JPH07308187A - 金属イオンを含有する種の除去方法 - Google Patents
金属イオンを含有する種の除去方法Info
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- JPH07308187A JPH07308187A JP5340888A JP34088893A JPH07308187A JP H07308187 A JPH07308187 A JP H07308187A JP 5340888 A JP5340888 A JP 5340888A JP 34088893 A JP34088893 A JP 34088893A JP H07308187 A JPH07308187 A JP H07308187A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 酵母細胞壁による、流出液から金属イオンを
含有する種の除去方法を記載する。 【構成】 使用する酵母は、Saccharomyce
s cerevisae、Saccharomyces
uvarum及びSaccharomyceslip
olyticaから選択される。この方法によれば、洗
浄した酵母細胞壁を先ず水溶性のアルデヒドで処理し、
金属イオンを吸着した後、酵母細胞壁を鉱酸またはエチ
レンジアミン四酢酸のようなキレート溶液で再生し、吸
着金属イオンを放出することができる。好ましい態様に
よれば、アセトンまたはアルコールを含有する水を、酵
母細胞壁の洗浄に用いる。酵母細胞壁による吸着は、1
〜13、好ましくは4〜7の範囲のpHで実施される。
最も好ましいアルデヒドは、ホルムアルデヒド、グルタ
ルアルデヒド及びこれらの混合物から選択される。金属
吸着プロセスは、回分法でも、連続法でも実施すること
ができる。連続法では、酵母細胞は、多孔質ガラス、精
製砂またはポリマー上に固定される。
含有する種の除去方法を記載する。 【構成】 使用する酵母は、Saccharomyce
s cerevisae、Saccharomyces
uvarum及びSaccharomyceslip
olyticaから選択される。この方法によれば、洗
浄した酵母細胞壁を先ず水溶性のアルデヒドで処理し、
金属イオンを吸着した後、酵母細胞壁を鉱酸またはエチ
レンジアミン四酢酸のようなキレート溶液で再生し、吸
着金属イオンを放出することができる。好ましい態様に
よれば、アセトンまたはアルコールを含有する水を、酵
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〜13、好ましくは4〜7の範囲のpHで実施される。
最も好ましいアルデヒドは、ホルムアルデヒド、グルタ
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ができる。連続法では、酵母細胞は、多孔質ガラス、精
製砂またはポリマー上に固定される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水溶液から、金属イオ
ンを含有する種を除去する方法に関する。より詳しく
は、本発明は、流出液から金属イオンを含有する種(s
pecies)を除去する簡便かつ効率的な方法に関す
る。
ンを含有する種を除去する方法に関する。より詳しく
は、本発明は、流出液から金属イオンを含有する種(s
pecies)を除去する簡便かつ効率的な方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】有毒金属のいくつかについての生態学的
効果に関する意識が増大していることは、過去10年間
に出現した各種の研究や論文から明らかである。多糖
類、蛋白質や脂質からなる吸着材料が、流出液や他の産
業廃液ならびに家庭廃液から金属イオンを除去する従来
の方法に代わり得る方法を構成することが認められてき
ている。
効果に関する意識が増大していることは、過去10年間
に出現した各種の研究や論文から明らかである。多糖
類、蛋白質や脂質からなる吸着材料が、流出液や他の産
業廃液ならびに家庭廃液から金属イオンを除去する従来
の方法に代わり得る方法を構成することが認められてき
ている。
【0003】この目的のために、水銀、鉛、カドミウム
等のような特殊な金属の工業的回収のための可能な方法
をも意図して、酵母菌、菌類、藻類やバクテリアのよう
な生体細胞や非生体細胞が提案された。大半の提案され
た微生物細胞の主な欠点は、バクテリアに吸着される金
属の量が比較的低く、その結果、多量の吸着剤を必要と
することである。種々の処理方法による金属イオンの捕
捉の増大への試みは、不成功に終わった。さらに、鉱酸
を用いて抽出物から金属イオンを回収することは難し
い。これは、抽出物が細胞から抽出される他の物質も含
み、大量の再生生物吸着剤が、廃棄物処理のために負荷
になるからである。また、これらの生物吸着剤をリサイ
クルすることはできない。大半の場合、用いる微生物を
この目的のために生育しなければならず、これには、か
なりの投資をしなければならない。また、生きているバ
イオマスは、流出液中、高濃度の金属を許容することは
できない。
等のような特殊な金属の工業的回収のための可能な方法
をも意図して、酵母菌、菌類、藻類やバクテリアのよう
な生体細胞や非生体細胞が提案された。大半の提案され
た微生物細胞の主な欠点は、バクテリアに吸着される金
属の量が比較的低く、その結果、多量の吸着剤を必要と
することである。種々の処理方法による金属イオンの捕
捉の増大への試みは、不成功に終わった。さらに、鉱酸
を用いて抽出物から金属イオンを回収することは難し
い。これは、抽出物が細胞から抽出される他の物質も含
み、大量の再生生物吸着剤が、廃棄物処理のために負荷
になるからである。また、これらの生物吸着剤をリサイ
クルすることはできない。大半の場合、用いる微生物を
この目的のために生育しなければならず、これには、か
なりの投資をしなければならない。また、生きているバ
イオマスは、流出液中、高濃度の金属を許容することは
できない。
【0004】N.Kuyucakらの論文(Biote
chnolongy Letters10,2,13−
142,1988)には、溶液から金とコバルトを金属
イオン封鎖する際、サッカロマイセス セレビサエ(S
accharomycescerevisae)とリゾ
プス アルヒズス(Rhizopus arrhizu
s)の方が、サルガスム ナタンズ(Sargassu
m natans)とアスコフィルム ノドスム(As
cophyllum nodosum)からの藻のバイ
