(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ジグリシジル化合物と水酸基を有しない第２級アミンを反応させた化合物、及びモノグリシジル化合物と水酸基を有する第２級アミンを反応させた化合物から選ばれる第３級アミノ基含有ジオールに、ポリイソシアネート化合物を該ジオール中の水酸基に対してイソシアネート基が過剰となるようにして反応させてイソシアネート基含有ウレタン樹脂を合成し、さらに該樹脂にエチレン性不飽和基および水酸基を有する化合物を反応させて得られるエチレン性不飽和基含有ウレタン樹脂、
（ｂ）重合開始剤、及び
（ｃ）金属イオンとの接触によりゲル化する能力のある水溶性高分子多糖類
を含んでなる水性液状組成物を金属イオンを含有する水性媒体中にて粒状にゲル化させ、次いで得られた粒状ゲルを光重合及び／又は熱重合して該粒状ゲル中のエチレン性不飽和基を反応させることを特徴とする微生物菌体固定化用粒状成形物の製造方法。
【請求項２】
（ａ）ジグリシジル化合物と水酸基を有しない第２級アミンを反応させた化合物、及びモノグリシジル化合物と水酸基を有する第２級アミンを反応させた化合物から選ばれる第３級アミノ基含有ジオールに、ポリイソシアネート化合物を該ポリイソシアネート化合物中のイソシアネート基に対して該ジオール中の水酸基が過剰となるようにして反応させて水酸基含有ウレタン樹脂を合成し、さらに該樹脂にエチレン性不飽和基およびイソシアネート基を有する化合物を反応させて得られるエチレン性不飽和基含有ウレタン樹脂、
（ｂ）重合開始剤、及び
（ｃ）金属イオンとの接触によりゲル化する能力のある水溶性高分子多糖類
を含んでなる水性液状組成物を金属イオンを含有する水性媒体中にて粒状にゲル化させ、次いで得られた粒状ゲルを光重合及び／又は熱重合して該粒状ゲル中のエチレン性不飽和基を反応させることを特徴とする微生物菌体固定化用粒状成形物の製造方法。
【請求項３】
モノグリシジル化合物がグリシジル基およびエチレン性不飽和基を有する化合物である請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
重合開始剤（ｂ）が光重合開始剤及び／又は酸化剤と還元剤からなるレドックス系熱重合開始剤である請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
重合開始剤（ｂ）がレドックス系熱重合開始剤の酸化剤または還元剤のどちらか一方であり、もう一方を金属イオンを含有する水性媒体中に添加したものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
第３級アミノ基含有ジオールにイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物を反応させるに際し、第３級アミノ基含有ジオールの一部をエーテル結合を有するポリオールで置き換えた請求項１〜５のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物菌体固定化用粒状成形物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微生物の固定化法としては、従来から、包括法、物理吸着法、共有結合法等多くの方法が知られている。これらの方法によって得られる塊状またはシ−ト状の固定化物を微生物反応に使用する場合には、細かく切断したり破砕したりするのが普通である。しかしその場合、固定化物は面同志で密着することが多く、微生物反応の効率が悪くなるなどの欠点がある。このため最近では微生物菌体を粒状成形物として固定化することによって、粒子同志の接触面積を少なくし、粒子を流動しやすくすることによって、微生物反応の効率をアップすることが提案されている（例えば、特公昭６２−１９８３７号公報、特開平１０−２１０９６９号公報参照）。
【０００３】
しかしながら、微生物菌体を固定化する従来の光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を主成分とする粒状成形物は、負の荷電を帯びている微生物菌体、例えばシュードモナス属、パラコッカス属、ニトロソモナス属などの細菌に対する付着性が悪く、十分な生物活性が得られないという問題があり、その改良が望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、微生物菌体を固定化する粒状成形物への菌体付着性を向上させることができる粒状成形物を製造する方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、固定化用粒状担体の構成材料として、第３級アミノ基含有ジオールにポリイソシアネート化合物を反応させ、さらに２個以上のエチレン性不飽和基を導入した新規な親水性ウレタン樹脂を用いることにより、粒状担体への菌体付着性を著しく向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
