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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023107205
(43)【公開日】2023-08-02
(54)【発明の名称】有機酸の回収方法
(51)【国際特許分類】
B01D 15/00 20060101AFI20230726BHJP
B01J 20/26 20060101ALI20230726BHJP
B01J 20/34 20060101ALI20230726BHJP
C12P 7/40 20060101ALI20230726BHJP
C12P 7/54 20060101ALI20230726BHJP
【ＦＩ】
B01D15/00 K
B01J20/26 G
B01J20/34 G
C12P7/40
C12P7/54
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022200462
(22)【出願日】2022-12-15
(31)【優先権主張番号】P 2022008185
(32)【優先日】2022-01-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度～令和６年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、ＣＯ２有効利用拠点における技術開発「Ｇａｓ－ｔｏ－Ｌｉｐｉｄｓバイオプロセスの開発」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】504136568
【氏名又は名称】国立大学法人広島大学
(74)【代理人】
【識別番号】100095407
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 満
(74)【代理人】
【識別番号】100138955
【弁理士】
【氏名又は名称】末次 渉
(72)【発明者】
【氏名】中島田 豊
(72)【発明者】
【氏名】加藤 淳也
(72)【発明者】
【氏名】後藤 健彦
【テーマコード（参考）】
4B064
4D017
4G066
【Ｆターム（参考）】
4B064AD01
4B064AD04
4B064CE09
4B064DA16
4D017AA03
4D017BA04
4D017CA13
4D017DA01
4D017DB10
4D017EA05
4G066AB05A
4G066AB10A
4G066AB10D
4G066AB21A
4G066AC17B
4G066AC33B
4G066AC35B
4G066BA28
4G066BA36
4G066CA56
4G066DA07
4G066DA20
4G066GA11
(57)【要約】
【課題】有機酸の回収後の溶液の再利用や回収した有機酸の有効利用を容易にし、処理コストの低減が可能な有機酸の回収方法を提供する。
【解決手段】有機酸の回収方法は、有機酸を含有する有機酸含有液から有機酸を回収する有機酸の回収方法であって、有機酸含有液に、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーと重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーとの共重合体である共重合ゲルを介在させて有機酸を吸着させる工程を含む。
【選択図】図１
【解決手段】有機酸の回収方法は、有機酸を含有する有機酸含有液から有機酸を回収する有機酸の回収方法であって、有機酸含有液に、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーと重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーとの共重合体である共重合ゲルを介在させて有機酸を吸着させる工程を含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機酸を含有する有機酸含有液から前記有機酸を回収する有機酸の回収方法であって、
前記有機酸含有液に、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーと重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーとの共重合体である共重合ゲルを介在させて前記有機酸を吸着させる工程を含む、
ことを特徴とする有機酸の回収方法。
前記有機酸含有液に、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーと重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーとの共重合体である共重合ゲルを介在させて前記有機酸を吸着させる工程を含む、
ことを特徴とする有機酸の回収方法。
【請求項2】
前記重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーが式１で表され、
前記重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーが式２で表される、
（式１及び式２中、Ｒ１は置換されていてもよいアルキル基又はフェニル基、Ｒ２はアルキレン基、Ｚは重合性不飽和基、ｎは０以上の整数を表し、式２中、Ｘはハロゲンを表す。）
ことを特徴とする請求項１に記載の有機酸の回収方法。
前記重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーが式２で表される、
【化1】
（式１及び式２中、Ｒ１は置換されていてもよいアルキル基又はフェニル基、Ｒ２はアルキレン基、Ｚは重合性不飽和基、ｎは０以上の整数を表し、式２中、Ｘはハロゲンを表す。）
ことを特徴とする請求項１に記載の有機酸の回収方法。
【請求項3】
前記有機酸を吸着させた前記共重合ゲルを塩化物塩水溶液、硫酸塩水溶液、又は、硝酸塩水溶液に介在させて前記共重合ゲルに吸着している前記有機酸を脱着させる工程を含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の有機酸の回収方法。
ことを特徴とする請求項２に記載の有機酸の回収方法。
【請求項4】
前記有機酸を脱着させた前記共重合ゲルを再利用する、
ことを特徴とする請求項３に記載の有機酸の回収方法。
ことを特徴とする請求項３に記載の有機酸の回収方法。
【請求項5】
有機酸を含有する有機酸含有液から前記有機酸を回収する有機酸の回収方法であって、
前記有機酸含有液に、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーと重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーと重合性不飽和基を有する非極性モノマー又は疎水性モノマーとの共重合体である共重合ゲルを介在させて前記有機酸を吸着させる工程を含む、
ことを特徴とする有機酸の回収方法。
前記有機酸含有液に、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーと重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーと重合性不飽和基を有する非極性モノマー又は疎水性モノマーとの共重合体である共重合ゲルを介在させて前記有機酸を吸着させる工程を含む、
ことを特徴とする有機酸の回収方法。
【請求項6】
前記重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーが式１で表され、
前記重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーが式２で表される、
（式１及び式２中、Ｒ１は置換されていてもよいアルキル基又はフェニル基、Ｒ２はアルキレン基、Ｚは重合性不飽和基、ｎは０以上の整数を表し、式２中、Ｘはハロゲンを表す。）