オマスよりも有効であることが示唆されている。また、
生物吸着等温線は、Saccharomyces ce
revisaeの非生体試料を用いた、種々の金属イオ
ンの異なる吸着を示す。
chnolongy Letters10,2,13−
142,1988)には、溶液から金とコバルトを金属
イオン封鎖する際、サッカロマイセス セレビサエ(S
accharomycescerevisae)とリゾ
プス アルヒズス(Rhizopus arrhizu
s)の方が、サルガスム ナタンズ(Sargassu
m natans)とアスコフィルム ノドスム(As
cophyllum nodosum)からの藻のバイ
オマスよりも有効であることが示唆されている。また、
生物吸着等温線は、Saccharomyces ce
revisaeの非生体試料を用いた、種々の金属イオ
ンの異なる吸着を示す。
【0005】シンポジウムでP.R.Norrisと
D.P.Kellyにより紹介された論文(Dev.I
nd.Microbiology20,299−30
8,1979)には、金属イオンの吸着は、酵母を含有
する溶液からの方が、バクテリアを含有する溶液からの
ものよりも一般に大きく、また有効であったことが述べ
られている。また、カドミウムイオンと銅イオンは、S
accharomyceslipolyticaによる
カドミウムの捕捉(取込み)が比較的少ないことを除い
て、全ての酵母に速やかに蓄積された。
D.P.Kellyにより紹介された論文(Dev.I
nd.Microbiology20,299−30
8,1979)には、金属イオンの吸着は、酵母を含有
する溶液からの方が、バクテリアを含有する溶液からの
ものよりも一般に大きく、また有効であったことが述べ
られている。また、カドミウムイオンと銅イオンは、S
accharomyceslipolyticaによる
カドミウムの捕捉(取込み)が比較的少ないことを除い
て、全ての酵母に速やかに蓄積された。
【0006】また、他のカチオンの存在に起因する亜鉛
の捕捉が幾分阻害されることも報告されている。
の捕捉が幾分阻害されることも報告されている。
【0007】Chu−Pin Huangらの論文(W
ater Research,24,4,433−43
9,1990)には、Saccharomyces c
erevisiae細胞株の未処理または処理後の単細
胞酵母による銅の生物吸着が検討されている。酵母細胞
を洗浄し、過塩素酸溶液で処理して表面の不純物を取り
除き、さらに120℃に加熱して、生物吸着プロセスに
使用する前に細胞を殺している。そして、生体酵母細胞
では、銅の捕捉が2段階(即ち、初期の細胞外吸着と、
それに続く細胞内捕捉)で起こると結論されている。し
かしながら、吸着された細胞内金属は、簡単な酸性化で
は回収することが難しいので、細胞内捕捉は避けるべき
である。
ater Research,24,4,433−43
9,1990)には、Saccharomyces c
erevisiae細胞株の未処理または処理後の単細
胞酵母による銅の生物吸着が検討されている。酵母細胞
を洗浄し、過塩素酸溶液で処理して表面の不純物を取り
除き、さらに120℃に加熱して、生物吸着プロセスに
使用する前に細胞を殺している。そして、生体酵母細胞
では、銅の捕捉が2段階(即ち、初期の細胞外吸着と、
それに続く細胞内捕捉)で起こると結論されている。し
かしながら、吸着された細胞内金属は、簡単な酸性化で
は回収することが難しいので、細胞内捕捉は避けるべき
である。
【0008】上記の簡単な検討は、水性溶液から金属イ
オンを除去する問題に帰属する重要性を示している。重
金属による汚染によって引き起こされる深刻な生態学的
問題、厳しい法律制定と履行、並びに重金属による汚染
を軽減するために現在とられている施策を考慮して、流
出液から金属イオンを含有する種を除去する有効かつ費
用効率のもっとも良い方法が、長年にわたり切実に要求
されている。このような方法では、容易に入手可能な低
価格の生物吸着剤を使用しなければならず、吸着金属の
回収が容易でなければならない。しかしながら、これま
で試験された吸着剤の金属吸着効率が低いこと、あるい
はこれら吸着剤の生産コスト並びに操業コストが高いこ
とのために、今までのところ、同様のシステムを生かし
た商用プラントは知られていない。
オンを除去する問題に帰属する重要性を示している。重
金属による汚染によって引き起こされる深刻な生態学的
問題、厳しい法律制定と履行、並びに重金属による汚染
を軽減するために現在とられている施策を考慮して、流
出液から金属イオンを含有する種を除去する有効かつ費
用効率のもっとも良い方法が、長年にわたり切実に要求
されている。このような方法では、容易に入手可能な低
価格の生物吸着剤を使用しなければならず、吸着金属の
回収が容易でなければならない。しかしながら、これま
で試験された吸着剤の金属吸着効率が低いこと、あるい
はこれら吸着剤の生産コスト並びに操業コストが高いこ
とのために、今までのところ、同様のシステムを生かし
た商用プラントは知られていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、生物
吸着により、流出液から金属イオンを含有する種を除去
するための簡便、迅速、有効かつ低廉な方法を提供する
ことである。本発明のもう1つの目的は、発酵産業の使
用済み酵母を使用して、流出液から金属イオンを含有す
る種を除去するための簡便な方法を提供することであ
る。本発明のさらに別の目的は、イオンを含有する種の
吸着後、汚染した使用済み酵母を、高い濃度の金属イオ
ン溶液を放出する次の吸着のために再循環することがで
き、かくして、廃棄物処理問題を解決し、酵母製品を繰
り返し使用するのに適したものにする、金属イオンを含
有する種を除去するための簡便な方法を提供することで
ある。
吸着により、流出液から金属イオンを含有する種を除去
するための簡便、迅速、有効かつ低廉な方法を提供する
ことである。本発明のもう1つの目的は、発酵産業の使
用済み酵母を使用して、流出液から金属イオンを含有す
る種を除去するための簡便な方法を提供することであ
る。本発明のさらに別の目的は、イオンを含有する種の
吸着後、汚染した使用済み酵母を、高い濃度の金属イオ
ン溶液を放出する次の吸着のために再循環することがで
き、かくして、廃棄物処理問題を解決し、酵母製品を繰
り返し使用するのに適したものにする、金属イオンを含
有する種を除去するための簡便な方法を提供することで