かくして、本発明に従えば、
（ａ）ジグリシジル化合物と水酸基を有しない第２級アミンを反応させた化合物、及びモノグリシジル化合物と水酸基を有する第２級アミンを反応させた化合物から選ばれる第３級アミノ基含有ジオールに、ポリイソシアネート化合物を該ジオール中の水酸基に対してイソシアネート基が過剰となるようにして反応させてイソシアネート基含有ウレタン樹脂を合成し、さらに該樹脂にエチレン性不飽和基および水酸基を有する化合物を反応させて得られるエチレン性不飽和基含有ウレタン樹脂、
（ｂ）重合開始剤、及び
（ｃ）金属イオンとの接触によりゲル化する能力のある水溶性高分子多糖類
を含んでなる水性液状組成物を金属イオンを含有する水性媒体中にて粒状にゲル化させ、次いで得られた粒状ゲルを光重合及び／又は熱重合して該粒状ゲル中のエチレン性不飽和基を反応させることを特徴とする微生物菌体固定化用粒状成形物の製造方法、及び
（ａ）ジグリシジル化合物と水酸基を有しない第２級アミンを反応させた化合物、及びモノグリシジル化合物と水酸基を有する第２級アミンを反応させた化合物から選ばれる第３級アミノ基含有ジオールに、ポリイソシアネート化合物を該ポリイソシアネート化合物中のイソシアネート基に対して該ジオール中の水酸基が過剰となるようにして反応させて水酸基含有ウレタン樹脂を合成し、さらに該樹脂にエチレン性不飽和基およびイソシアネート基を有する化合物を反応させて得られるエチレン性不飽和基含有ウレタン樹脂、
（ｂ）重合開始剤、及び
（ｃ）金属イオンとの接触によりゲル化する能力のある水溶性高分子多糖類
を含んでなる水性液状組成物を金属イオンを含有する水性媒体中にて粒状にゲル化させ、次いで得られた粒状ゲルを光重合及び／又は熱重合して該粒状ゲル中のエチレン性不飽和基を反応させることを特徴とする微生物菌体固定化用粒状成形物の製造方法が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
【０００８】
本発明の粒状成形物は、親水性ウレタン樹脂（ａ）、重合開始剤（ｂ）及び水溶性高分子多糖類（ｃ）を必須成分として含有する水性液状組成物を、金属イオンを含有する水性媒体中に滴下又は注加してゲル化させ粒状ゲルを作成した後、得られた粒状ゲルを光重合及び／又は熱重合して該粒状ゲル中のエチレン性不飽和基を反応、硬化させることによって製造される。
【０００９】
親水性ウレタン樹脂（ａ）
上記水性液状組成物における（ａ）成分である親水性ウレタン樹脂は、ジグリシジル化合物と水酸基を有しない第２級アミンを反応させた化合物、または、モノグリシジル化合物と水酸基を有する第２級アミンを反応させた化合物である第３級アミノ基含有ジオールに、ポリイソシアネート化合物を反応させ、さらにエチレン性不飽和基および水酸基を有する化合物あるいはエチレン性不飽和基およびイソシアネート基を有する化合物を反応させて得られる。
【００１０】
まず、ジグリシジル化合物と水酸基を有しない第２級アミン、又は、モノグリシジル化合物と水酸基を有する第２級アミンとを従来公知の方法により反応させることにより、第３級アミノ基と水酸基を２個含有した化合物である第３級アミノ基含有ジオールが得られる。
【００１１】
上記ジグリシジル化合物としては、例えば、ジグリシジルエーテル化合物、脂環式ジグリシジル化合物などが挙げられる。ジグリシジルエーテル化合物としては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ等のビスフェノールのジグリシジルエーテル、ダイセル化学工業社製のエポリードＮＴ２１２、同ＮＴ２１４、同ＮＴ２２８、同ＣＤＭ、ナガセ化成工業社製デナコールＥＸ−２０１、同ＥＸ−２１１、同ＥＸ−２１２、同ＥＸ−８１０、同ＥＸ−８１１、同ＥＸ−８５０、同ＥＸ−８５１、同ＥＸ−８２１、同ＥＸ−８３０、同ＥＸ−８３２、同ＥＸ−８４１、同ＥＸ−８６１、同ＥＸ−９１１、同ＥＸ−９４１、同ＥＸ−９２０、同ＥＸ−９２１、同ＥＸ−９３１、同ＥＸ−９９２、同ＥＸ−７０１、同ＥＸ−７２１、同ＥＸ−２０３、同ＥＸ−７１１などが挙げられ、脂環式ジグリシジル化合物としては、例えば、ダイセル化学工業社製のセロキサイド２０２１、同２０８０、同３０００、などを挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。これらは単独もしくは２種以上を併用することができる。
【００１２】
ジグリシジル化合物と反応させる水酸基を有しない第２級アミンとしては、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジアリルアミン、ジ−２−エチルヘキシルアミン、モルホリン、などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらは単独もしくは２種以上を併用することができる。
