(57)【要約】  廃液から金属シアン化物錯体を除去および回収するプロセスが開示される。このプロセスは、アルカリ性の培地で集積培養技術によって、イカダモの種を分離する工程を含む。このプロセスはさらに、分離後、所定のｐＨおよび所定の温度を含む所定の条件で、廃液にイカダモの種を放出する工程を含む。所定の条件で廃液に放出されたイカダモの種は、廃液に存在する金属シアン化物のシアン化物部分を分解し、金属イオンを放出し、廃液中に存在するシアン化物または金属シアン化物錯体からの炭素と窒素を利用し、溶液からの金属イオンの第１の画分を蓄積し、金属イオンの第二の画分を微細藻類の細胞に生体吸着させる。それにより、廃液からシアン化物と金属の両方を除去している。金属シアン化物錯体は、シアン化銅およびシアン化亜鉛のうちの少なくとも１つを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃液から金属シアン化物錯体を除去および回収するプロセスであって、
集積培養技術によって、イカダモの種を分離する工程と、
分離された後、所定のｐＨおよび所定の温度を含む所定の条件で、前記廃液に前記イカダモの種を放出する工程と、を含み、
前記所定の条件で前記廃液に放出された前記イカダモの種は、
前記廃液中に存在する金属シアン化物のシアン化物部分を分解し、金属イオンを放出し、
前記廃液中に存在するシアン化物または前記金属シアン化物錯体からの炭素と窒素を利用し、
溶液から前記金属イオンの第１の画分を蓄積し、
前記金属イオンの第２画分を微細藻類の細胞にバイオ吸着させ、それにより、前記廃液から前記シアン化物と金属の両方を除去することを特徴とする、廃液から金属シアン化物錯体を除去および回収するプロセス。
【請求項２】
前記金属シアン化物錯体は、シアン化銅およびシアン化亜鉛のうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記集積培養技術によって前記イカダモの種を分離する工程は、アルカリ性の条件で実行される請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記微細藻類の前記イカダモの種の前記細胞は、銅イオンの蓄積と収着の両方を発揮する請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記所定のｐＨは、４〜１０の範囲にある請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記所定の温度は、２５℃〜４５℃の範囲である請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記溶液からの前記金属イオンの前記第１の画分の蓄積は、６０％〜７０％の範囲である請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
前記溶液からの前記金属イオンの前記第２の画分の蓄積は、３０％〜４０％の範囲である請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記イカダモの種は、セネデスムスビジュガタスである請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記金属イオンを有する前記微細藻類の前記細胞は、前記微細藻類の前記細胞から前記金属の分離を促進する水溶液にさらに移される請求項１に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する出願と優先権に関する相互参照
本件出願は、２０１７年３月３に出願されたインド国仮特許出願第２０１７２１００７６６３号の優先権を主張する、２０１８年３月１に出願された仮出願後の完全なインド国特許出願第２０１７２１００７６６３号の優先権を主張する。
本発明は、一般に、産業廃棄物の処理の分野に関する。より詳細には、本発明は、微細藻類を使用して、産業廃棄物からシアン化銅錯体を除去および回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業および商業の大きな成長により、世界は、種々の製品の製造／生産のために展開されている種々の産業の数の大幅な増加に直面している。製品の製造には、様々な種類の材料を採用する必要がある。これらの材料は、周囲の環境に排出物として排出されている。周囲の環境の人間および動植物への被害を防ぐために、産業廃棄物は、環境に排出される前に、処理されなければならない。したがって、より効果的かつ効率的な産業廃棄物の管理が望まれている。これは、産業廃棄物が無計画に管理された場合、多様な産業から発生する、有害で有毒な廃水に起因する環境汚染が、あらゆる種類の生活に深刻な影響をもたらす可能性があるからである。