ことを特徴とする請求項５に記載の有機酸の回収方法。
前記重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーが式２で表される、
【化2】
（式１及び式２中、Ｒ１は置換されていてもよいアルキル基又はフェニル基、Ｒ２はアルキレン基、Ｚは重合性不飽和基、ｎは０以上の整数を表し、式２中、Ｘはハロゲンを表す。）
ことを特徴とする請求項５に記載の有機酸の回収方法。
【請求項7】
前記有機酸を吸着させた前記共重合ゲルを塩化物塩水溶液、硫酸塩水溶液、又は、硝酸塩水溶液に介在させて前記共重合ゲルに吸着している前記有機酸を脱着させる工程を含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の有機酸の回収方法。
ことを特徴とする請求項６に記載の有機酸の回収方法。
【請求項8】
前記有機酸を脱着させた前記共重合ゲルを再利用する、
ことを特徴とする請求項７に記載の有機酸の回収方法。
ことを特徴とする請求項７に記載の有機酸の回収方法。
【請求項9】
有機酸を含有する有機酸含有液から前記有機酸を回収する有機酸の回収方法であって、
前記有機酸含有液に、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーの重合体と重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーの重合体との混合ゲルを介在させて前記有機酸を吸着させる工程を含む、
ことを特徴とする有機酸の回収方法。
前記有機酸含有液に、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーの重合体と重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーの重合体との混合ゲルを介在させて前記有機酸を吸着させる工程を含む、
ことを特徴とする有機酸の回収方法。
【請求項10】
前記重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーが式１で表され、
前記重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーが式２で表される、
（式１及び式２中、Ｒ１は置換されていてもよいアルキル基又はフェニル基、Ｒ２はアルキレン基、Ｚは重合性不飽和基、ｎは０以上の整数を表し、式２中、Ｘはハロゲンを表す。）
ことを特徴とする請求項９に記載の有機酸の回収方法。
前記重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーが式２で表される、
【化3】
（式１及び式２中、Ｒ１は置換されていてもよいアルキル基又はフェニル基、Ｒ２はアルキレン基、Ｚは重合性不飽和基、ｎは０以上の整数を表し、式２中、Ｘはハロゲンを表す。）
ことを特徴とする請求項９に記載の有機酸の回収方法。
【請求項11】
前記有機酸を吸着させた前記混合ゲルを塩化物塩水溶液、硫酸塩水溶液、又は、硝酸塩水溶液に介在させて前記混合ゲルに吸着している前記有機酸を脱着させる工程を含む、
ことを特徴とする請求項１０に記載の有機酸の回収方法。
ことを特徴とする請求項１０に記載の有機酸の回収方法。
【請求項12】
前記有機酸を脱着させた前記混合ゲルを再利用する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の有機酸の回収方法。
ことを特徴とする請求項１１に記載の有機酸の回収方法。
【請求項13】
前記有機酸がカルボキシル基を有する有機酸である、
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機酸の回収方法。
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機酸の回収方法。
【請求項14】
前記有機酸がギ酸、酢酸、プロピオン酸及び酪酸からなる群から選択される１種以上である、
ことを特徴とする請求項１３に記載の有機酸の回収方法。
ことを特徴とする請求項１３に記載の有機酸の回収方法。
【請求項15】
前記有機酸含有液として微生物によって前記有機酸を産生させた培地を用いる、
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機酸の回収方法。
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の有機酸の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機酸の回収方法に関する。
【背景技術】
【0002】
酢酸などの有機酸を水相から回収する方法としては、例えば溶媒抽出による方法がこれまで代表的な技術としてあった（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平０４－１４１２０４号公報
【特許文献2】特開平０２－１１１４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、溶媒抽出による方法は有機溶媒を多量に用いるため、回収後の溶液は再利用が困難であるとともに廃水が増えるため、処理コストが高くなるといった不利な点があった。
【0005】
本発明は上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、有機酸の回収後の溶液の再利用や回収した有機酸の有効利用を容易にし、処理コストの低減が可能な有機酸の回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第１の観点に係る有機酸の回収方法は、
有機酸を含有する有機酸含有液から前記有機酸を回収する有機酸の回収方法であって、
前記有機酸含有液に、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーと重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーとの共重合体である共重合ゲルを介在させて前記有機酸を吸着させる工程を含む、
ことを特徴とする。
有機酸を含有する有機酸含有液から前記有機酸を回収する有機酸の回収方法であって、
前記有機酸含有液に、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーと重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーとの共重合体である共重合ゲルを介在させて前記有機酸を吸着させる工程を含む、
ことを特徴とする。
【0007】
また、前記重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーが式１で表され、
前記重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーが式２で表されることが好ましい。
（式１及び式２中、Ｒ１は置換されていてもよいアルキル基又はフェニル基、Ｒ２はアルキレン基、Ｚは重合性不飽和基、ｎは０以上の整数を表し、式２中、Ｘはハロゲンを表す。）
前記重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーが式２で表されることが好ましい。
【化1】
（式１及び式２中、Ｒ１は置換されていてもよいアルキル基又はフェニル基、Ｒ２はアルキレン基、Ｚは重合性不飽和基、ｎは０以上の整数を表し、式２中、Ｘはハロゲンを表す。）
【0008】
また、前記有機酸を吸着させた前記共重合ゲルを塩化物塩水溶液、硫酸塩水溶液、又は、硝酸塩水溶液に介在させて前記共重合ゲルに吸着している前記有機酸を脱着させる工程を含んでもよい。
【0009】
また、前記有機酸を脱着させた前記共重合ゲルを再利用してもよい。
【0010】