【００１３】
また、上記モノグリシジル化合物としては、例えば、グリシジルメタクリレート、メチルグリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、スチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、ダイセル化学工業社製のＡＯＥＸ２４、ＡＯＥＸ６８、サイクロマーＭ１００、同Ａ−２００、セロキサイド２０００、ナガセ化成工業社製のデナコールＥＸ−１２１、同ＥＸ−１４５、同ＥＸ−１４６、同ＥＸ−１７１などを挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。これらは単独もしくは２種以上を併用することができる。
【００１４】
モノグリシジル化合物と反応させる水酸基を有する第２級アミンとしては、例えば、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−ｔ−ブチルエタノールアミン、などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらは単独もしくは２種以上を併用することができる。
【００１５】
次に、上記合成によって得られた第３級アミノ基と２個の水酸基を有する化合物の水酸基にポリイソシアネート化合物のイソシアネート基を従来公知の方法によりに反応させてウレタン樹脂を得る。
【００１６】
ここで使用されるポリイソシアネート化合物は、１分子中にイソシアネート基を２個以上含む化合物であり、例えば、トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）、メチルシクロヘキサン−２，４（又は２，６）−ジイソシアネート、１，３−（イソシアネートメチル）シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、フェニルジイソシアネート、ハロゲン化フェニルジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、ブチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、オクタデシレンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート重合体、ジフェニルメタンジイソシアネートの重合体、ヘキサメチレンジイソシアネートの重合体、３−フェニル−２−エチレンジイソシアネート、クメン−２，４−ジイソシアネート、４−メトキシ−１，３−フェニレンジイソシアネート、４−エトキシ−１，３−フェニレンジイソシアネート、２，４’−ジイソシアネートジフェニルエーテル、５，６−ジメチル−１，３−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ジイソシアネートジフェニルエーテル、ベンジジンジイソシアネート、９，１０−アンスラセンジイソシアネート、４，４’−ジイソシアネートベンジル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジイソシアネートジフェニルメタン、２，６−ジメチル−４，４’−ジイソシアネートジフェニル、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ジイソシアネートジフェニル、１，４−アンスラセンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、２，４，６−トリレントリイソシアネート、２，４，４’−トリイソシアネートジフェニルエーテル、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，１０−デカメチレンジイソシアネート、１，３−シクロヘキシレンジイソシアネート、４，４’−メチレン−ビス（シクロヘキシルイソシアネート）などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらは単独もしくは２種以上を併用することができる。
【００１７】
上記第３級アミノ基含有ジオールとポリイソシアネート化合物を反応させ、さらにエチレン性不飽和基を導入することによりエチレン性不飽和基含有ウレタン樹脂（ａ）を合成できる。
【００１８】