【０００３】
産業プロセスから発生する有毒化学物質は、シアン化物および／またはシアン化物の金属錯体（Ｃｕ、Ｚｎなど）を含む。シアン化物および／またはシアン化物の金属錯体は、生細胞の敏感な酵素シトクロムオキシダーゼを阻害する。シアン化物は本来有毒であるが、シアン化物は、いくつかの産業プロセスの多くの用途（特に限定されないが、鉱業、電気めっき、プリント回路基板の製造、宝石ユニット、自動車を含む）に利用される。これらの産業はさらに、廃液を生む大量の遊離シアン化物および金属シアン化物をさらに生成する。
【０００４】
シアン化物は、有害で毒性があるため、米国の機関であるＵＳ ＥＰＡによって、優先的な環境汚染物質としてリストされている。これに加えて、世界中の種々の他の法定機関が、産業廃棄物の排出またはリサイクルの前に、産業廃棄物からシアン化物および金属シアン化物を完全に除去するための厳しい規制を採用している。
【０００５】
既存の技術では、いくつかの物理的および／または化学的プロセスが、シアン化物含有廃液を管理するために提案されてきた。しかし、これらの既存のプロセスは、費用対効果、有効性、特別な機器の必要性およびそのメンテナンスなどの問題に苦しんでいる。したがって、気候変動への同時適応とともに、廃棄物処理地域のパラダイムシフトを行うために、代替案を開発する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
最近では、生物学的技術の使用は、いくつかの利点があるため、物理学的および／または化学的プロセスの効果的な代替手段と見なされている。しかしながら、ほとんどの生物学的方法は、細菌または真菌のいずれかを使用する。これらの生命体は、温室効果ガス（ＧＨＧ）の排出につながる処理プロセス中に、栄養素を必要とし、二酸化炭素を放出する。したがって、環境浄化と安全のために、シアン化物含有廃液を管理するために、代替の持続可能な戦略を探求する必要性が長く存在している。
【０００７】
本プロセスおよびプロセスを実施するための関連する装置／コンポーネントを説明する前に、本開示は、説明した特定のプロセスまたは方法、装置、およびそれらの配置に限定されず、複数の可能な実施形態があり得ることを理解されたい。これは、本開示では明示的に示されていないが、本発明の範囲内で実施可能である。また、説明で使用される用語は、特定のバージョンまたは実施形態を説明することのみを目的としており、本出願の範囲を限定することを意図するものではないことも理解されたい。この概要は、発明の本質的な特徴を特定することも、発明の範囲を検出または限定することを目的とするものでもない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の実施形態によれば、廃液（effluents）から金属シアン化物錯体を除去および回収するプロセスが開示される。このプロセスは、アルカリ培地で集積培養技術によって、イカダモ（Scenedesmus）の種を分離する工程を含む。このプロセスは、単離された後、所定の条件（所定のｐＨおよび所定の温度を含む）で廃液中にイカダモの種を放出する工程をさらに含む。所定の条件で廃液に放出されるイカダモの種は、廃液に存在する金属シアン化物のシアン化物部分を分解し、金属イオンを放出する。所定の条件で廃液に放出されるイカダモの種は、廃液に存在するシアン化物または金属シアン化物錯体からの炭素と窒素を利用する。所定の条件で廃液中に放出されたイカダモの種は、溶液から金属イオンの第１の画分を蓄積する。所定の条件で廃液中に放出されたイカダモの種は、金属イオンの第２の画分を微細藻類（microalgae）の細胞にさらに生体吸着させる。それにより、廃液からシアン化物と銅の両方を除去している。
【０００９】
