[发明专利]多孔质含水凝胶成型物、其制造方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及含有聚乙烯醇的多孔质含水凝胶成型物。另外，本发明涉及这样的多孔质含水凝胶成型物的制造方法及用途。

背景技术

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1～5中记载的方法等。

专利文献1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1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1～20mm、缩醛化度为1～20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。

[发明内容]

[发明所要解决的问题]

本发明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0.1～50μm。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。