第３級アミノ基含有ジオールとポリイソシアネート化合物との反応において該ジオール中の水酸基に対しイソシアネート基過剰でポリイソシアネート化合物を反応させた場合には、得られる樹脂にはイソシアネート基が残存するため、これと、エチレン性不飽和基および水酸基を有する化合物を反応させることによりエチレン性不飽和基を導入したウレタン樹脂を合成できる。また、ポリイソシアネート化合物中のイソシアネート基に対し該ジオール中の水酸基が過剰になるようにしてポリイソシアネート化合物を反応させた場合には、得られる樹脂には水酸基が残存するため、これと、エチレン性不飽和基およびイソシアネート基を有する化合物を反応させることによりエチレン性不飽和基を導入したウレタン樹脂を合成できる。
【００１９】
上記エチレン性不飽和基および水酸基を有する化合物としては、例えば、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、アリルアルコール、ブタンジオールモノアクリレート、ブタンジオールモノメタクリレート、Ｎ−メチロールアクリルアミド、クロチルアルコール、プロピレングリコールモノアクリレートなどがあげられ、さらに、グリシジルアクリレートまたはグリシジルメタクリレートとカルボキシル基含有化合物（例えば、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸など）との付加物、アクリル酸またはメタクリル酸とエポキシ化合物（例えば、エピクロールヒドリンなど）との付加物なども使用することができる。これらは単独であるいは２種以上混合して用いられる。
【００２０】
また、エチレン性不飽和基およびイソシアネート基を有する化合物としては、例えば、イソシアン酸エチルメタクリレート、ジイソシアネート化合物のl個のイソシアネート基に水酸基とエチレン性不飽和基を有する単量体を付加させて得られる付加物（例えば、イソホロンジイソシアネートとヒドロキシエチルメタクリレートとのモノアダクト）等が挙げられる。
【００２１】
上記により得られるウレタン樹脂（ａ）は１分子中に少なくとも平均１．５個、好ましくは２個以上のエチレン性不飽和基を有することが適しており、数平均分子量としては４００〜５０，０００、特に５００〜２０，０００の範囲内が好適である。
【００２２】
また、ウレタン樹脂（ａ）は適度な親水性を有し、水性媒体中に均一に分散するものが適しており、必要に応じてウレタン樹脂（ａ）中にイオン性または非イオン性の親水性基、例えば水酸基、アミノ基、カルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基、エーテル結合等を導入することができるが、中でもエーテル結合を導入することが、微生物菌体の付着性を低下させず好適である。
【００２３】
また、第３級アミノ基含有ジオールとポリイソシアネート化合物を反応させてウレタン樹脂を合成する反応において、第３級アミノ基を含有しないポリオールを第３級アミノ基含有ジオールの替わりに一部使用することができる。
【００２４】
上記ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール（分子量６，０００以下）、トリメチレングリコール、ポリプロピレングリコール（分子量６，０００以下）、テトラメチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、１，２−ブチレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，２−ヘキシレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、１，１０−デカンジオール、シクロヘキサンジオール、２−ブテン−１，４−ジオール、３−シクロヘキセン−１，１−ジメタノール、４−メチル−３−シクロヘキセン−１，１−ジメタノール、３−メチレン−１，５−ペンタンジオール、（２−ヒドロキシエトキシ）−１−プロパノール、４−（２−ヒドロキシエトキシ）−１−ブタノール、５−（２−ヒドロキシエトキシ）−ぺンタノール、３−（２−ヒドロキシプロポキシ）−１−プロパノール、４−（２−ヒドロキシプロポキシ）−１−ブタノール、５−（２−ヒドロキシプロポキシ）−１−ペンタノール、１−（２−ヒドロキシエトキシル）−２−ブタノール、１−（２−ヒドロキシエトキシ）−２−ペンタノール、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロール吉草酸、水素化ビスフエノールＡ、グリセリン、ポリカプロラクトン、１，２，６−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタントリオール、トリスヒドロキシメチルアミノメタン、３−（２−ヒドロキシエトキシ）−１，２−プロパンジオール、３−（２−ヒドロキシプロポキシ）−１，２−プロパンジオール、６−（２−ヒドロキシエトキシ）−１，２−ヘキサンジオール、ペンタエリトリット、ジペンタエリトリット、マニトール、グルコースなどが挙げられるが、中でも親水性、強度などの観点からジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール（分子量６０００以下）などが好適である。