添付の図面を参照して、本発明の詳細な説明が提供される。添付の図面中の各参照番号の左端の数字は、その参照番号が最初に現れる図番号を表している。各図面において、同様の特徴およびコンポーネントには、同じ参照番号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態による、微細藻類を使用した金属シアン化物錯体の除去および回収のプロセスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、全ての特徴が説明された本発明のいくつかの実施形態が詳細に説明される。以下、用語「構成する（comprising）」、「有する（having）」、「含む（containing）」、「備える（including）」およびそれらの他の形式は、同等な意味であり、これらの文言のいずれか１つに続く事項または複数の事項のオープンなリストであり、そのような事項に限定されるような排他的でクローズドなリストであるような意味ではなく、また、列挙された事項のみに限定されるという意味ではない。
【００１２】
また、単数形「a」、「an」、および「the」には、文脈からそうでないことが明確に示されていない限り、複数形の意味を含むことにも注意する必要がある。本開示の実施形態の実施または試験において、本明細書に記載されているものと類似または同等の任意の方法を使用することができるが、例示的な方法について説明する。開示された実施形態は、本開示の単なる例示であり、様々な形態で具現化される。
【００１３】
実施形態に対する様々な修正が当業者には容易に明らかであり、本明細書の一般的な原理は他の実施形態に適用することができる。しかしながら、当業者は、本開示が図示の実施形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に記載の原理および特徴と一致する最も広い範囲を与えられることを容易に認識する。
【００１４】
本開示は、微細藻類を使用する金属シアン化物錯体の除去および回収のためのプロセスを記載する。自然界で光合成している微細藻類は、より少ない栄養素を利用する可能性と、エネルギー保存の利点と、二酸化炭素を吸収することによると地球温暖化の緩和という利点を有する。金属錯体中の金属は、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）などの少なくとも１つである。微細藻類は、イカダモ種（Scenedesmus species）を含む。
【００１５】
ここで、図１を参照すると、本発明の一実施形態による、微細藻類を使用した金属シアン化物錯体の除去および回収のプロセスが示される。
【００１６】
図１に示すように、ステップ１０１で、産業からのシアン化銅を含む金属シアン化物を含む廃液は、運河または大型タンク（水域に放出する前に廃液が処理される）に移される。廃液の収集は、社内でも、産業から離れた場所（たとえば、倉庫）でもよい。倉庫は、すべての産業からの廃液を受け入れる。そして、シアン化銅を含むより多くの金属シアン化物を得るために、さらに廃液を混合する。
【００１７】
ステップ１０２において、イカダモの種は、集積培養技術によって分離される。一実施形態において、イカダモの種は、セネデスムスビジュガタス（Scenedesmus bijugatus）である。一実施形態では、遊離シアン化物および銅シアン化物（テトラシアノ銅酸塩、すなわちＴＣＣ）の処理プロセスは、微細藻類のイカダモの種を使用して実施される。イカダモの種は、アルカリ性条件下で、集積培養技術により分離される。集積培養は、特定の既知の品質（例えば、シアン化物を含む）を有する人工培地である。この培地は、他の微生物の増殖を抑制しながら、目的のタイプの微生物のみの増殖を促進する。集積培養に必要な微生物源は、環境の様々なセグメント（例えば、土壌サンプル、水サンプルなど）から得られる。したがって、シアン化物および／または金属シアン化物を分解できるイカダモの種は、集積培養技術を使用して分離される。
【００１８】
ステップ１０３で、微細藻類のイカダモの種をさらに廃液に放出する。一実施形態では、廃液は、産業廃棄物である。微細藻類のイカダモの種は、廃液からシアン化物を除去し、溶液の金属シアン化物錯体から金属を回収する。イカダモの種は、金属シアン化物のシアン化物部分を分解する。そしてさらに、金属イオンを廃液中に放出する。イカダモの種は、廃液中に存在するシアン化物または金属シアン化物錯体の炭素と窒素を利用する。イカダモの種は、溶液から金属イオンの第１の画分（fraction）を蓄積する。イカダモの種は、金属イオンの第２の画分を微細藻類の細胞に生物吸着させる。それによって、廃液からシアン化物と金属の両方の除去につながっている。
【００１９】
一実施形態では、シアン化物を除去し、金属シアン化物錯体から金属を回収するステップ１０３の前述のプロセスは、所定の条件で実行される。その条件は、特に限定されないが、ｐＨ、温度、細胞密度などを含む。一実施形態では、これらの条件のそれぞれの異なる組み合わせを試験して、廃液の金属シアン化物錯体からシアン化物および金属の最良の除去／回収をもたらす適切な組み合わせを得る。一実施形態では、プロセスは、４〜１０の所定範囲内のｐＨ値に最適化される。別の実施形態では、プロセスは、２５℃〜４５℃の所定範囲内の温度を維持することにより最適化される。