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、Saccha
romyces cerevisae、Sacchar
omyces uvarum及びSaccharomy
ces lipolytica)から選ばれる酵母細胞
壁を用いて生物吸着することにより、流出液から金属イ
オンを含有する種を除去する方法において:該酵母を、
洗浄後、水溶性アルデヒドで処理し、そして流出液から
金属イオンを含有する種を吸着した後、処理済みの仕込
(loaded)酵母製品を除去し、そして必要に応じ
て、吸着金属イオンを放出するために酸性化し、その一
方、再生酵母をさらに生物吸着操作のために再循環する
ことを特徴とする方法に関する。驚くべきことに、アミ
ノ基による架橋が起こる、アルデヒドでの該処理後の酵
母細胞壁は、この処理を行わなかった同じ酵母細胞壁よ
りも高い吸着力を示すことが判った。このことは、ペニ
シリウム ディジタタム(Penicillium d
igitaum)のような菌では、ホルムアルデヒド処
理が、ウラニルの吸着効率に影響を与えなかったし、ニ
ッケルイオンの吸着を減少さえしてしまったと述べてい
るGalunM.らの報告(Water Air So
il Pollut.33,359−372,198
7)を鑑みると、予想し得ないものであった。さらに、
酵母製品が、繰り返して生物吸着に再循環し得ると云う
事実は、公知の方法に比較して、廃棄物処理問題に関し
て重大な利点をもたらす。また、本発明にとって好まし
いアルデヒドは、ホルムアルデヒドとグルタルアルデヒ
ドであることが判った。経済的理由を考えた場合、流出
液からの除去または回収に特に適した金属イオンは、銅
(Cu)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、カドミ
ウム(Cd)、亜鉛(Zn)、水銀(Hg)、錫(S
n)、銀(Ag)、金(Au)、アルミニウム(A
l)、ウラシ(U)および鉛(Pb)である。
romyces cerevisae、Sacchar
omyces uvarum及びSaccharomy
ces lipolytica)から選ばれる酵母細胞
壁を用いて生物吸着することにより、流出液から金属イ
オンを含有する種を除去する方法において:該酵母を、
洗浄後、水溶性アルデヒドで処理し、そして流出液から
金属イオンを含有する種を吸着した後、処理済みの仕込
(loaded)酵母製品を除去し、そして必要に応じ
て、吸着金属イオンを放出するために酸性化し、その一
方、再生酵母をさらに生物吸着操作のために再循環する
ことを特徴とする方法に関する。驚くべきことに、アミ
ノ基による架橋が起こる、アルデヒドでの該処理後の酵
母細胞壁は、この処理を行わなかった同じ酵母細胞壁よ
りも高い吸着力を示すことが判った。このことは、ペニ
シリウム ディジタタム(Penicillium d
igitaum)のような菌では、ホルムアルデヒド処
理が、ウラニルの吸着効率に影響を与えなかったし、ニ
ッケルイオンの吸着を減少さえしてしまったと述べてい
るGalunM.らの報告(Water Air So
il Pollut.33,359−372,198
7)を鑑みると、予想し得ないものであった。さらに、
酵母製品が、繰り返して生物吸着に再循環し得ると云う
事実は、公知の方法に比較して、廃棄物処理問題に関し
て重大な利点をもたらす。また、本発明にとって好まし
いアルデヒドは、ホルムアルデヒドとグルタルアルデヒ
ドであることが判った。経済的理由を考えた場合、流出
液からの除去または回収に特に適した金属イオンは、銅
(Cu)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、カドミ
ウム(Cd)、亜鉛(Zn)、水銀(Hg)、錫(S
n)、銀(Ag)、金(Au)、アルミニウム(A
l)、ウラシ(U)および鉛(Pb)である。
【0011】ここで、金属イオンを含有する種とは、塩
酸塩、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩等のような塩の形の金属
カチオン、酸化物、CrO4 2-のような金属アニオン
や、Cu(NH3 )4 2+のような錯体を包含する。ま
た、ビール、ワインや菌に基づく生物化学プロセスのよ
うな発酵産業での使用済み酵母を用いることができる。
この種の使用済み酵母は、豊富であり、簡単に入手する
ことができ、多くの場所で、廃棄物処理を必要とする環
境有害物と考えられている。この生物吸着剤は、機械的
硬度、多孔率、粒子径、密度などのような、本発明に適
するいくつかの特性を有することが判った。また、この
生物吸着剤は、広範囲の温度とpH値に対して不感受性
であり、溶媒耐性を有しており、非常に高い吸着力を有
するなどの種々の好ましいパラメーターの広いスペクト
ルを有している。
酸塩、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩等のような塩の形の金属
カチオン、酸化物、CrO4 2-のような金属アニオン
や、Cu(NH3 )4 2+のような錯体を包含する。ま
た、ビール、ワインや菌に基づく生物化学プロセスのよ
うな発酵産業での使用済み酵母を用いることができる。
この種の使用済み酵母は、豊富であり、簡単に入手する
ことができ、多くの場所で、廃棄物処理を必要とする環
境有害物と考えられている。この生物吸着剤は、機械的
硬度、多孔率、粒子径、密度などのような、本発明に適
するいくつかの特性を有することが判った。また、この
生物吸着剤は、広範囲の温度とpH値に対して不感受性
であり、溶媒耐性を有しており、非常に高い吸着力を有
するなどの種々の好ましいパラメーターの広いスペクト
ルを有している。
【0012】前述の酵母細胞壁の構造は、主なモノマー
成分として、マンノースとグルコースおよびこれらの誘
導体からなる多糖類と、副次的なモノマー成分として、
メラミン類と硫酸塩とからなる。
成分として、マンノースとグルコースおよびこれらの誘
導体からなる多糖類と、副次的なモノマー成分として、
メラミン類と硫酸塩とからなる。
【0013】
【発明の作用および効果】生態学的問題を解決すること
に加え、酵母細胞壁による吸着の主な利点の1つつは、
ある種の金属イオンの捕捉にとって、コストが非常に安
く、比較的高い能力を有すると云うことであり、そのた
め、商業用途に適していると考えられることである。本
発明により、水溶性アルデヒドで架橋処理した後の酵母
細胞壁が、網状生成により優れた安定性を有することが
判明した。
に加え、酵母細胞壁による吸着の主な利点の1つつは、