本発明の第２の観点に係る有機酸の回収方法は、
有機酸を含有する有機酸含有液から前記有機酸を回収する有機酸の回収方法であって、
前記有機酸含有液に、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーと重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーと重合性不飽和基を有する非極性モノマー又は疎水性モノマーとの共重合体である共重合ゲルを介在させて前記有機酸を吸着させる工程を含む、
ことを特徴とする。
有機酸を含有する有機酸含有液から前記有機酸を回収する有機酸の回収方法であって、
前記有機酸含有液に、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーと重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーと重合性不飽和基を有する非極性モノマー又は疎水性モノマーとの共重合体である共重合ゲルを介在させて前記有機酸を吸着させる工程を含む、
ことを特徴とする。
【0011】
また、前記重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーが式１で表され、
前記重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーが式２で表されることが好ましい。
（式１及び式２中、Ｒ１は置換されていてもよいアルキル基又はフェニル基、Ｒ２はアルキレン基、Ｚは重合性不飽和基、ｎは０以上の整数を表し、式２中、Ｘはハロゲンを表す。）
前記重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーが式２で表されることが好ましい。
【化2】
（式１及び式２中、Ｒ１は置換されていてもよいアルキル基又はフェニル基、Ｒ２はアルキレン基、Ｚは重合性不飽和基、ｎは０以上の整数を表し、式２中、Ｘはハロゲンを表す。）
【0012】
また、前記有機酸を吸着させた前記共重合ゲルを塩化物塩水溶液、硫酸塩水溶液、又は、硝酸塩水溶液に介在させて前記共重合ゲルに吸着している前記有機酸を脱着させる工程を含んでもよい。
【0013】
また、前記有機酸を脱着させた前記共重合ゲルを再利用してもよい。
【0014】
本発明の第３の観点に係る有機酸の回収方法は、
有機酸を含有する有機酸含有液から前記有機酸を回収する有機酸の回収方法であって、
前記有機酸含有液に、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーの重合体と重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーの重合体との混合ゲルを介在させて前記有機酸を吸着させる工程を含む、
ことを特徴とする。
有機酸を含有する有機酸含有液から前記有機酸を回収する有機酸の回収方法であって、
前記有機酸含有液に、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーの重合体と重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーの重合体との混合ゲルを介在させて前記有機酸を吸着させる工程を含む、
ことを特徴とする。
【0015】
また、前記重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマーが式１で表され、
前記重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーが式２で表されることが好ましい。
（式１及び式２中、Ｒ１は置換されていてもよいアルキル基又はフェニル基、Ｒ２はアルキレン基、Ｚは重合性不飽和基、ｎは０以上の整数を表し、式２中、Ｘはハロゲンを表す。）
前記重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマーが式２で表されることが好ましい。
【化3】
（式１及び式２中、Ｒ１は置換されていてもよいアルキル基又はフェニル基、Ｒ２はアルキレン基、Ｚは重合性不飽和基、ｎは０以上の整数を表し、式２中、Ｘはハロゲンを表す。）
【0016】
また、前記有機酸を吸着させた前記混合ゲルを塩化物塩水溶液、硫酸塩水溶液、又は、硝酸塩水溶液に介在させて前記混合ゲルに吸着している前記有機酸を脱着させる工程を含んでもよい。
【0017】
また、前記有機酸を脱着させた前記混合ゲルを再利用してもよい。
【0018】
また、前記有機酸がカルボキシル基を有する有機酸であることが好ましい。
【0019】
また、前記有機酸がギ酸、酢酸、プロピオン酸及び酪酸からなる群から選択される１種以上であることが好ましい。
【0020】
また、前記有機酸含有液として微生物によって前記有機酸を産生させた培地を用いてもよい。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、有機酸の回収後の溶液の再利用や回収した有機酸の有効利用を容易にし、処理コストの低減が可能な有機酸の回収方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】実験２における酢酸吸着等温線を示すグラフである。
【図2】実験３における酢酸の吸着量を示すグラフである。
【図3】実験４における酢酸の脱着量を示すグラフである。
【図4】実験４における酢酸の脱着量を示すグラフである。
【図5】実験６における酢酸の吸着量を示すグラフである。
【図6】実験７における酢酸の吸着量を示すグラフである。
【図7】実験８における酢酸の吸着量を示すグラフである。
【図8】実験８における酢酸の吸着量を示すグラフである。
【図9】実験９における酢酸の生産量及びフルクトースの消費量を示すグラフである。
【図10】実験１０における膨潤度を示すグラフである。
【図11】実験１０における酢酸吸着量を示すグラフである。
【図12】実験１０における酢酸吸着量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0023】
＜有機酸の回収方法の概要＞
本実施の形態に係る有機酸の回収方法は、有機酸を含有する溶液に後述する共重合ゲル、混合ゲルを介在させ、共重合ゲル、混合ゲルに有機酸を吸着させ、回収する方法である。その共重合ゲル、混合ゲルを塩化物塩水溶液等の脱着液に浸漬することで、共重合ゲル、混合ゲルから有機酸を脱着させることができる。そして、有機酸を脱着させた共重合ゲル、混合ゲルを再利用することができるとともに、分離した有機酸の有効利用、有機酸回収後の溶液の再利用も可能である。
本実施の形態に係る有機酸の回収方法は、有機酸を含有する溶液に後述する共重合ゲル、混合ゲルを介在させ、共重合ゲル、混合ゲルに有機酸を吸着させ、回収する方法である。その共重合ゲル、混合ゲルを塩化物塩水溶液等の脱着液に浸漬することで、共重合ゲル、混合ゲルから有機酸を脱着させることができる。そして、有機酸を脱着させた共重合ゲル、混合ゲルを再利用することができるとともに、分離した有機酸の有効利用、有機酸回収後の溶液の再利用も可能である。
【0024】
＜共重合ゲル＞
用いる共重合ゲルは、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマー（以下、単に第３級窒素原子含有モノマーとも記す）と重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマー（以下、単に第４級窒素原子含有モノマーとも記す）との共重合体を含む。重合性不飽和基は、ラジカル反応性の架橋可能な官能基であれば特に制限されない。
用いる共重合ゲルは、重合性不飽和基を有する第３級窒素原子含有モノマー（以下、単に第３級窒素原子含有モノマーとも記す）と重合性不飽和基を有する第４級窒素原子含有モノマー（以下、単に第４級窒素原子含有モノマーとも記す）との共重合体を含む。重合性不飽和基は、ラジカル反応性の架橋可能な官能基であれば特に制限されない。