【００２５】
（ｂ）重合開始剤
水性液状組成物における（ｂ）成分である重合開始剤は光重合開始剤及び/又はレドックス系熱重合開始剤が好適に使用できる。
【００２６】
光重合開始剤としては従来から公知のものを特に制限なしに使用することができ、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、１−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、２−メチル−２−モルフォリノ（４−チオメチルフェニル）プロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタノン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイルフェニルエトキシフォスフィンオキサイド、ベンゾフェノン、Ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、ヒドロキシベンゾフェノン、２−イソプロピルチオキサントン、２，４−ジメチルチオキサントン、２，４−ジエチルチオキサントン、２，４−ジクロロチオキサントン、２，４，６−トリス（トリクロロメチル）−Ｓ−トリアジン、２−メチル−４，６−ビス（トリクロロ）−Ｓ−トリアジン、２−（４−メトキシフェニル）−４、６−ビス（トリクロロメチル）−Ｓ−トリアジンなどが挙げられる。
【００２７】
これらの光重合開始剤は単独もしくは２種類以上を混合して使用できる。
【００２８】
また、これらの光重合開始剤による光重合反応を促進させるため、光増感促進剤を光重合開始剤と併用してもよい。併用し得る光増感促進剤としては、例えば、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、４−ジメチルアミノ安息香酸メチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸（２−ジメチルアミノ）エチル、ミヒラーケトン、４，４’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の第３級アミノ基系、トリフェニルホスフィン等のアルキルフォスフィン系、β−チオジグリコール等のチオエーテル系などが挙げられる。これらの光増感促進剤はそれぞれ単独もしくは２種類以上を混合して使用できる。
【００２９】
レドックス系熱重合開始剤としては、従来から公知のものを使用することができ、例えば、−１０℃〜５０℃程度の比較的低温でラジカル重合を行ない得る、酸化剤と還元剤の組み合わせからなる重合開始剤が好適に使用される。
【００３０】
酸化剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、メチルエチルケトンペルオキシド、ジクミルペルオキシド、t−ブチルパ−ベンゾエート、クメンヒドロペルオキシドなどの有機過酸化物類、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸カリウムなどのペルオキソ二硫酸塩、過酸化水素等が挙げられる。
【００３１】
また、還元剤としては、例えば、亜硫酸水素ナトリウムなどの亜硫酸水素類、硫酸第一鉄、塩化第一鉄などの二価の鉄塩類、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、フェニルモルホリンなどのアミン類、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸マンガン、ナフテン酸銅などのナフテン酸金属塩類等を挙げることができる。
【００３２】
レドックス系熱重合開始剤は酸化剤と還元剤とを組み合わせて使用されるが、両者の混合割合はモル比で一般に５：１〜１：５、好適には２．５：１〜１：２．５の範囲内とするのが適当である。また、光重合開始剤とレドックス系重合開始剤を併用することもできる。
【００３３】
（ｃ）水溶性高分子多糖類
本発明において使用する水溶性高分子多糖類は、水溶性であり、かつ水性媒体中で金属イオンと接触したときに水に不溶性または難溶性のゲルに変化する能力のある高分子多糖類であって、一般に約３，０００〜約２，０００，０００の範囲内の数平均分子量を有し、また、金属イオンと接触させる前の水溶性の状態で、通常少なくとも約１０g/l（２５℃）の溶解度を示すものが好適に使用される。
【００３４】