ある種の金属イオンの捕捉にとって、コストが非常に安
く、比較的高い能力を有すると云うことであり、そのた
め、商業用途に適していると考えられることである。本
発明により、水溶性アルデヒドで架橋処理した後の酵母
細胞壁が、網状生成により優れた安定性を有することが
判明した。
【0014】グルタルアルデヒドとホルムアルデヒドに
よる処理後の酵母製品中の構造変化を、添付図面に表
す。
よる処理後の酵母製品中の構造変化を、添付図面に表
す。
【0015】図1〜図3の写真から、アルデヒド処理に
よって、元の細胞壁に比べて、細胞壁が厚くなり、その
上、おそらく硬くなることが判る。即ち、本発明によれ
ば、酵母細胞壁に前述の有益な特性が与えられるように
思われる。
よって、元の細胞壁に比べて、細胞壁が厚くなり、その
上、おそらく硬くなることが判る。即ち、本発明によれ
ば、酵母細胞壁に前述の有益な特性が与えられるように
思われる。
【0016】この架橋現象は、均質の塊の生成に加え、
長期間にわたる安定性、非常に低いpHのみならず高い
pHに対する耐性、種々の金属イオンに対する吸着力の
増加をもたらす。処理後の酵母製品は、外表面の特定部
位との相互作用のために、室温下、Hg2+やPb2+と効
率的に結合していることが判明した。例えば、グルタル
アルデヒド処理後の乾燥酵母製品2.75gを使用した
時、Pb2+またはHg2+100ppmを含有する2リッ
トルの溶液からは、上記カチオンの各々に対して90%
以上の吸着効率を達成した。10℃〜40℃の範囲で、
吸着効率には差はなかった。
長期間にわたる安定性、非常に低いpHのみならず高い
pHに対する耐性、種々の金属イオンに対する吸着力の
増加をもたらす。処理後の酵母製品は、外表面の特定部
位との相互作用のために、室温下、Hg2+やPb2+と効
率的に結合していることが判明した。例えば、グルタル
アルデヒド処理後の乾燥酵母製品2.75gを使用した
時、Pb2+またはHg2+100ppmを含有する2リッ
トルの溶液からは、上記カチオンの各々に対して90%
以上の吸着効率を達成した。10℃〜40℃の範囲で、
吸着効率には差はなかった。
【0017】吸着操作が行われるpHとしては、問題の
金属イオンを含有する種のタイプにより、1〜13の非
常に広い範囲が適用できる。大半の場合、好ましいpH
の範囲は、4〜7である。
金属イオンを含有する種のタイプにより、1〜13の非
常に広い範囲が適用できる。大半の場合、好ましいpH
の範囲は、4〜7である。
【0018】仕込酵母製品からの金属イオンを含有する
種の放出は、鉱酸またはキレート溶液を用いる溶出によ
って行うことができる。金属カチオン用の鉱酸として
は、塩酸が好ましい。このようにして得た劣化酵母は、
金属イオンを含有する種のさらに別の吸着作業に、第1
段でのものと殆ど同じ効率で再利用することができる。
種の放出は、鉱酸またはキレート溶液を用いる溶出によ
って行うことができる。金属カチオン用の鉱酸として
は、塩酸が好ましい。このようにして得た劣化酵母は、
金属イオンを含有する種のさらに別の吸着作業に、第1
段でのものと殆ど同じ効率で再利用することができる。
【0019】プロセスは、カラムまたは反応器中、回分
式または連続式の何れの方法でも実施することができ
る。もちろん、多くの場合、工業的観点から、連続生物
吸着がより魅力的である。プロセスを、イオン交換法や
活性炭を用いる方法のようなカラム中で実施する場合、
酵母調剤を、多孔質ガラス、精製砂やポリマーのような
不活性材料上に固定する。この場合、固定酵母製品の最
大吸着力は、非固定のものよりも低い。一方、連続吸
着、それに引き続く、カラム中に充填した固定酵母製品
の再生を行う試験では、これが、非常に効果的であっ
た。驚くべきことに、固定酵母製品は、作業中にもカラ
ムの中に圧縮されることはなく、引き続く生物吸着操作
への適合性を妨げるような製品の見掛け上の変化は起こ
らなかった。
式または連続式の何れの方法でも実施することができ
る。もちろん、多くの場合、工業的観点から、連続生物
吸着がより魅力的である。プロセスを、イオン交換法や
活性炭を用いる方法のようなカラム中で実施する場合、
酵母調剤を、多孔質ガラス、精製砂やポリマーのような
不活性材料上に固定する。この場合、固定酵母製品の最
大吸着力は、非固定のものよりも低い。一方、連続吸
着、それに引き続く、カラム中に充填した固定酵母製品
の再生を行う試験では、これが、非常に効果的であっ
た。驚くべきことに、固定酵母製品は、作業中にもカラ
ムの中に圧縮されることはなく、引き続く生物吸着操作
への適合性を妨げるような製品の見掛け上の変化は起こ
らなかった。
【0020】プロセスは、次の4つの主なステップから
なる。
なる。
【0021】第1ステップでは、発酵工場からのものの
ような酵母を、水で洗浄し、好ましくは脱イオン化し、
続いて、アセトンまたはアルコール水溶液でさらに洗浄
する。この洗浄ステップは、Demainら(Manu
al of Industrial Microbio
logy,102−104頁,1986)に記載されて
いる。酵母と洗浄溶液との好ましい容量比は、1〜3の
範囲である。アセトンは、微生物による汚染を防止す
る。引き続き、洗浄した酵母を、遠心分離、ろ過や他の
分離技術のような公知の手段によって沈殿する。
ような酵母を、水で洗浄し、好ましくは脱イオン化し、
続いて、アセトンまたはアルコール水溶液でさらに洗浄
する。この洗浄ステップは、Demainら(Manu
al of Industrial Microbio
logy,102−104頁,1986)に記載されて
いる。酵母と洗浄溶液との好ましい容量比は、1〜3の
範囲である。アセトンは、微生物による汚染を防止す
る。引き続き、洗浄した酵母を、遠心分離、ろ過や他の
分離技術のような公知の手段によって沈殿する。
【0022】第2ステップは、本発明で最も重要であ
り、洗浄した酵母細胞壁ポリマーを、水溶性アルデヒド
溶液を用いて架橋することよりなる。この反応は、アル
デヒドのカルボニル基と酵母細胞壁ポリマーに存在する
アミノ基との間で起こる。このステップを採用すること
により、処理酵母調剤による金属イオンの吸着が、相当
増大されることが判った。処理酵母調剤をさらに水で洗
浄する。製品中の乾燥分の濃度は約18%である。
り、洗浄した酵母細胞壁ポリマーを、水溶性アルデヒド
溶液を用いて架橋することよりなる。この反応は、アル
デヒドのカルボニル基と酵母細胞壁ポリマーに存在する
アミノ基との間で起こる。このステップを採用すること
により、処理酵母調剤による金属イオンの吸着が、相当