【0025】
第３級窒素原子含有モノマーは、化合物内に重合性不飽和基及び第３級窒素原子を有するモノマーであれば制限されない。また、第４級窒素原子含有モノマーについても、化合物内に重合性不飽和基及び第４級窒素原子を有するモノマーであれば制限されない。
【0026】
第３級窒素原子含有モノマー、第４級窒素原子含有モノマーとして、それぞれ式１、式２で表されるモノマーが挙げられる。
【0027】
【化4】
【0028】
式１及び式２中、Ｒ１はそれぞれ独立に置換されていてもよいアルキル基を表し、アルキル基の炭素数は１～１２であることが好ましく、直鎖状、分岐鎖状、環状であってもよい。アルキル基は一部の水素がフェニル基等の置換基のほか、後述の重合性不飽和基などの置換基に置換されていてもよい。また、式１及び式２中、Ｒ２はアルキレン基を表し、ｎは０以上、好ましくは０～６の整数を表す。また、式１及び式２中、Ｚは重合性不飽和基を表す。重合性不飽和基は、アクリロイル基、メタクリル基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、アリル基、又は、ビニル基であることが好ましい。また、式２中、Ｘはハロゲンを表し、塩素、臭素、ヨウ素であることが好ましい。
【0029】
第３級窒素原子含有モノマーとして、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－メチルエチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－メチルプロピルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－メチルエチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－メチルプロピルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジプロピルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド等のＮ，Ｎ－ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ－ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ－ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ－メチルエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ－メチルプロピルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ－メチルエチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ－メチルプロピルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ－ジプロピルアミノプロピル（メタ）アクリレート等のＮ，Ｎ－ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルアクリルアミド、Ｎ－メチル－Ｎ－エチルアクリルアミド、Ｎ－メチル－Ｎ－イソプロピルアクリルアミド、Ｎ－メチル－Ｎ－ｎ－プロピルアクリルアミド等のＮ，Ｎ－ジアルキルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルアクリルアミド等のＮ，Ｎ－ジアルキルアミノアルキルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルアクリレート等のＮ，Ｎ－ジアルキルアミノアルキルアクリレート、Ｎ，Ｎ－ジメチル（メタ）アクリルアミド等のＮ，Ｎ－ジアルキル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアリルアミン、Ｎ，Ｎ－ジエチルアリルアミン等のＮ，Ｎ－ジアルキルジアリルアミン、メチルジアリルアミン等のアルキルジアリルアミン、などが挙げられる。
【0030】
第４級窒素原子含有モノマーとしては、上述した第３級窒素原子含有モノマーを、水または有機溶媒中で、４級化剤（例えば、ハロゲン化アルキル、ジアルキル硫酸、炭酸ジアルキル、アルキルスルホネート、ベンゼンスルホネート、ｐ－トルエンスルホネート、テトラフェニルボレート、チオシアネート）で４級化反応させて得られるモノマーが挙げられる。
【0031】
共重合ゲルは、上述した第３級窒素原子含有モノマー及び第４級窒素原子含有モノマーを用い、常法に従って重合して得られる。
【0032】
また、共重合ゲルは、他の成分を含有していてもよい。他の成分は、共重合ゲル中に共重合されていてもよく、例えば、共重合ゲルとして、上述したモノマーが架橋剤を介して重合され、その架橋剤の成分を含有する形態であってもよい。
【0033】
架橋剤としては、重合性不飽和基を有していれば、特に制限はなく、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ－プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ－ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｔ－ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、２－エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ－プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ－ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔ－ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、２－エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート等の（メタ）アクリル酸アルキルエステル、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、４－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、５－ヒドロキシペンチル（メタ）アクリレート、６－ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート、８－ヒドロキシオクチル（メタ）アクリレート等のヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート類などの１級水酸基含有（メタ）アクリル系モノマー、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシ３－フェノキシプロピル（メタ）アクリレート、３－クロロ２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシ３－フェノキシプロピル（メタ）アクリレート等の２級水酸基含有（メタ）アクリル系モノマー、Ｎ－イソプロピルアクリルアミド、Ｎ－ｎ－プロピルアクリルアミド、Ｎ－ｎ－プロピルメタクリルアミド、Ｎ－メチルアクリルアミド、Ｎ－エチルメタクリルアミド、Ｎ－シクロプロピルメタクリルアミド、Ｎ－シクロプロピルアクリルアミド、Ｎ－アクリロイルピペリジン、Ｎ－メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ－ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリロイルモルホリン等のＮ－置換（メタ）アクリルアミド、