かかる特性を持つ水溶性高分子多糖類の具体例には、アルギン酸のアルカリ金属塩、カラギ−ナン等が包含される。これら水溶性高分子多糖類は、水性媒体中に溶解した状態で、カラギ−ナンの場合は、カリウムイオン、ナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンと接触することによって、また、アルギン酸のアルカリ金属塩の場合は、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン、アルミニウムイオン、セリウムイオン、ニッケルイオン等の多価金属イオンのうちの少なくとも１種の多価金属イオンと接触することによってゲル化しうるものである。ゲル化が起こるアルカリ金属イオンまたは多価金属イオンの濃度は水溶性高分子多糖類の種類等により異なるが、一般には０．０１〜５mol/lの範囲である。これらの水溶性高分子多糖類は単独もしくは２種類以上を混合して使用することができる。
【００３５】
上記ウレタン樹脂（ａ）、重合開始剤（ｂ）及び水溶性高分子多糖類（ｃ）の各成分の相互の使用割合は厳密に制限されるものではなく、各成分の種類等に応じて広範にわたって変えることができるが、一般には、（ａ）成分のウレタン樹脂１００重量部に対し、重合開始剤（ｂ）及び水溶性高分子多糖類（ｃ）の各成分はそれぞれ下記の割合で使用するのが適当である（カッコ内は好適範囲である）。
（ｂ）重合開始剤：０．１〜１０重量部（０．３〜５重量部）
（ｃ）水溶性高分子多糖類：０．５〜１５重量部（１〜８重量部）
本発明によって上記ウレタン樹脂（ａ）、重合開始剤（ｂ）及び水溶性高分子多糖類（ｃ）だけから製造された粒状成形物は、一般に水とほぼ同じ１．００〜１．０３の範囲内の比重を有しているが、顔料、中空粒子等の比重調整材を添加することで所望の比重に調整することができる。比重を高くしたい場合には、ガラスビーズ、タルク、マイカ、バリタ等の比重が１以上の比重調整材を前記ウレタン樹脂（ａ）成分１００重量部に対し０．１〜５０重量部の割合で添加することによって粒状成形物の比重が１．００〜１．２５の範囲になるように調整することができる。また、比重を低くしたい場合には、中空ガラスビーズ、中空セライト、中空ポリマ−等の比重が１以下の比重調整材をウレタン樹脂（ａ）成分１００重量部に対し０．１〜３０重量部の割合で添加することによって粒状成形物の比重が０．９０〜１．００の範囲になるように調整することができる。
【００３６】
以上に述べた（ａ）〜（ｃ）の各成分及び必要に応じて添加される比重調整材は水性媒体中に溶解ないし分散させることにより、水性液状組成物が調製される。この液状組成物の固形分濃度は一般に５〜３０重量％の範囲内が適当である。
【００３７】
なお、重合開始剤としてレドックス系熱重合開始剤を使用する場合は重合開始剤（ｂ）として酸化剤及び還元剤を同時に水性液状組成物中に含有させてもよいが、水性液状組成物中に含有させるものを酸化剤又は還元剤のいずれか一方とし、もう一方を金属イオンを含有する水性媒体中に、例えば０．０５〜５重量％、好ましくは０．１〜２重量％の濃度で含有させるようにしてもよい。
【００３８】
このようにして調製される水性液状組成物は、次いで、前述した如き種類の金属イオンを含有する水性媒体中に滴下するか、又は平均粒子径が５ｍｍ以上の粒状物を得る場合には、該水性媒体表面上に所定の時間連続的に注加して液滴を所望の粒径になるまで生長させた後、その液滴を沈降させることにより、該液状組成物が粒状でゲル化せしめられる。
【００３９】
金属イオンを含有する水性媒体中への水性液状組成物の滴下は、例えば、注射器の先端から該液状組成物を滴下する方法、遠心力を利用して該液状組成物を粒状に飛散させる方法、スプレーノズルの先端から該液状組成物を霧化して粒状とし滴下する方法などの方法により行なうことができる。また、水性液状組成物の水性媒体表面への注加は、所望の孔径のノズル口から細い液流として連続的に供給することによって行うことができる。液滴の大きさは、最終の粒状固定化物に望まれる粒径に応じて自由に変えることができるが、通常、滴下法では、直径が約０．１〜約５ｍｍ、好ましくは約０．５〜約４ｍｍの範囲内の液滴として滴下させるのが、また注加法では、約０．５〜３ｃｍの範囲内の液滴とするのが好都合である。
【００４０】
上記の如くして生成せしめた粒状ゲルは、そのまま水性媒体中に分散させた状態で、或いは水性媒体から分離した後、光重合又は熱重合させることにより、該粒状ゲル中のウレタン樹脂を硬化せしめる。これにより粒状ゲルは水に実質的に不溶性で機械的強度の大きい微生物菌体固定化用粒状成形物を得ることができる。
【００４１】
上記の硬化を光重合によって行う場合、使用しうる活性光線の波長は、該粒状ゲル中に含まれるウレタン樹脂の種類等に応じて異なるが、一般には、約２５０〜約６００ｎｍの範囲内の波長の光を発する光源を照射に使用するのが有利である。そのような光源の例としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、蛍光灯、キセノンランプ、カーボンアーク灯、太陽光等が挙げられる。照射時間は光源の光の強さ、光源からの距離等に応じて変える必要があるが、一般には約０．５〜約１０分間の範囲内とすることができる。