増大されることが判った。処理酵母調剤をさらに水で洗
浄する。製品中の乾燥分の濃度は約18%である。
【0023】第3ステップでは、酵母調剤を、金属イオ
ンを含有する種の吸着に使用する。高温でも低温でも、
重大な変化は認められなかったが、このステップは通
常、常温で実施する。吸着を実施するpHとしては、高
pHでも、低pHでもよいが、最も好ましいpHは、
4.0〜7.0の範囲である。金属イオンに対する吸着
力は、特定の金属によって変わるが、使用する乾燥酵母
調剤1g当たり0.5ミリモルのオーダーである。流出
液中の金属イオン濃度が高ければ、酵母調剤の単位重量
当たりの吸着は増大する。しかしながら、2つまたはそ
れ以上の金属の混合物が存在する時には、各金属に対す
る吸着効率は異なる。
ンを含有する種の吸着に使用する。高温でも低温でも、
重大な変化は認められなかったが、このステップは通
常、常温で実施する。吸着を実施するpHとしては、高
pHでも、低pHでもよいが、最も好ましいpHは、
4.0〜7.0の範囲である。金属イオンに対する吸着
力は、特定の金属によって変わるが、使用する乾燥酵母
調剤1g当たり0.5ミリモルのオーダーである。流出
液中の金属イオン濃度が高ければ、酵母調剤の単位重量
当たりの吸着は増大する。しかしながら、2つまたはそ
れ以上の金属の混合物が存在する時には、各金属に対す
る吸着効率は異なる。
【0024】最後のステップでは、金属イオンを含有す
る種との仕込酵母調剤を分離する。回収または再生が経
済的に可能である場合には、仕込酵母調剤を、塩酸や硫
酸のような酸性溶液、またはエチレンジアミン四酢酸の
ようなキレート溶液で処理する。これにより、金属は、
塩として放出され、一方、再生酵母は、別の吸着段階に
用いることができる。種々の金属イオンの吸着効率と、
それに対応する仕込酵母調剤からの放出には、差が認め
られる。
る種との仕込酵母調剤を分離する。回収または再生が経
済的に可能である場合には、仕込酵母調剤を、塩酸や硫
酸のような酸性溶液、またはエチレンジアミン四酢酸の
ようなキレート溶液で処理する。これにより、金属は、
塩として放出され、一方、再生酵母は、別の吸着段階に
用いることができる。種々の金属イオンの吸着効率と、
それに対応する仕込酵母調剤からの放出には、差が認め
られる。
【0025】酵母調剤の吸着力は、公知の吸着剤のそれ
よりもはるかに高い。例えば、鉛100ppmを含有す
る流出液1000mlからは、同じ実験条件で、グルタ
ルアルデヒドで処理した酵母細胞壁は、活性炭のものよ
りも少なくとも8倍の吸着力を有していた。
よりもはるかに高い。例えば、鉛100ppmを含有す
る流出液1000mlからは、同じ実験条件で、グルタ
ルアルデヒドで処理した酵母細胞壁は、活性炭のものよ
りも少なくとも8倍の吸着力を有していた。
【0026】カラムで実施する連続吸着の場合、酵母調
剤を、共有結合によって多孔質ガラス、精製砂やポリマ
ーに固定する。吸着後、酸性溶液またはキレート溶液
を、カラムを通してろ過し、さらに別の吸着段階に用い
ることができる。
剤を、共有結合によって多孔質ガラス、精製砂やポリマ
ーに固定する。吸着後、酸性溶液またはキレート溶液
を、カラムを通してろ過し、さらに別の吸着段階に用い
ることができる。
【0027】硝酸塩や硫酸塩のような金属カチオンと結
合したアニオンは、金属イオンの吸着を妨害しないこと
が判った。これは、広い範囲の流出液に適用できるの
で、本方法のもう1つの利点である。
合したアニオンは、金属イオンの吸着を妨害しないこと
が判った。これは、広い範囲の流出液に適用できるの
で、本方法のもう1つの利点である。
【0028】金属イオンの吸着に生体微生物を用いる公
知の方法に比較して、非生体酵母調剤を採用する提案プ
ロセスでは、媒体に何ら栄養分を加える必要はなく、処
理すべき流出液は、生体組織にとって有毒な、非常に高
レベルの金属イオンを含有することができる。さらに、
金属イオンが表面に結合されているため、鉱酸またはキ
レート溶液を用いて、これらの放出を容易に達成するこ
とができる。
知の方法に比較して、非生体酵母調剤を採用する提案プ
ロセスでは、媒体に何ら栄養分を加える必要はなく、処
理すべき流出液は、生体組織にとって有毒な、非常に高
レベルの金属イオンを含有することができる。さらに、
金属イオンが表面に結合されているため、鉱酸またはキ
レート溶液を用いて、これらの放出を容易に達成するこ
とができる。
【0029】
【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。し
かながら、これら実施例は本発明のより良い理解の目的
のためにのみ示すものであって、本発明の範囲はこれら
に限定されるものではない。実施例1 イスラエルのナタンヤ(Natanya)近郊の工場か
ら得た、Saccharomyces uvarum種
に属する使用済み酵母を、脱イオン水で洗浄した(容量
比:酵母/水=1/3)。得られたスラリーを、遠心バ
ケットに導入し、8000×gで約15分間回転した。
酵母を分離し、アセトン50容量%を含有する水溶液で
再び洗浄し、続いて、アセトン30容量%を含有する水
溶液で洗浄した。
かながら、これら実施例は本発明のより良い理解の目的
のためにのみ示すものであって、本発明の範囲はこれら
に限定されるものではない。実施例1 イスラエルのナタンヤ(Natanya)近郊の工場か
ら得た、Saccharomyces uvarum種
に属する使用済み酵母を、脱イオン水で洗浄した(容量
比:酵母/水=1/3)。得られたスラリーを、遠心バ
ケットに導入し、8000×gで約15分間回転した。
酵母を分離し、アセトン50容量%を含有する水溶液で
再び洗浄し、続いて、アセトン30容量%を含有する水
溶液で洗浄した。
【0030】第2段階では、グルタルアルデヒド3容量
%を含有する水溶液を用いて、洗浄酵母のアルデヒド溶
液に対する容量比が1/10の割合で処理した。十分に
混合した後、2.5Nの濃度を持つ水酸化ナトリウム溶
液を加えて、pHを約7に調整した。混合物を、32℃
で一晩撹拌した。安定化された酵母を遠心分離により分
離し、水で数回洗浄し、その後、使用するまで密閉容器
に保存した。
%を含有する水溶液を用いて、洗浄酵母のアルデヒド溶
液に対する容量比が1/10の割合で処理した。十分に
混合した後、2.5Nの濃度を持つ水酸化ナトリウム溶
液を加えて、pHを約7に調整した。混合物を、32℃
で一晩撹拌した。安定化された酵母を遠心分離により分
離し、水で数回洗浄し、その後、使用するまで密閉容器
に保存した。
