(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルギン酸カルシウムの多孔質膜と、該多孔質膜に分散して固定された活性炭とを含む液体処理膜の製造方法であって、
全量に対し、アルギン酸ナトリウム０．５〜２．０質量％と、２００〜２０００の範囲の数平均分子量を備えるポリエチレングリコール０．５〜１０質量％と、活性炭０．０１〜１０質量％とを含む水分散液を調製する工程と、
該水分散液を基板上に流延し、乾燥させて乾燥膜を形成する工程と、
該乾燥膜を塩化カルシウム水溶液に接触させることにより、該乾燥膜から該ポリエチレングリコールを除去して多孔質膜を形成する工程とを含むことを特徴とする液体処理膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体処理膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、食品化学、食品工学等の分野において、「動植物に由来する有機物である資源」と定義されるバイオマスの利用が検討されている。
【０００３】
前記バイオマスを利用する液体処理膜として、例えば、可食性バイオマス由来の多糖類であるアルギン酸カルシウムゲルに無機イオン交換体を担持させたものが知られている（
例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記液体処理膜は、前記無機イオン交換体としてのタングストリン酸アンモニウム又は、ヘキサシアノ鉄（ＩＩ）酸銅（ＩＩ）カリウムの粉末をアルギン酸ナトリウム溶液中に分散させて調製したスラリーを成膜化したのちカルシウム塩と接触させることにより、アルギン酸カルシウムゲルの担体内に該無機イオン交換体を分散、担持させることにより製造される。
【０００５】
前記特許文献１記載の液体処理膜によれば、資源回収、廃水処理、分析化学等の分野において種々の成分が共存する被処理溶液中から微量に溶存するセシウムを選択的かつ効率的に分離・回収するために使用できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１１６４３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の液体処理膜は、セシウムという特定の物質を前記無機イオンに吸着して分離・回収するという作用効果を奏するのみであり、セシウム以外の物質を吸着したり、被処理溶液に含まれる不溶態の粗大物や微粒子を濾過により分離することができないという不都合がある。また、前記アルギン酸カルシウムゲルは、溶態の物質を吸着する吸着体を担持させようとする場合、該吸着体を大量に担持することが難しいという不都合がある。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる不都合を解消して、被処理溶液に含まれる溶態の物質の吸着と、不溶態の粗大物や微粒子の濾過とを同時に行うことができ、該溶態の物質を吸着することができる吸着剤の担持量を増加させることができる液体処理膜の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するために、本発明の液体処理膜の製造方法は、アルギン酸カルシウムの多孔質膜と、該多孔質膜に分散して固定された活性炭とを含む液体処理膜の製造方法であって、全量に対し、アルギン酸ナトリウム０．５〜２．０質量％と、２００〜２０００の範囲の数平均分子量を備えるポリエチレングリコール０．５〜１０質量％と、活性炭０．０１〜１０質量％とを含む水分散液を調製する工程と、該水分散液を基板上に流延し、乾燥させて乾燥膜を形成する工程と、該乾燥膜を塩化カルシウムの水溶液に接触させることにより、該乾燥膜から該ポリエチレングリコールを除去して多孔質膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の液体処理膜の製造方法では、まず、前記アルギン酸ナトリウムと、前記ポリエチレングリコールと、前記活性炭とを含む水分散液を調製する。このとき、前記水分散液は、その全量に対し、前記アルギン酸ナトリウム０．５〜２．０質量％と、前記ポリエチレングリコール０．５〜１０質量％と、活性炭０．０１〜１０質量％とを含むものとする。