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールＡ型ジ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールＡ型ジ（メタ）アクリレート、１，６－ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６－ヘキサンジオールエチレンオキサイド変性ジ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メタ）アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、フタル酸ジグリシジルエステルジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸変性ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジアクリレート、２－（メタ）アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェートジエステル等の２官能モノマー、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリ（メタ）アクリロイルオキシエトキシトリメチロールプロパン、グリセリンポリグリシジルエーテルポリ（メタ）アクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性トリ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、コハク酸変性ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート等の３官能以上のモノマーなどが挙げられる。
【0034】
また、共重合ゲルは、第３級窒素原子含有モノマーの重合体と第４級窒素原子含有モノマーの重合体とが相互侵入高分子網目（ＩＰＮ：interpenetrating polymer network）構造を形成した形態であってもよい。ＩＰＮ構造をした共重合ゲルは、例えば、以下のようにして得ることができる。第３級窒素原子含有モノマーを用い、常法に従って重合させる。得られた第３級窒素原子含有モノマーの重合体を乾燥させ、これを第４級窒素原子含有モノマーのモノマー溶液に浸漬させ、第３級窒素原子含有モノマーの重合体を膨潤させる。そして、常法に従って第４級窒素原子含有モノマーを重合させることにより第４級窒素原子含有モノマーの重合体が形成され、第３級窒素原子含有モノマーの重合体と第４級窒素原子含有モノマーの重合体によるＩＰＮ構造の共重合ゲルが得られる。
【0035】
また、ＩＰＮ構造は、逆に第４級窒素原子含有モノマーの重合体を乾燥させ、これを第３級窒素原子含有モノマーのモノマー溶液に浸漬させて膨潤させたのちに第３級窒素原子含有モノマーを重合させてもよい。
【0036】
また、共重合ゲルは、第３級窒素原子含有モノマーの重合体と第４級窒素原子含有モノマーの重合体とが半相互侵入高分子網目（ｓｅｍｉ－ＩＰＮ：ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ）構造を形成した形態であってもよい。ｓｅｍｉ－ＩＰＮ構造をした共重合ゲルは、例えば、以下のようにして得ることができる。第３級窒素原子含有モノマーを用い、常法に従ってポリマーを重合させる。得られた第３級窒素原子含有ポリマーを第４級窒素原子含有モノマーの溶液に添加し、第３級窒素原子含有ポリマーを溶解させる。そして、常法に従って第４級窒素原子含有モノマーを重合させることにより第３級窒素原子含有ポリマーを含んだ第４級窒素原子含有モノマーの重合体が形成され、第３級窒素原子含有モノマーの重合体と第４級窒素原子含有モノマーの重合体によるｓｅｍｉ－ＩＰＮ構造の共重合ゲルが得られる。共重合ゲルは、上述した架橋剤を用いて重合されていてもよい。
【0037】
また、ｓｅｍｉ－ＩＰＮ構造は、逆に第４級窒素原子含有ポリマーを第３級窒素原子含有モノマーの溶液に添加し、第４級窒素原子含有ポリマーを溶解させる。そして、常法に従って第３級窒素原子含有モノマーを重合させることにより第４級窒素原子含有ポリマーを含んだ第３級窒素原子含有モノマーの重合体を形成させてもよい。
【0038】
また、共重合ゲルは、重合成不飽和基を有する非極性モノマーあるいは疎水性モノマー（以下、総称して単に非極性モノマーとも記す）を併用して重合された共重合体、具体的には、第３級窒素原子含有モノマー、第４級窒素原子含有モノマー及び非極性モノマーの共重合体を含んでいてもよい。
【0039】
ここで、非極性モノマーは、上述した共重合ゲルの重合に用いられる第３級窒素原子含有モノマー、及び、第４級窒素原子含有モノマーよりも水に溶解しにくい（水への溶解度が小さい）特性を有するモノマーをいう。
【0040】
非極性モノマーを併用した共重合ゲルでは、水が介在した際の膨潤度（吸水量）が抑えられる。共重合ゲルを容量に制限のあるカラム等に充填して使用する場合などでは、膨潤度の大きい共重合ゲルでは充填量を少なくする必要がある。このため、相対的に吸着成分（第３級アミン及び第４級アミン）が少なくなってしまう。膨潤度が小さいと多く共重合ゲルを充填することが可能になるため、吸着成分が相対的に多くなり、有機酸の回収効率が高まる。
【0041】
非極性モノマーあるいは疎水性モノマーとして、Ｎ－ｔｅｒｔブチルアクリルアミドの他、以下が挙げられるが、これらに限定されない：
アクリレート（例えば、メタクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、フェニルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソブチルアクリレートおよびオクタデシルアクリレート）、
アルキレン（例えば、エチレンおよびプロピレン）；Ｃ４～Ｃ１２－アルキル置換エチレンイミン；
アルキルアクリルアミド（ここで、アルキル基は、低級アルキルより大きい（特に、アルキルアクリルアミドにおいて、このアルキル基は、４個以上の炭素原子、代表的には４～１２個の炭素原子を有する（例えば、ヘキシルアクリルアミド、オクチルアクリルアミドなど）））；
スチレンおよび疎水的に誘導体化されたスチレン（すなわち、１以上の疎水性置換基で置換されたスチレン、例えば、Ｃ５～Ｃ１２ヒドロカルビル基）；
ビニルエーテル；
ビニルエステル（例えば、酢酸ビニル）；
およびビニルハライド（例えば、塩化ビニル）。
なお、上記の非極性モノマーの説明で用いられる、用語「アルキル」は、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、ｔ－ブチル、オクチル、デシル、テトラデシル、ヘキサデシル、エイコシルおよびテトラコシル、ならびにシクロペンチルおよびシクロヘキシルのようなシクロアルキル基などの、１～約２４個の炭素原子の分枝または非分枝の飽和炭化水素基をいう。用語「低級アルキル」は、１～４個の炭素原子のアルキル基をいい、従って、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、およびｔ－ブチルを含む。
また、上記の非極性モノマーの説明で用いられる、用語「アルキレン」は、１～約２４個の炭素原子、代表的には、１～約１２個の炭素原子を含む、分枝または非分枝の二官能性の飽和炭化水素鎖をいい、例えば、メチレン（－ＣＨ２－）、エチレン（－ＣＨ２－ＣＨ２－）、プロピレン（－ＣＨ２－ＣＨ２－ＣＨ２－）、２－メチルプロピレン（－ＣＨ２－ＣＨ（ＣＨ３）－ＣＨ２－）、ヘキシレン（－（ＣＨ２）６－）などが挙げられる。
アクリレート（例えば、メタクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、フェニルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソブチルアクリレートおよびオクタデシルアクリレート）、