【0031】110℃で乾燥した後の乾燥分2.75g
に相当する酵母調剤15gを、それぞれ水銀イオンまた
は鉛イオンを含有する溶液5リットルと、室温下、pH
約5.5で20分間混合した。水溶液を遠心分離で除去
した。一方、仕込吸着剤は、乾燥酵母調剤1g当たり水
銀70mgまたは鉛100mgを含有することが判っ
た。吸着操作前後の金属濃度は、原子吸光分光測定によ
り決定した。
に相当する酵母調剤15gを、それぞれ水銀イオンまた
は鉛イオンを含有する溶液5リットルと、室温下、pH
約5.5で20分間混合した。水溶液を遠心分離で除去
した。一方、仕込吸着剤は、乾燥酵母調剤1g当たり水
銀70mgまたは鉛100mgを含有することが判っ
た。吸着操作前後の金属濃度は、原子吸光分光測定によ
り決定した。
【0032】仕込酵母と塩酸溶液とを、水銀の場合には
pH3、鉛の場合にはpH1.0で混合し、それぞれの
金属塩化物を得た。実施例2 仕込吸着剤からの前記金属の回収を、エチレンジアミン
四酢酸1重量%溶液を用いて、2種の金属に対しpH
5.0〜7.0の範囲、溶液の仕込吸着剤に対する容量
比が12/1の割合で実施する以外は、実施例1に記載
した実験を繰り返した。水銀の回収率は60%であり、
一方、鉛の回収率は95%以上であった。 実施例3 安定化された酵母調剤を共有結合した多孔質ガラス玉を
含有するカラムを用いて、連続操作による実験を実施し
た。酵母の安定化は、グルタルアルデヒド(3容量%)
2.0kgと酵母細胞壁1kgとを混合することにより
実施した。
pH3、鉛の場合にはpH1.0で混合し、それぞれの
金属塩化物を得た。実施例2 仕込吸着剤からの前記金属の回収を、エチレンジアミン
四酢酸1重量%溶液を用いて、2種の金属に対しpH
5.0〜7.0の範囲、溶液の仕込吸着剤に対する容量
比が12/1の割合で実施する以外は、実施例1に記載
した実験を繰り返した。水銀の回収率は60%であり、
一方、鉛の回収率は95%以上であった。 実施例3 安定化された酵母調剤を共有結合した多孔質ガラス玉を
含有するカラムを用いて、連続操作による実験を実施し
た。酵母の安定化は、グルタルアルデヒド(3容量%)
2.0kgと酵母細胞壁1kgとを混合することにより
実施した。
【0033】蝙動ポンプを用いて、pH約5.5を有す
る、40ppm〜100ppmの水銀または鉛を含有す
る種々の溶液を、カラム中に通過させた。
る、40ppm〜100ppmの水銀または鉛を含有す
る種々の溶液を、カラム中に通過させた。
【0034】本実験において、各金属への吸着効率は、
回分式での操作実験で観察されたものと同様であること
が判った。
回分式での操作実験で観察されたものと同様であること
が判った。
【0035】仕込酵母からの金属の回収を、カラムの塔
頂から導入される、pHが1.0〜1.5の範囲の塩酸
の希薄溶液を用いて、室温下で実施した。カラムの塔底
では、各金属イオンの比較的濃縮された溶液を得た。実施例4 乾燥酵母調剤0.5gに相当する、実施例1と同じ酵母
3gを、ホルムアルデヒドで処理し、CrO4 2+の形で
クロム100ppmを含有する流出液100mlと混合
した。
頂から導入される、pHが1.0〜1.5の範囲の塩酸
の希薄溶液を用いて、室温下で実施した。カラムの塔底
では、各金属イオンの比較的濃縮された溶液を得た。実施例4 乾燥酵母調剤0.5gに相当する、実施例1と同じ酵母
3gを、ホルムアルデヒドで処理し、CrO4 2+の形で
クロム100ppmを含有する流出液100mlと混合
した。
【0036】塩酸を用いてpHを1.0に調整した後、
混合物を約20分間撹拌し、水溶液を遠心分離によって
除去した。その結果、酵母調剤は、流出液のクロム含有
量を40ppm未満に減じることが判った。実施例5 同量の酵母調剤を用い、銅溶液100ml中に錯体Cu
(NH3 )4 2+の形で存在する銅の吸着を、アンモニア
溶液を用いてpHを約11に調整して行った以外は、実
施例4の実験を繰り返した。
混合物を約20分間撹拌し、水溶液を遠心分離によって
除去した。その結果、酵母調剤は、流出液のクロム含有
量を40ppm未満に減じることが判った。実施例5 同量の酵母調剤を用い、銅溶液100ml中に錯体Cu
(NH3 )4 2+の形で存在する銅の吸着を、アンモニア
溶液を用いてpHを約11に調整して行った以外は、実
施例4の実験を繰り返した。
【0037】その結果、酵母調剤は、銅の濃度を15p
pm未満に減じることが判った。実施例6 金属の回収を、pH1.0の硫酸溶液を用いて行う以外
は、実施例1と同様な方法により実験を行い、流出液か
ら鉛の除去を実施した。
pm未満に減じることが判った。実施例6 金属の回収を、pH1.0の硫酸溶液を用いて行う以外
は、実施例1と同様な方法により実験を行い、流出液か
ら鉛の除去を実施した。
【0038】その結果、金属の回収率は60%であっ
た。
た。
【図1】水洗浄並びにアセトン溶液洗浄によって清浄化
した後の、ビール酵母Saccharomyces u
varum細胞の写真を示す。
した後の、ビール酵母Saccharomyces u
varum細胞の写真を示す。
【図2】洗浄並びにグルタルアルデヒド処理後の、ビー
ル酵母Saccharomyces uvarum細胞
の写真を示す。
ル酵母Saccharomyces uvarum細胞
の写真を示す。
【図3】洗浄並びにホルムアルデヒド処理後の、ビール
酵母Saccharomyces uvarum細胞の
写真を示す。
酵母Saccharomyces uvarum細胞の
写真を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:865) (C12N 1/16 C12R 1:85)
Claims (15)
- 【請求項1】 サッカロマイセス セレビサエ(Sac
charomyces cerevisae)、サッカ
ロマイセス ウバルム(Saccharomyces
uvarum)及びサッカロマイセス リポリチカ(S
accharomyces lipolytica)か
ら選ばれる酵母細胞壁を用いて生物吸着することにより
流出液から金属イオンを含有する種を除去する方法にお
いて:洗浄液、該酵母を水溶性アルデヒドで処理し、そ
して金属イオンを含有する種を吸着した後、仕込酵母調
剤を、該金属イオンを放出する水溶液によってストリッ
プし、その一方、再生酵母調剤をさらに生物吸着操作の
ために再循環することを特徴とする方法。 - 【請求項2】 該水溶性アルデヒドが、グルタルアルデ
ヒド、ホルムアルデヒド及びこれらの混合物から選ばれ