【００４２】
また、ウレタン樹脂の硬化を熱重合によって行う場合、粒状ゲルはレドックス系熱重合開始剤を含有していれば、室温で放置しておくだけでも熱重合が進行して必要な機械的強度が得られるまでに硬化されるが、必要に応じ、加熱硬化させてもよい。硬化温度は一般に０℃〜５０℃、特に２０℃〜４０℃の範囲内が好適である。また、必要な機械的強度を得るためには、少なくとも熱硬化に１０分〜３０分の時間をかけることが望ましい。
【００４３】
このように光重合及び／又は熱重合による硬化処理が終った粒状ゲルは水又は緩衝水溶液で洗浄し、そのまゝあるいは凍結乾燥して保存することができる。
【００４４】
本発明によって製造される微生物菌体固定化用粒状成形物は、表面の構造が特に微生物の付着に適しており、微生物を大量に付着させることができる。該担体に付着させうる微生物は、嫌気性微生物、好気性微生物のどちらでも用いることができ、微生物の種類としては、例えば、アスパルギルス属、ペニシリウム属、フザリウム属などのカビ類、サッカロミセス属、ファフィア属、カンジダ属などの酵母類；ザイモモナス属、シュードモナス属、ニトロソモナス属、ニトロバクター属、パラコッカス属、ビブリオ属、メタノサルシナ属、バチルス属などの細菌類等を挙げることができる。本発明に従って製造される粒状成形物は、就中、シュードモナス属、ニトロモナス属及びパラコッカス属の微生物に対する付着性改良の効果が大きい。
【００４５】
なお、上記した微生物は、ウレタン樹脂の硬化温度が常温のような低温度であれば、予め（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の各成分からなる水性液状物に混合しておいて包括固定化してもよい。
【００４６】
かくして、本発明の固定化用粒状成形物の製造方法によれば、粒状固定化物の強度が大きく、微生物菌体の付着性に優れたものを得ることができる。しかも、本発明の方法により提供される粒状成形物は、バイオリアクター、発酵槽等に応用することも可能である。
【００４７】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。しかし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例において「部」および「％」は重量基準である。
【００４８】
製造例１
４つ口フラスコにトルエン３，０００部、グリシジルメタクリレート１４２部、及びハイドロキノン０．１部を入れて撹拌し、空気を吹き込みながらＮ−メチルエタノールアミン７５部を１１０℃で１時間かけて滴下し、さらに８時間その温度を保持し反応させ、アミン含有ジオールの溶液を得た。さらに空気を吹き込みながらこの溶液にポリエチレングリコール（平均分子量約１，０００）２，０００部及びイソホロンジイソシアネート８８８部を添加して撹拌し、１００℃で８時間保持し反応させイソシアネート基含有ウレタン樹脂を得た。さらにアクリル酸２−ヒドロキシエチル２３２部を反応容器に入れ、空気を吹き込みながら８０℃で３時間反応させ、イソシアネート基の残存がほとんど認められなくなったのを確認した後、脱イオン水５，０００部を添加し、７０℃で反応槽内を真空ポンプで１時間減圧してトルエンを除去し、固形分約４０％のエチレン性不飽和基含有ウレタン樹脂の水溶液（Ａ）を得た。樹脂の数平均分子量は３，３００、エチレン性不飽和基の含有量は１分子当り平均約３個であった。
【００４９】
製造例２
４つ口フラスコにトルエン１，８００部、デナコールＥＸ−８３０（ナガセ化成工業社製、ジグリシジルエーテル化合物）５２０部を入れて撹拌しながら、ジブチルアミン２５８部を１１０℃で１時間かけて滴下し、さらに８時間その温度を保持し反応させ、アミン含有ジオールの溶液を得た。さらにこの溶液にポリエチレングリコール（平均分子量約６００）１，２００部及び２，４−トリレンジイソシアネート３４８部を添加して撹拌し、１００℃で８時間反応させ水酸基含有ウレタン樹脂を得た。さらにイソシアン酸エチルメタクリレート３１０部およびハイドロキノン２部を反応容器に入れ、空気を吹き込みながら８０℃で３時間反応させ、イソシアネート基の残存がほとんど認められなくなったのを確認した後、脱イオン水４，０００部を添加し、７０℃で反応槽内を真空ポンプで１時間減圧してトルエンを除去し、固形分約４０％のエチレン性不飽和基含有ウレタン樹脂の水溶液（Ｂ）を得た。樹脂の数平均分子量は２，６００、エチレン性不飽和基の含有量は１分子当り平均約２個であった。
【００５０】
製造例３
