位のアミノ基がペプチド結合を形成するため、γ−ポリグルタミン酸(γ−PGA)とも呼ばれる。
重合度の高いポリグルタミン酸は、重量比自重の約5000倍の水分を維持することができる。このため、このポリグルタミン酸の凝集反応を用いて、水質浄化剤として用いることができる。
ポリグルタミン酸は、ポリペプチドであるため、他の微生物によって分解され、最終的には水と二酸化炭素になる。
よって、ポリアクリルアミドゲル等を用いる場合に比べて、環境負荷の少ない水質浄化剤を提供することができる。

0004

例えば、特許文献1を参照すると、水面に、ポリグルタミン酸架橋物主体とする生分解性凝集剤(C)を水流中へ混入する凝集剤混合装置(A)と、当該凝集剤混合装置(A)からの凝集剤(C)を含んだ水流を撹拌混合して凝集物(H)を形成する予備凝集装置(B)とを配設し、当該予備凝集装置(B)から流出する凝集物(H)を含んだ水流を適宜の間隔で噴出孔(6a)を穿設したホース(6)内へ導入し、当該ホース(6)を介して前記凝集物(H)を含んだ水流を浄化処理領域の水面下近傍へ噴出する構成としたことを特徴とする水の浄化処理方法が記載されている(以下、従来技術1とする。)。
従来技術1の発明により、水面に浮かべた凝集剤混合装置Aや予備凝集装置Bからホース6を介して凝集物を含む水を処理水面域拡散させ、当該拡散せしめた凝集物を利用して全水面域の汚濁物質凝集除去することができる。その結果、従前の船舶を利用する浄化処理の場合に比較して浄化処理コストの大幅な削減を図れると共に、消費する凝集剤も少なくすることができる。

先行技術

0005

特開2006−142183号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、従来技術1は、凝集後の凝集物が小さな塊になるため、沈殿させるのに時間がかかり、また、取り除くためにフィルタ等を工夫する必要があり、沈殿物の処理に手間がかかるという問題があった。

0007

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消することを課題とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明の水質浄化剤は、1〜50ppmのタンニン酸、及び1〜25000000ppmのポリグルタミン酸を含むことを特徴とする。

発明の効果

0009

本発明によれば、タンニン酸とポリグルタミン酸を含む水質浄化剤により、水に不溶巨大分子の凝集物を得て、沈殿物の処理に手間が掛からない水質浄化剤を提供することができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の実施の形態に係る水質浄化方法概念図である。
本発明の実施の形態に係る水質浄化剤の作用を示す概念図である。

実施例

0011

<実施の形態>
従来から、環境に優しい、無公害生体由来水浄化剤が求められていた。
しかしながら、上述したように従来技術1のような、ポリグルタミン酸を用いた水質浄化剤は、凝集時に細かい細片となり、凝集するのに数分〜数時間の時間が掛かるという問題があった。
また、ポリグルタミン酸を用いた水質浄化剤は、凝集物が細片となるため、回収に手間が掛かるという問題があった。すなわち、取り除くためにフィルタ等を工夫する必要があった。しかしながら、この細かい細片がフィルタに詰まるため、従来技術1のように、水質浄化剤の循環等を工夫するという必要があり、手間が掛かるという問題があった
このため、本発明の発明者らが鋭意開発と実験を行い、タンニン酸とポリグルタミン酸を用いた水質浄化剤を開発するに至った。

0012

ここで、タンニン(tannin)は、植物に由来し、タンパク質アルカロイド金属イオンと反応し強く結合して難溶性の塩を形成する水溶性化合物の総称である。タンニンの定義に合致するような化学構造上の分類名はないため、ポリフェノール化合物の一種でもある。
タンニンは、植物界に普遍的に存在している。具体的に、タンニンは多数のフェノール性ヒドロキシ基を持つ複雑な芳香族化合物で、タンパク質や他の巨大分子と強固に結合し、複合体を形成していることもある。分子量としては500程度の低分子化合物から20,000に達する巨大なものまである。