アルキレン（例えば、エチレンおよびプロピレン）；Ｃ４～Ｃ１２－アルキル置換エチレンイミン；
アルキルアクリルアミド（ここで、アルキル基は、低級アルキルより大きい（特に、アルキルアクリルアミドにおいて、このアルキル基は、４個以上の炭素原子、代表的には４～１２個の炭素原子を有する（例えば、ヘキシルアクリルアミド、オクチルアクリルアミドなど）））；
スチレンおよび疎水的に誘導体化されたスチレン（すなわち、１以上の疎水性置換基で置換されたスチレン、例えば、Ｃ５～Ｃ１２ヒドロカルビル基）；
ビニルエーテル；
ビニルエステル（例えば、酢酸ビニル）；
およびビニルハライド（例えば、塩化ビニル）。
なお、上記の非極性モノマーの説明で用いられる、用語「アルキル」は、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、ｔ－ブチル、オクチル、デシル、テトラデシル、ヘキサデシル、エイコシルおよびテトラコシル、ならびにシクロペンチルおよびシクロヘキシルのようなシクロアルキル基などの、１～約２４個の炭素原子の分枝または非分枝の飽和炭化水素基をいう。用語「低級アルキル」は、１～４個の炭素原子のアルキル基をいい、従って、メチル、エチル、ｎ－プロピル、イソプロピル、ｎ－ブチル、イソブチル、およびｔ－ブチルを含む。
また、上記の非極性モノマーの説明で用いられる、用語「アルキレン」は、１～約２４個の炭素原子、代表的には、１～約１２個の炭素原子を含む、分枝または非分枝の二官能性の飽和炭化水素鎖をいい、例えば、メチレン（－ＣＨ２－）、エチレン（－ＣＨ２－ＣＨ２－）、プロピレン（－ＣＨ２－ＣＨ２－ＣＨ２－）、２－メチルプロピレン（－ＣＨ２－ＣＨ（ＣＨ３）－ＣＨ２－）、ヘキシレン（－（ＣＨ２）６－）などが挙げられる。
【0042】
第３級窒素原子含有モノマー及び第４級窒素原子含有モノマーと非極性モノマーとの配合比（モル比）は、適宜設定されればよく、例えば、２：１～１：２であり、１：１であることが好ましい。非極性モノマーの配合比が高いと得られる共重合ゲルの膨潤度を抑えられるが、吸着成分である第３級アミン及び第４級アミンの相対量が減少する。
【0043】
また、非極性モノマーを併用して重合される場合、非極性架橋剤あるいは疎水性架橋剤が用いられるとよい。非極性架橋剤は、重合性不飽和基を二以上有し、上述した共重合ゲルの重合に用いられる第３級窒素原子含有モノマー、及び、第４級窒素原子含有モノマーよりも水に溶解しにくい特性を有する架橋剤であればよい。非極性架橋剤として、例えば、二官能以上のアクリルアミド、アクリレート、メタクリレートのうち、酸素原子の数が少ないもの（酸素原子が２個以下）が好適に用いられる。具体例として、ヘキサンジオールジメタクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等を例示することができる。
【0044】
＜混合ゲル＞
混合ゲルは、第３級窒素原子含有モノマーの重合体と、第４級窒素原子含有モノマーの重合体とを含む。第３級窒素原子含有モノマー、及び、第４級窒素原子含有モノマーについては、上記説明と同様である。
混合ゲルは、第３級窒素原子含有モノマーの重合体と、第４級窒素原子含有モノマーの重合体とを含む。第３級窒素原子含有モノマー、及び、第４級窒素原子含有モノマーについては、上記説明と同様である。
【0045】
それぞれの重合体は、それぞれ第３級窒素原子含有モノマー、第４級窒素原子含有モノマーを常法に従って重合して得られる。それぞれ、上述した架橋剤を用いて重合されていてもよい。
【0046】
第３級窒素原子含有モノマーの重合体と、第４級窒素原子含有モノマーの重合体との配合比に制限はないが、重量比で１：９～９：１、好ましくは４：６～６：４、より好ましくは５：５である。
【0047】
混合ゲルは、他の成分を備えていてもよい。また、第３級窒素原子含有モノマーの重合体、第４級窒素原子含有モノマーの重合体は、それぞれ、第３級窒素原子含有モノマー、第４級窒素原子含有モノマーの他、他の成分を含有した重合体であってもよい。
【0048】
＜有機酸含有液＞
有機酸としてカルボキシル基を有する有機酸が挙げられ、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、クエン酸、シュウ酸、コハク酸、イタコン酸、レブリン酸、サッカリン酸などが挙げられる。
有機酸としてカルボキシル基を有する有機酸が挙げられ、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、クエン酸、シュウ酸、コハク酸、イタコン酸、レブリン酸、サッカリン酸などが挙げられる。
【0049】
＜有機酸の回収方法＞
有機酸を含有する有機酸含有液に共重合ゲル及び／又は混合ゲルを介在させる。共重合ゲル及び／又は混合ゲルに有機酸を吸着するので、有機酸含有液から有機酸が吸着した共重合ゲル及び／又は混合ゲルを分離、回収する。共重合ゲル及び／又は混合ゲルを有機酸含有液に介在させる手法はどのような手法であってもよく、例えば、共重合ゲル及び／又は混合ゲルをそのまま有機酸含有液に投入したり、共重合ゲル及び／又は混合ゲルを網袋等に入れた状態で有機酸含有液に浸漬させたりする方法などが挙げられる。
有機酸を含有する有機酸含有液に共重合ゲル及び／又は混合ゲルを介在させる。共重合ゲル及び／又は混合ゲルに有機酸を吸着するので、有機酸含有液から有機酸が吸着した共重合ゲル及び／又は混合ゲルを分離、回収する。共重合ゲル及び／又は混合ゲルを有機酸含有液に介在させる手法はどのような手法であってもよく、例えば、共重合ゲル及び／又は混合ゲルをそのまま有機酸含有液に投入したり、共重合ゲル及び／又は混合ゲルを網袋等に入れた状態で有機酸含有液に浸漬させたりする方法などが挙げられる。
【0050】
また、有機酸を吸着した共重合ゲル及び／又は混合ゲルを有機酸含有液から分離し、塩化物イオン、硫酸イオン、又は、硝酸イオンを含有する脱着液に浸漬することで、共重合ゲル及び／又は混合ゲルから有機酸を脱着させることができる。脱着液として、例えば、塩化ナトリウム水溶液、塩化カリウム水溶液等の塩化物塩水溶液、硝酸カリウム水溶液等の硝酸塩水溶液、硫酸マグネシウム水溶液等の硫酸塩水溶液等が挙げられる。
【0051】
そして、有機酸を脱着させた共重合ゲル及び／又は混合ゲルは、再度有機酸含有液に介在させて有機酸を吸着させることができ、複数回の再利用が可能である。また、有機酸回収後の有機酸含有液についても再利用が可能である。
【0052】
有機酸含有液は有機酸を含有していれば制限されず、種々の有機酸製造プロセスにおいて生じる各種有機酸含有液などが用いられる。例えば、微生物による有機酸の生産プロセスにおいて生じる有機酸を含有する培地でもよい。
【0053】
一例として、酢酸生成菌を利用した酢酸製造プロセスにおいて、共重合ゲル及び／又は混合ゲルを介在させた培地にて酢酸生成菌を培養する。酢酸生成菌は、培地への酢酸の蓄積によって、細胞活性が低下し、酢酸の生成速度の低下や生産停止を引き起こす。しかし、培地に共重合ゲル及び／又は混合ゲルを介在させておくことで、共重合ゲル及び／又は混合ゲルが酢酸を吸着し、培地中の酢酸濃度の上昇が抑えられるので、酢酸生成菌の細胞活性が維持され、酢酸生成速度が維持される。
【0054】
また、共重合ゲル及び／又は混合ゲルは吸着した有機酸を温和な条件で脱着可能であることから、共重合ゲル及び／又は混合ゲルを一旦培地から分離して酢酸等の有機酸を脱着させ、その共重合ゲル及び／又は混合ゲルを再度培地に介在させることができる。また、酢酸等の有機酸回収後の培地についても廃棄することなく、この培地を再度利用して酢酸菌等の培養が可能である。
【0055】
このように、培地、共重合ゲル及び／又は混合ゲルともに再利用して用いることができるため、効率的、且つ、低コストな酢酸等の有機酸製造プロセスに資する。
【実施例0056】
（共重合体、重合体の合成）