る、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 仕込酵母調剤のストリップに用いる該水
溶液が、塩酸、硫酸、硝酸及びエチレンジアミン四酢酸
から選ばれる、請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】 該金属イオンが、銅、ニッケル、カドミ
ウム、亜鉛、水銀、クロム、鉛、錫、金、銀、アルミニ
ウム、ヒ素及びウランから選ばれる、請求項1〜3に記
載の方法。 - 【請求項5】 金属イオンを含有する該種が、錯体及び
アニオンを含有する、請求項1〜4に記載の方法。 - 【請求項6】 該錯塩及びアニオンが、それぞれCu
(NH3 )4 2+、CrO4 2-及びAsO4 3-から選ばれ
る、請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 生物吸着を1.0〜13.0の範囲のp
Hで行う、請求項1〜6に記載の方法。 - 【請求項8】 生物吸着を4.0〜7.0の範囲のpH
で行う、請求項1〜7に記載の方法。 - 【請求項9】 回分式で行なう、請求項1〜8に記載の
方法。 - 【請求項10】 連続式で行う、請求項1〜8に記載の
方法。 - 【請求項11】 酵母調剤を不活性材料上に固定する、
請求項10に記載の方法。 - 【請求項12】 該不活性材料が多孔質ガラス、精製砂
及びポリマーから選ばれる、請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 吸着に用いた酵母細胞壁の洗浄を、ア
セトンを含有する水溶液を用いて行う、請求項1〜12
に記載の方法。 - 【請求項14】 吸着に用いた酵母細胞壁の洗浄を、ア
ルコールを含有する水溶液を用いて行う、請求項1〜1
2に記載の方法。 - 【請求項15】 請求項1〜14の何れか1項に実質的
に記載されたサッカロマイセス セレビサエ(Sacc
haromyces cerevisae)、サッカロ
マイセス ウバルム(Saccharomyces u
varum)及びサッカロマイセス リポリチカ(Sa
ccharomyces lipolytica)から
選ばれる酵母細胞壁を用いて生物吸着することにより流
出液から金属カチオンを除去する方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IL104,036 | 1992-12-09 | ||
IL10403692A IL104036A (en) | 1992-12-09 | 1992-12-09 | Process for the removal of metallic cations from effluents |
CN94107110A CN1113890A (zh) | 1992-12-09 | 1994-06-14 | 从流出物中去除含有金属离子物质的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07308187A true JPH07308187A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=37075767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5340888A Pending JPH07308187A (ja) | 1992-12-09 | 1993-12-09 | 金属イオンを含有する種の除去方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5538645A (ja) |
EP (1) | EP0601905A1 (ja) |
JP (1) | JPH07308187A (ja) |
CN (1) | CN1113890A (ja) |
CA (1) | CA2110471A1 (ja) |
IL (1) | IL104036A (ja) |
ZA (1) | ZA938768B (ja) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE59603574D1 (de) * | 1995-01-05 | 1999-12-09 | Roland Krahn | Biotechnologische sanierung von schwermetallhaltigen böden und wässern |
KR0150855B1 (ko) * | 1995-10-20 | 1998-08-17 | 강재헌 | 생물자원으로 부터 제조된 중금속 생흡착제 |
IL117080A0 (en) * | 1996-02-08 | 1996-06-18 | R D C Rafael Dev Corp Ltd | Modified biomass for metal adsorption |
KR100332486B1 (ko) * | 1999-05-28 | 2002-04-17 | 대한민국(관리청:특허청장, 승계청:임업연구원장) | 다단식 공기방울 접촉조에 의한 향류 연속식 중금속함유 폐수의 처리방법 |
ES2226515B1 (es) * | 2002-01-24 | 2006-05-16 | Ana Jara Montes | Metodo para la descontaminacion de suelos contaminados con metales pesados mediante el empleo de residuos procedentes de la elaboracion de la cerveza. |
US7479220B2 (en) * | 2004-10-06 | 2009-01-20 | Universidad De Chile | Plant for the removal of metals by biosorption from mining or industrial effluents |
PE20060784A1 (es) * | 2004-10-06 | 2006-08-01 | Univ Chile | Proceso y planta para la remocion de metales de efluentes mineros o industriales por biosorcion |
US7951578B2 (en) * | 2006-07-04 | 2011-05-31 | Universidad De Chile | Bacterial strain for a metal biosorption process |