【００１１】
次に、前記水分散液を基板上に流延し、乾燥させることにより乾燥膜を形成する。前記基板としては，例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等を用いることができる。また、前記乾燥は、例えば、２５〜６０℃の温度で１２〜４０時間行うことができる。
【００１２】
次に、前記乾燥膜を塩化カルシウム水溶液に接触させる。このようにすると、前記乾燥膜に含まれる前記アルギン酸ナトリウムがカルシウムイオンと架橋反応を起こし、三次元網目構造を備えるゲルを形成すると同時に、前記ポリエチレングリコールが除去され、多孔質膜が形成される。また、前記多孔質膜には、吸着剤として前記活性炭が分散して固定されている。
【００１３】
この結果、アルギン酸カルシウムの多孔質膜と、該多孔質膜に分散して固定された活性炭とを含む液体処理膜を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００１５】
本実施形態の液体処理膜は、全量に対し、アルギン酸ナトリウム０．５〜２．０質量％と、２００〜２０００の範囲の数平均分子量を備えるポリエチレングリコール０．５〜１０質量％と、活性炭０．０１〜１０質量％とを含む水分散液を調製する工程と、該水分散液を基板上に流延し、乾燥させて乾燥膜を形成する工程と、該乾燥膜をカルシウム水溶液に接触させて、該乾燥膜から該ポリエチレングリコールを除去する工程とを含む製造方法により製造することができる。
【００１６】
本実施形態の液体処理膜の製造方法では、まず、前記アルギン酸ナトリウムと、前記ポリエチレングリコールと、前記活性炭とを含む水分散液を調製する。このとき、前記水分散液は、その全量に対し、前記アルギン酸ナトリウム０．５〜２．０質量％と、前記ポリエチレングリコール０．５〜１０質量％と、活性炭０．０１〜１０質量％とを含むものとする。
【００１７】
次に、前記水分散液をポリエチレン、ポリプロピレン等の基板上に流延し、２５〜６０℃の温度で１２〜４０時間乾燥させることにより乾燥膜を形成する。
【００１８】
次に、前記乾燥膜を塩化カルシウム水溶液に接触させることにより、前記アルギン酸ナトリウムとカルシウムイオンとの架橋反応により三次元網目構造を備えるゲルを形成すると同時に、前記ポリエチレングリコールが除去され、前記活性炭が分散して固定されている多孔質膜が形成される。
【００１９】
この結果、アルギン酸カルシウムの多孔質膜と、該多孔質膜に分散して固定された活性炭とを含む液体処理膜を得ることができる。前記液体処理膜は、例えば、絶乾時の質量に対して、０．９〜９１質量％の前記活性炭を含んでいる。
【００２０】
本実施形態の液体処理膜によれば、前記アルギン酸カルシウムの多孔質膜により、被処理溶液に含まれる不溶態の粗大物や微粒子を濾過することにより、該被処理溶液から除去することができる。また、前記アルギン酸カルシウムの多孔質膜に分散して固定されている前記活性炭により、前記濾過と同時に、被処理溶液に含まれる溶態の物質を吸着することにより、該被処理溶液から除去することができる。
【００２１】
さらに、本実施形態の液体処理膜によれば、前記アルギン酸カルシウムに前記活性炭が分散して固定されていることにより、前記アルギン酸カルシウムを多孔質膜としない場合に比較して、該活性炭を大量に担持することができる。
【００２２】
本実施形態の液体処理膜において、前記多孔質膜は、前記被処理溶液に含まれる不溶態の粗大物や微粒子を濾過し、前記活性炭を担持するために、絶乾時の質量に対する含水時の質量で表される乾量基準含水率（含水時質量／絶乾時質量）が１５０〜３１０質量％の範囲にあることが好ましい。尚、本明細書において、前記乾量基準含水率は、前記多孔質膜の多孔性を示す指標であり、本実施形態の液体処理膜は、乾量基準含水率が前記範囲にあることにより、前記被処理溶液に含まれる不溶態の粗大物や微粒子を濾過することができ、同時に前記活性炭により、該被処理溶液に含まれる溶態の物質を吸着することができる。