メスフラスコ内にモノマー、架橋剤、重合促進剤、及び、蒸留水を入れて混合し、重合溶液を調製した。
別のメスフラスコ内に開始剤と水を入れて混合し、開始剤溶液を調製した。
重合溶液、及び、開始剤溶液を１時間室温で窒素曝気した後、窒素雰囲気下で混合し、ポリプロピレン管に注入してパラフィルムで密閉した。
ポリプロピレン管を７℃の恒温水槽で４時間保持し、重合を行い、それぞれ共重合体又は重合体を得た。
メスフラスコ内にモノマー、架橋剤、重合促進剤、及び、蒸留水を入れて混合し、重合溶液を調製した。
別のメスフラスコ内に開始剤と水を入れて混合し、開始剤溶液を調製した。
重合溶液、及び、開始剤溶液を１時間室温で窒素曝気した後、窒素雰囲気下で混合し、ポリプロピレン管に注入してパラフィルムで密閉した。
ポリプロピレン管を７℃の恒温水槽で４時間保持し、重合を行い、それぞれ共重合体又は重合体を得た。
【0057】
なお、モノマーとして、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアクリルアミド及びＮ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル４級化塩を用いることで、第３級アミン及び第４級アミンを有する共重合体（以下、共重合ゲル１）を得た。
また、モノマー、架橋剤、重合促進剤、及び、開始剤を表１に示しているように、モノマーとして、第３級アミンを有するＮ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアクリルアミドを用いることで、第３級アミンを有する重合体（以下、重合体１）を得た。
また、モノマーとして、第４級アミンを有するＮ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル４級化塩を用いることで、第４級アミンを有する重合体（以下、重合体２）を得た。
また、モノマー、架橋剤、重合促進剤、及び、開始剤を表１に示しているように、モノマーとして、第３級アミンを有するＮ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアクリルアミドを用いることで、第３級アミンを有する重合体（以下、重合体１）を得た。
また、モノマーとして、第４級アミンを有するＮ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル４級化塩を用いることで、第４級アミンを有する重合体（以下、重合体２）を得た。
【0058】
【表1】
【0059】
＜実験１＞各種有機酸の吸着実験
各種の有機酸水溶液（ギ酸水溶液、酢酸水溶液、プロピオン酸水溶液、酪酸水溶液）を調製し、ＮａＯＨを添加してｐＨ７．０に調整した。
それぞれの有機酸水溶液に共重合ゲル１を浸漬（２４時間、３０℃）し、平衡吸着実験を行った。共重合ゲル１への有機酸の吸着量は、有機酸水溶液中の有機酸濃度の測定値に基づいて算出した。
各種の有機酸水溶液（ギ酸水溶液、酢酸水溶液、プロピオン酸水溶液、酪酸水溶液）を調製し、ＮａＯＨを添加してｐＨ７．０に調整した。
それぞれの有機酸水溶液に共重合ゲル１を浸漬（２４時間、３０℃）し、平衡吸着実験を行った。共重合ゲル１への有機酸の吸着量は、有機酸水溶液中の有機酸濃度の測定値に基づいて算出した。
【0060】
その結果を表２に示す。いずれの有機酸においても、共重合ゲル１への吸着が確認できた。
【0061】
【表2】
【0062】
＜実験２＞酢酸の吸着容量の測定
ｐＨ７．０に調整した濃度の異なる各種の酢酸水溶液に共重合ゲル１を浸漬（２４時間、３０℃）した。そして、それぞれの酢酸水溶液中の酢酸濃度を測定し、酢酸の吸着量を求めることで酢酸吸着等温線を導いた。
ｐＨ７．０に調整した濃度の異なる各種の酢酸水溶液に共重合ゲル１を浸漬（２４時間、３０℃）した。そして、それぞれの酢酸水溶液中の酢酸濃度を測定し、酢酸の吸着量を求めることで酢酸吸着等温線を導いた。
【0063】
その結果を図１に示す。共重合ゲル１の吸着容量は、約４０ｍｇ／ｇ－ｄｒｙ－ｇｅｌ（０．６７ｍｍｏｌ／ｇ－ｄｒｙ－ｇｅｌ）であった。
【0064】
＜実験３＞吸着時間の検証
酢酸水溶液（１０ｇ／Ｌ、ｐＨ７．０、３０℃）への共重合ゲル１の浸漬時間を変化させて吸着試験を行い、酢酸吸着量への影響を検証した。
酢酸水溶液（１０ｇ／Ｌ、ｐＨ７．０、３０℃）への共重合ゲル１の浸漬時間を変化させて吸着試験を行い、酢酸吸着量への影響を検証した。
【0065】
その結果を図２に示す。浸漬時間に応じて共重合ゲル１への酢酸の吸着が見られた。反応開始直後、すぐに共重合ゲル１への酢酸の吸着が開始しており、約３０分で吸着が平衡状態となった。共重合ゲル１は、速やかに酢酸の吸着が可能であることを示した。
【0066】
＜実験４＞酢酸の脱着実験
共重合ゲル１に吸着した酢酸を、脱着液（ＮａＣｌ水溶液）によって回収する検討を行った。まず、共重合ゲル１（１ｇ）を酢酸水溶液（１０ｇ／Ｌ、ｐＨ７．０、３０℃）に２４時間浸漬させ、酢酸を吸着させた。酢酸が吸着している共重合ゲル１を各種濃度（０Ｍ、０．１Ｍ、０．６Ｍ、３Ｍ）のＮａＣｌ水溶液（２０ｍＬ、室温、ｐＨ未調整）にそれぞれ浸漬した。そして、共重合ゲル１からＮａＣｌ水溶液に溶出する酢酸を経時的に定量した。
共重合ゲル１に吸着した酢酸を、脱着液（ＮａＣｌ水溶液）によって回収する検討を行った。まず、共重合ゲル１（１ｇ）を酢酸水溶液（１０ｇ／Ｌ、ｐＨ７．０、３０℃）に２４時間浸漬させ、酢酸を吸着させた。酢酸が吸着している共重合ゲル１を各種濃度（０Ｍ、０．１Ｍ、０．６Ｍ、３Ｍ）のＮａＣｌ水溶液（２０ｍＬ、室温、ｐＨ未調整）にそれぞれ浸漬した。そして、共重合ゲル１からＮａＣｌ水溶液に溶出する酢酸を経時的に定量した。
【0067】
図３にその結果を示す。水に浸漬させた場合では、共重合ゲル１からの酢酸の溶出はないが、脱着液のＮａＣｌ濃度が高くなるに従い、また浸漬時間が長くなるに従い、酢酸の溶出量が増大した。ほぼ０分のタイムポイントは、共重合ゲル１を脱着液に添加後、混合してすぐにサンプリングしたものであり、共重合ゲル１を脱着液に入れた直後に酢酸が脱着していることを示している。また、０．６Ｍ ＮａＣｌ水溶液（海水と同程度）では、共重合ゲル１の浸漬後３０分でほぼ完全に酢酸を回収可能であり、穏やかな条件での脱着回収が可能である。
【0068】
また、脱着液として、塩化ナトリウム水溶液のほか、塩化カリウム水溶液、硝酸カリウム水溶液、硫酸マグネシウム水溶液を用い、酢酸の脱着を行った。
【0069】
共重合ゲル１（１ｇ）を酢酸水溶液（２０ｇ／Ｌ、ｐＨ７．０、３０℃）に２４時間浸漬させ、酢酸を吸着させた。酢酸が吸着している共重合ゲル１をそれぞれの脱着液（いずれも１Ｍ、２０ｍＬ、３０℃）に１５分間浸漬させ、共重合ゲル１から脱着液に溶出した酢酸を定量した。
【0070】
その結果を図４に示す。塩化カリウム水溶液、硝酸カリウム水溶液、硫酸マグネシウム水溶液を用いた場合も、塩化ナトリウム水溶液を用いた場合と同等の結果を示した。
【0071】
＜実験５＞共重合ゲル１の再利用性の検証
共重合ゲル１を用い、酢酸水溶液への浸漬による酢酸の吸着、及び、脱着液への浸漬による酢酸の脱着を行い、共重合ゲル１の再利用性について検証した。
共重合ゲル１を用い、酢酸水溶液への浸漬による酢酸の吸着、及び、脱着液への浸漬による酢酸の脱着を行い、共重合ゲル１の再利用性について検証した。
【0072】
共重合ゲル１（３ｇ）をカラムにつめ、２０ｍＬの酢酸水溶液（１０ｇ／Ｌ、ｐＨ７．０）を２回通過させて結合反応とした。１５ｍＬの脱イオン水を通過させることで洗浄し、洗浄は新しい脱イオン水で３回繰り返した。脱着反応は１５ｍＬの０．６Ｍ ＮａＣｌ溶液を４回通過させることで行った。同じ共重合ゲル１を用い、この吸着及び脱着の工程を５回繰り返し行った。
【0073】
表３にその結果を示す。共重合ゲル１の性能低下はほぼ見られず、共重合ゲル１は繰り返し再利用が可能であることが示された。
【0074】
【表3】
【0075】
＜実験６＞共重合ゲルと混合ゲルとの比較