PT107151B (pt) | 2013-09-11 | 2019-03-22 | Inst Superior Tecnico | Processo de remoção e recuperação de metais pesados de efluentes líquidos |
CN103979749B (zh) * | 2014-06-06 | 2016-05-04 | 福州大学 | 一种去除污水中重金属的处理装置及其处理方法 |
CN104404256B (zh) * | 2014-12-01 | 2016-04-20 | 湖南科技大学 | 一种绿色环保回收废水中银的方法 |
CN106365332B (zh) * | 2016-11-22 | 2019-07-23 | 江苏骏驰环保科技有限公司 | 一种利用氯化钙处理毕赤酵母吸附废水中铑离子的方法 |
CN106495335B (zh) * | 2016-11-22 | 2019-05-17 | 江苏骏驰环保科技有限公司 | 一种利用盐酸处理毕赤酵母吸附废水中铑离子的方法 |
CN110152637A (zh) * | 2018-02-25 | 2019-08-23 | 彭万喜 | 微环境污染治理的消化器再生方法 |
CN116850641A (zh) * | 2023-06-08 | 2023-10-10 | 南京农业大学三亚研究院 | 一种嵌入式超声耦合芹菜细胞壁固定床吸附解吸附分离纯化酚类物质的方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4021368A (en) * | 1973-02-12 | 1977-05-03 | Ceskoslovenska Komise Pro Atomovou Energii Praha | Process of treating mycelia of fungi for retention of metals |
JPS5130390B2 (ja) * | 1973-03-26 | 1976-08-31 | ||
US3944415A (en) * | 1974-08-05 | 1976-03-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Removing heavy metal ions from water |
JPS60133602A (ja) * | 1983-12-22 | 1985-07-16 | 住友化学工業株式会社 | 電解用塩水の精製法 |
US4612247A (en) * | 1984-06-27 | 1986-09-16 | Cape Cod Research, Inc. | Magnetic cellulose-derivative structures |
US4992179A (en) * | 1984-10-17 | 1991-02-12 | Vistatech Partnership, Ltd. | Metal recovery |
JPH02164716A (ja) * | 1988-12-19 | 1990-06-25 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 重金属イオンの分離方法 |
US5055402A (en) * | 1989-01-04 | 1991-10-08 | Bio-Recovery Systems, Inc. | Removal of metal ions with immobilized metal ion-binding microorganisms |
US5084389A (en) * | 1989-08-01 | 1992-01-28 | Her Majesty In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Energy, Mines And Resources Canada | Bioadsorption composition and process for production thereof |
EP0450047A4 (en) * | 1989-10-18 | 1992-06-24 | Us Commerce | Polymer bead containing immobilized metal extractant |
US5211852A (en) * | 1990-12-28 | 1993-05-18 | Martin Marietta Magnesia Specialties Inc. | Process for removal of metal ions from water |
-
1992
- 1992-12-09 IL IL10403692A patent/IL104036A/en not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-11-22 US US08/156,108 patent/US5538645A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-23 ZA ZA938768A patent/ZA938768B/xx unknown
- 1993-11-23 EP EP93402844A patent/EP0601905A1/en not_active Withdrawn
- 1993-12-01 CA CA002110471A patent/CA2110471A1/en not_active Abandoned
- 1993-12-09 JP JP5340888A patent/JPH07308187A/ja active Pending
-
1994
- 1994-06-14 CN CN94107110A patent/CN1113890A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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EP0601905A1 (en) | 1994-06-15 |
IL104036A (en) | 1995-12-08 |
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ZA938768B (en) | 1994-06-30 |
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