４つ口フラスコにトルエン１，０００部、デナコールＥＸ−１４５（ナガセ化成工業社製、モノグリシジル化合物）１，２１５部を入れて撹拌しながらＮ−メチルエタノールアミン２２５部を１１０℃で１時間かけて滴下し、さらに８時間その温度を保持し反応させ、アミン含有ジオールの溶液を得た。さらにこの溶液にイソホロンジイソシアネート８８８部を添加して撹拌し、１００℃で８時間反応させイソシアネート基含有ウレタン樹脂を得た。さらにアクリル酸２−ヒドロキシエチル２３２部およびハイドロキノン２部を反応容器に入れ、空気を吹き込みながら８０℃で３時間反応させ、イソシアネート基の残存がほとんど認められなくなったのを確認した後、脱イオン水３，９００部を添加し、７０℃で反応槽内を真空ポンプで１時間減圧してトルエンを除去し、固形分約４０％のエチレン性不飽和基含有ウレタン樹脂の水溶液（Ｃ）を得た。樹脂の数平均分子量は２，６００、エチレン性不飽和基の含有量は１分子当り平均約２個であった。
【００５１】
比較製造例１
４つ口フラスコにトルエン７００部、ポリエチレングリコール（平均分子量約２，０００）２，０００部およびイソホロンジイソシアネート４４４部を入れて撹拌し、８０℃で２時間反応させイソシアネート基含有ウレタン樹脂を得た。さらにアクリル酸２−ヒドロキシエチル２３２部およびハイドロキノン２部を反応容器に入れ、空気を吹き込みながら８０℃で３時間反応させ、イソシアネート基の残存がほとんど認められなくなったのを確認した後、脱イオン水４，０００部を添加し、７０℃で反応槽内を真空ポンプで１時間減圧してトルエンを除去し、固形分約４０％のエチレン性不飽和基含有ウレタン樹脂の水溶液（Ｄ）を得た。樹脂の数平均分子量は２，７００、エチレン性不飽和基の含有量は１分子当り平均約２個であった。
【００５２】
比較製造例２
４つ口フラスコにトルエン６００部、ポリエチレングリコール（平均分子量約６００）１，２００部およびイソホロンジイソシアネート６６６部を反応容器にいれ、８０℃で２時間反応させイソシアネート基含有ウレタン樹脂を得た。さらにアクリル酸２−ヒドロキシエチル２３２部およびハイドロキノン２部を反応容器に入れ、空気を吹き込みながら８０℃で３時間反応させ、イソシアネート基の残存がほとんど認められなくなったのを確認した後、脱イオン水３，１００部を添加し、７０℃で反応槽内を真空ポンプで１時間減圧してトルエンを除去し、固形分約４０％のエチレン性不飽和基含有ウレタン樹脂の水溶液（Ｅ）を得た。樹脂の数平均分子量は２，１００、エチレン性不飽和基の含有量は１分子当り平均約２個であった。
【００５３】
実施例１
製造例１のウレタン樹脂の水溶液（Ａ）１００部、ベンゾインイソブチルエーテル２部、蒸留水５０部および２％アルギン酸ナトリウム水溶液１００部をよく混合して得られる水性液状組成物を、５％塩化カルシウム水溶液中に注射器の先端から液面高さ約１０ｃｍより滴下したところ、粒径約２ｍｍの粒状物が得られた。この粒状物を平らなペトリ皿にとり、ペトリ皿の上面および下面から１ｋｗ高圧水銀灯で紫外光線を３０秒照射して粒状成形物を得た。
【００５４】
実施例２
製造例２のウレタン樹脂の水溶液（Ｂ）１００部、ペルオキソ二硫酸アンモニウム１部、亜硫酸水素ナトリウム１部、蒸留水５０部および２％アルギン酸ナトリウム水溶液１００部をよく混合して得られる水性液状組成物を、５％塩化カルシウム水溶液中に注射器の先端から液面高さ約１０ｃｍより滴下したところ、粒径約２ｍｍの粒状物が得られた。この粒状物をそのまま３０℃で３０分放置して粒状成形物を得た。
【００５５】
実施例３
製造例３のウレタン樹脂の水溶液（Ｃ）１００部、ベンゾインイソブチルエーテル２部、ペルオキソ二硫酸アンモニウム１部、亜硫酸水素ナトリウム１部、蒸留水５０部および２％アルギン酸ナトリウム水溶液１００部をよく混合して得られる水性液状組成物を、５％塩化カルシウム水溶液中に注射器の先端から液面高さ約１０ｃｍより滴下したところ、粒径約２ｍｍの粒状物が得られた。この粒状物を平らなペトリ皿にとり、ペトリ皿の上面および下面から１ｋｗ高圧水銀灯で紫外光線を３０秒照射し、さらに３０℃で３０分放置して粒状成形物を得た。
【００５６】
比較例１
実施例１で用いたウレタン樹脂の水溶液（Ａ）の代わりに比較製造例１のウレタン樹脂の水溶液（Ｄ）を使用する以外は実施例１と同様にして粒状成形物を得た。
【００５７】
比較例２
実施例２で用いたウレタン樹脂の水溶液（Ｂ）の代わりに比較製造例２のウレタン樹脂の水溶液（Ｅ）を使用する以外は実施例２と同様にして粒状成形物を得た。
【００５８】
試験方法
上記で得た実施例１〜３及び比較例１、２の粒状成形物をそれぞれ脱窒素菌培養液中に浸漬し、２日間脱窒菌を付着させ、人工排水で３週間馴養した後、バッチ法（担体充填率１０％、３０℃、静置）による３日後の窒素除去率およびＡＴＰ（アデノシントリフォスフェート）法による担体付着菌体量を測定した。その結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
0004430254.tif 000002
【００６０】
【発明の効果】
本発明の製造方法により製造された粒状成形物は、脱窒素菌の付着性が良好であり、窒素除去率が大幅に向上した。