【００２０】
本開示の実施形態によれば、金属シアン化物錯体は、シアン化銅およびシアン化亜鉛のうちの少なくとも１つを含む。例示的な一実施形態では、金属シアン化物錯体は、シアン化銅を含む。この例示的な実施形態において、イカダモ種は、シアン化銅（ＴＣＣ）のシアン化物部分を分解し、銅イオンを廃液にさらに放出する。この例示的な実施形態では、微細藻類の細胞は、銅イオンの収着と蓄積（accumulation）の両方を可能にする。この例示的な実施形態では、銅イオンは、微細藻類の細胞に部分的に結合する。一方、銅イオンの他の画分（fraction）は、微細藻類バイオマスに蓄積する。
【００２１】
本明細書において、微細藻類は（他の植物のように）光合成プロセスをする能力を有するため、微細藻類は、無機炭素基質を利用することに留意しなければならない。微細藻類の光合成能力により、微細藻類は、二酸化炭素（ＣＯ２）の軽減に適する。微細藻類は、溶液中に存在するシアン化物および／または金属シアン化物錯体の必須栄養素（炭素や窒素など）を消費する。
【００２２】
ＴＣＣの生分解の前述の例示的な実施形態では、イカダモの種は、溶液から除去された全銅イオンの約６５％を蓄積し、さらに、微細藻類の細胞に約３５％の銅イオンを生体吸着する。したがって、シアン化物と銅の両方を溶液から除去／回収することができる。
【００２３】
ステップ１０４で、金属イオンを有する微細藻類（生死を問わない）の細胞は、微細藻類の細胞から金属の分離を促進する水溶液にさらに移される。例えば、ＴＣＣの生分解の前述の例示的な実施形態では、銅イオンを有する微細藻類（生死を問わない）の細胞を水溶液にさらに移す。銅は、微細藻類の細胞から分離される。
【００２４】
特定のケースでは、重金属は貴重であり、有限の資源であることに注意する必要がある。したがって、重金属は、適切な種の形で、そのような微生物（生死を問わない）を使用して回収される。
【００２５】
本開示の実施形態によれば、上記の微細藻類を使用するシアン化銅錯体の除去および回収のためのプロセスは、以下の利点を有する。
・微細藻類は、自然界で光合成するため、少ない栄養素を利用する可能性と、エネルギー節約の利点と、二酸化炭素を吸収することで地球温暖化／気候変動を軽減できるという利点がある。
・金属の回収は、適切な種の形で可能である。
・微細藻類の培養は、細胞内に金属を蓄積するだけでなく、細胞壁に金属をさらに付着するため（つまり、生物学的吸着を使用）、廃液から金属シアン化物を完全に除去できる。
・廃液からの金属シアン化物の完全な除去は、主要な生物学的反応のため、および、シアン化物の自動酸化（非生物学的反応）が最小限またはまったくないため、達成される。
【００２６】
前述の段落の実施形態、実施例および代替物、説明（それらの様々な態様またはそれぞれの個々の特徴のいずれかを含む）は、独立してまたは任意の組み合わせでとられてもよい。一実施形態に関連して説明される特徴は、そのような特徴が適合しない場合を除き、すべての実施形態に適用可能である。
【００２７】
本開示は、その精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の多くの形態で実施することができ、または他の方法で実施することができる。本開示の上記実施形態は、例示目的のみで、詳細に開示される。本開示はそれに限定されず、当業者に知られている多くの変更および修正の余地がある。部品の再配置を含む開示されたシステムのそのようなすべての変形または修正は、本開示の範囲内にあることが理解される。
【００２８】
前述の説明は、限定的な意味ではなく、例示として解釈される。当業者は、特定の修正が本開示の範囲内に含まれることを理解する。
【００２９】
実施は、特徴および／またはプロセスに特定の言語で説明されてきたが、本開示は、説明された特定の特徴またはプロセスに必ずしも限定されないことを理解されたい。むしろ、特定の特徴とプロセスは、微細藻類を使用したシアン化銅錯体の除去と回収の実施例として開示される。
【図１】
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【国際調査報告】
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