0013

本発明の実施の形態に係る水質浄化剤においては、(Camellia sinensis)、(Diospyros kaki Thunb.)、ブドウのような一般的な植物由来のタンニンを用いることができる。このうち、マメ科オジギソウ属の植物であるミモザ(Mimosa)のタンニンを用いることが好適である。
また、本発明の実施の形態に係る水質浄化剤においては、特にガロイル基ガロイルグループ)を活性基として備えたタンニン酸を、1〜50ppm以下の濃度で用いる。この際、通常は1〜3ppmの濃度で用いることが好適である。また、アルカリ金属等により金属処理を行ったタンニンを用いることが好適である。
また、本発明の実施の形態に係る水質浄化剤においては、ポリグルタミン酸の使用量としては、1〜25000000ppm以下の濃度で用いる。通常は、1〜3ppmの濃度で用いることが好適である。

0014

(本発明の実施の形態に係る水質浄化剤の作用と機能)
ここで、図面を参照して、具体的に、本発明の実施の形態に係る水質浄化剤の作用と機能について、詳しく説明する。
まずは、図1の概念図を参照して、本実施形態の水質浄化剤を用いた水質浄化方法について説明する。
最初に、金属処理を行ったタンニンとポリグルタミン酸を、アオコ等の藻類汚れ金属汚染のある水に投入する(投入工程)。この際、水中の汚れは、マイナスに耐電しており、本実施形態の水質浄化剤は金属処理によりプラスに耐電している。
投入後、水中の汚れは、まず、プラスに耐電したタンニンにより凝集する(タンニン酸凝集工程)
その後、ポリグルタミン酸が凝集物と架橋反応をして、凝集した水中の汚れは、大きく重い複合体の凝集物となる(ポリグルタミン酸架橋工程)。
この凝集物は、大きな沈殿物であり、従来技術1のように特殊な凝集剤混合装置を用いることなく、通常の下水処理における凝集ケーキのように取り除くことができる。よって、特殊なフィルタ等を工夫する世もなく、水質浄化に手間がかからないという効果が得られる。

0015

次に図2を参照して、本実施形態の水質浄化剤の構成について、より詳しく説明する。
図2Aは、タンニン酸のモデルである。タンニン酸本体(T)の周りにはタンニン酸のガロイル基等の活性基(g)が存在している。

0016

図2Bは、タンニンの凝集反応のモデルである。まず、本実施形態のタンニン酸にヒ素等の重金属が結合する。この金属は図2B中のTの周囲の黒点Mとして記載した。この金属(M)はタンニン酸のガロイル基のような活性基(g)に直接反応、結合する。
また、図2Bにて、水中の汚れの代表例であるアオコ等の藻類を(a)として記載した。この藻類(a)も、タンニンの活性基(g)に結合する。この際、特に金属が結合した活性基(g)によく結合する。

0017

図2Cは、金属(M)と反応したタンニン酸(T)−ポリグルタミン酸(P)の複合体のモデルである。タンニン酸(T)の残余の活性基(g)と粘性をもったポリグルタミン酸(P)が結合する。なお、ポリグルタミン酸の他にゼラチンを用いたり、加えたりすることもできる。
これらの反応の結果、ポリグルタミン酸がタンニン酸と連結して巨大分子の金属(M)・タンニン酸(T)・ポリグルタミン酸(P)の複合体ができる。
この複合体は水に不溶の巨大分子の凝集物であり、藻類、金属を吸着した状態で沈殿する。
このため、この複合体の凝集物を容易に分離し、ろ過という簡易な方法によって除去できる。これにより、藻類、重金属、有機物質、水に易溶ダイオキシンオスミウム等の有害物質廃液から簡単に除去でき、沈殿物の処理に手間がかからないという効果が得られる。

0018

なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。

0019

本発明によれば、従来より手間がかからない水質浄化剤を製造、販売可能であり、産業利用可能である。

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