生物膜迅速形成機能をもつ炭素材料の創製

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1.炭素繊維への微生物大量固着因子の解明廃水処理用の活性汚泥中へ炭素繊維および他の繊維を配置し、固着状況を観察した。微生物の固着量は、化学繊維や天然繊維よりも炭素繊維の場合が大であった。また、炭素繊維の種類では、高強度品の方が、高弾性率品よりも微生物の固着量は大であった。炭素繊維の表面に塗布されているサイジング剤の除去などによっても、固着量は著しく増大した。さらに、曝気量および曝気時間など諸因子の相互関係を明らかにした。炭素繊維への微生物固着現象は、短時間で大量に進行することがわかった。また、固着した微生物は、水中から引き上げても剥落することはなく強固であった。この点は、これまで接触材として使用されている他の素材にはない性質であった。炭素繊維に汚泥が固着することは、次の要因によると考えている。(1)炭素繊維に微生物の呼び込み作用があること。(2)炭素繊維に固着した菌類は、栄養分と酸素の供給によって著しく増殖すること。(3)炭素繊維表面に粘着性物質が早期に生成し、それによって微生物を固定すること。(4)微生物が炭素繊維ストランドを解繊し、炭素繊維の高表面積を活用すること。(5)炭素繊維ストランド間の容積(空隙)は、可変であり、サブサブミクロンからmmオーダーまでの菌や微生物の固定場所となるので、種々の微生物群を固着できること。2.炭素繊維による水質浄化河川水や池沼水中に炭素繊維を配置する方法で水質浄化を検討し、透視度、生物化学的酸素消費量、アンモニア型窒素量およびリン酸型リン量は、いずれも短時間で低くなった。この場合の曝気量、炭素繊維の種類、表面処理の有無などが水質改善に与える影響などを検討した。炭素繊維による水質浄化は、(1)炭素繊維のゆらぎによって、活性種のみが固定され、水質浄化能力を持続すること、(2)ゆらゆら揺れる炭素繊維に作られた汚泥集合体の外側と内側中心部とでは、酸素濃度がことなり好気性菌も嫌気性菌も固着することなどに可能となった。炭素繊維は、生物親和性が高く、自然環境に逆行しない材料であるとともに、微生物付着担体としても、接触材としても効果は高いことがわかった。