【００２３】
前記被処理溶液としては、食品の分離精製プロセスにおける各種溶液、上水、工業用水、下水等を挙げることができる。
【００２４】
前記食品の分離精製プロセスでは、細菌、ウィルス、プリオン蛋白等の有害微生物による危害、化学物質による危害、動物毒による危害が懸念される。ここで、前記有害微生物はμｍ乃至ｎｍオーダーの粒子又はその集合体として存在しており、化学物質又は動物毒は溶態の物質又は微少な油滴状であったり、物質表面に吸着される等の形で溶液中に分散している。
【００２５】
そこで、本実施形態の液体処理膜は、前記活性炭を選択することにより、前記有害微生物や物質表面に吸着されている化学物質又は動物毒を濾過により除去することができ、前記溶態の物質又は微少な油滴状で分散されている化学物質又は動物毒を前記吸着剤に吸着することにより除去することができる。
【００２６】
また、本実施形態の液体処理膜によれば、前記食品が清酒等の酒類飲料である場合には、醸造時に発生する浮遊物を濾過により除去することができ、液を着色している物質を前記吸着剤に吸着することにより除去し、液色を制御することができる。
【００２７】
また、本実施形態の液体処理膜を構成する前記多孔質膜は、可食性バイオマス由来のアルギン酸カルシウムからなるのでそれ自体可食性であり、人体や食品に対する安全性が高い上、バイオマス資源を有効に利用することができる。また、前記アルギン酸カルシウムの多孔質膜は、生分解性を有するので、廃棄時には燃焼等の環境負荷を伴うことなく、容易に体積を減少させることができる。
【００２８】
次に、本発明の実施例を示す。
【実施例】
【００２９】
〔実施例１〕
本実施例では、まず、１．０質量％アルギン酸ナトリウム水溶液１９．７ｇに対し、数平均分子量１０００のポリエチレングリコール０．１ｇ、平均粒子径２０μｍの粉末状吸着剤（活性炭）０．２ｇを添加し、撹拌及び超音波照射により均一に分散させて、水分散液を調製した。
【００３０】
次に、本実施例で得られた前記分散液をポリプロピレン製容器に２ｇ流延し、室温（２５℃）で４０時間乾燥させ、乾燥膜を形成した。
【００３１】
次に、前記乾燥膜を前記ポリプロピレン製容器から剥離し、１質量％塩化カルシウム水溶液中に浸漬し、架橋反応をさせることにより、本実施例の液体処理膜を得た。本実施例で得られた液体処理膜は、軟質でありながら高強度のアルギン酸カルシウム多孔質膜に、前記粉末状吸着剤が分散されて固定されている。
【００３２】
尚、本実施例では、前記水分散液に用いる前記ポリエチレングリコールの質量は、０．００２〜２．０ｇの間で任意に変量することができ、前記粉末状吸着剤の質量は、０．０２〜２．０ｇの間で任意に変量することができる。このとき、１．０質量％アルギン酸ナトリウム水溶液の質量は、２０．０ｇから前記ポリエチレングリコールの質量及び前記粉末状吸着剤の質量を減じた量とする。
【００３３】
また、前記塩化カルシウム水溶液の濃度は、１質量％から飽和濃度までの間で任意に変量することができる。
【００３４】
次に、本実施例で得られた液体処理膜をメンブランフィルター用フィルターホルダに取り付け、該フィルターホルダの一方の側から被処理液をマグネットポンプで加圧して流入させ、他方の側から流出させて、該液体処理膜の性能を評価した。
【００３５】
前記被処理液は、溶態の物質のモデルとしてメチレンブルーを１×１０-５モル／Ｌ、不溶態の物質のモデルとして粒子径０．０１〜１μｍの紺青顔料（プルシアンブルー）を１００ｍｇ／Ｌ含んでいる。
【００３６】
このとき、前記フィルターホルダの他方の側から流出した前記被処理液は、メチレンブルーを４．５×１０−８モル／Ｌ、紺青顔料を０．０８ｍｇ／Ｌを含んでおり、メチレンブルーの９９質量％以上、紺青顔料の９９質量％以上が除去されていた。