共重合ゲル１は４級カチオン性モノマー（ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル４級塩）と３級カチオン性モノマー（ジメチルアミノプロピルアクリルアミド）を架橋重合した共重合体である。これらのモノマーを共重合しなかった重合体１と重合体２との混合ゲル（以下、混合ゲル１）について検証した。
共重合ゲル１は４級カチオン性モノマー（ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル４級塩）と３級カチオン性モノマー（ジメチルアミノプロピルアクリルアミド）を架橋重合した共重合体である。これらのモノマーを共重合しなかった重合体１と重合体２との混合ゲル（以下、混合ゲル１）について検証した。
【0076】
共重合ゲル１（０．５ｇ）、混合ゲル１（重合体１（０．２５ｇ）＋重合体２（０．２５ｇ））をそれぞれ酢酸水溶液（１０ｇ／Ｌ、ｐＨ７．０）に２４時間浸漬させて酢酸の吸着を行い、それぞれの酢酸の吸着量を求めた。
【0077】
その結果を図５に示す。共重合ゲル１と混合ゲル１とでは、大きな違いは見られず、第３級窒素原子含有モノマーの重合体と第４級窒素原子含有モノマーの重合体とを併用することでも吸着性能を有することが示された。
【0078】
一方で、膨潤後の体積は、混合ゲル１が試験した酢酸溶液中で約１３ｍＬに対し、共重合ゲル１では４ｍＬ程度であり、共重合ゲル１を用いることで膨潤が抑えられる効果があった。共重合体を用いると酢酸水溶液中での膨潤が抑制され、使用体積が重要になる場合には有用である。
【0079】
＜実験７＞他の吸着担体との比較実験
共重合ゲル１のほか、イオン交換樹脂など他の吸着材を用い、酢酸の吸着能について比較した。酢酸水溶液（２０ｍＬ、１０ｇ／Ｌ、ｐＨ７．０、３０℃）に各種吸着材（０．５ｇ）を２４時間浸漬し、平衡吸着させ、酢酸濃度の低下により吸着量を算出した。
共重合ゲル１のほか、イオン交換樹脂など他の吸着材を用い、酢酸の吸着能について比較した。酢酸水溶液（２０ｍＬ、１０ｇ／Ｌ、ｐＨ７．０、３０℃）に各種吸着材（０．５ｇ）を２４時間浸漬し、平衡吸着させ、酢酸濃度の低下により吸着量を算出した。
【0080】
使用した吸着材は以下の通りである。
・陽イオン交換樹脂１（ＰＫ２０８；三菱ケミカル株式会社製）
・陰イオン交換樹脂１（ＰＡ３１２；三菱ケミカル株式会社製）
・陽イオン交換樹脂１＋陰イオン交換樹脂１（重量比１：１）
・ポリ－２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸
・ポリ－ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロライド４級塩
・混合ゲル２（ポリ－２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸＋ポリ－ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロライド４級塩）（重量比１：１）
・共重合ゲル２（ジメチルアミノプロピルアクリルアミドとジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロライド４級塩との共重合体）
・ポリエチレンイミン
・共重合ゲル１
・陽イオン交換樹脂１（ＰＫ２０８；三菱ケミカル株式会社製）
・陰イオン交換樹脂１（ＰＡ３１２；三菱ケミカル株式会社製）
・陽イオン交換樹脂１＋陰イオン交換樹脂１（重量比１：１）
・ポリ－２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸
・ポリ－ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロライド４級塩
・混合ゲル２（ポリ－２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸＋ポリ－ジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロライド４級塩）（重量比１：１）
・共重合ゲル２（ジメチルアミノプロピルアクリルアミドとジメチルアミノエチルアクリレートベンジルクロライド４級塩との共重合体）
・ポリエチレンイミン
・共重合ゲル１
【0081】
その結果を図６に示す。強塩基性陰イオン交換樹脂である陰イオン交換樹脂１が共重合ゲル１とほぼ同等の吸着性能を示した以外は、共重合ゲル１が優位であった。なお、吸着量がマイナスを示したものについては、吸着材の水の吸収が高いことから、結果として酢酸水溶液の酢酸濃度が上昇したためと考えられる。
【0082】
＜実験８＞培地を用いた酢酸の吸着実験
酢酸を産生する微生物（酢酸生成菌；Acetobacterium woodii）の培養で用いられる培地中の酢酸の吸着について検証した。使用する培地（基礎培地）は以下のようにして調製した。
酢酸を産生する微生物（酢酸生成菌；Acetobacterium woodii）の培養で用いられる培地中の酢酸の吸着について検証した。使用する培地（基礎培地）は以下のようにして調製した。
【0083】
（基礎培地の調製）
嫌気的に培地を調製する方法として、Ｈｕｎｇａｔｅの方法（Hungate, R. E., 1969, Methods Microbiol., 3B: 117-132）を改変したＭｉｌｌｅｒらの方法（Miller, T. L. et al., 1974, Appl. Microbiol., 27: 985-987）を用いた。
嫌気的に培地を調製する方法として、Ｈｕｎｇａｔｅの方法（Hungate, R. E., 1969, Methods Microbiol., 3B: 117-132）を改変したＭｉｌｌｅｒらの方法（Miller, T. L. et al., 1974, Appl. Microbiol., 27: 985-987）を用いた。
【0084】
各成分の組成、及び、調製手順を以下に示す。
ＮＨ４Ｃｌ（１．０ｇ）、ＫＣｌ（０．１ｇ）、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（０．２ｇ）、ＮａＣｌ（０．８ｇ）、ＫＨ２ＰＯ４（０．１ｇ）、ＣａＣｌ２（０．０２ｇ）、微量元素溶液（１０ｍｌ）、及び、ビタミン溶液（１０ｍｌ）をイオン交換水に溶解し、８００ｍＬにメスアップした。
これを湯浴でボイル（２０分間）し、Ｎ２を注入しながら氷中で冷却（２０分間）の後、予めＮ２を注入しておいた１２５ｍＬバイアル瓶に４０ｍＬずつ分注した。
さらに、３分間Ｎ２を注入した後、ブチルゴム栓およびアルミシールで密閉し、オートクレーブ（１２１℃、１５分）で加熱した。
更に、植菌前に還元剤（システイン）を終濃度１．２ｇ／Ｌ、フルクトースを１０ｇ／Ｌ、Ｙｅａｓｔ ｅｘｔｒａｃｔを１ｇ／Ｌ、ＮａＨＣＯ３を１０ｇ／Ｌになるように添加した。
ＮＨ４Ｃｌ（１．０ｇ）、ＫＣｌ（０．１ｇ）、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（０．２ｇ）、ＮａＣｌ（０．８ｇ）、ＫＨ２ＰＯ４（０．１ｇ）、ＣａＣｌ２（０．０２ｇ）、微量元素溶液（１０ｍｌ）、及び、ビタミン溶液（１０ｍｌ）をイオン交換水に溶解し、８００ｍＬにメスアップした。
これを湯浴でボイル（２０分間）し、Ｎ２を注入しながら氷中で冷却（２０分間）の後、予めＮ２を注入しておいた１２５ｍＬバイアル瓶に４０ｍＬずつ分注した。
さらに、３分間Ｎ２を注入した後、ブチルゴム栓およびアルミシールで密閉し、オートクレーブ（１２１℃、１５分）で加熱した。
更に、植菌前に還元剤（システイン）を終濃度１．２ｇ／Ｌ、フルクトースを１０ｇ／Ｌ、Ｙｅａｓｔ ｅｘｔｒａｃｔを１ｇ／Ｌ、ＮａＨＣＯ３を１０ｇ／Ｌになるように添加した。
【0085】
なお、微量元素溶液、ビタミン溶液、フルクトース溶液、還元剤溶液、ＮａＨＣＯ３溶液、Ｙｅａｓｔ ｅｘｔｒａｃｔ溶液は、以下のように調製して用いた。
【0086】
（微量元素溶液の調製）
イオン交換水に以下の成分を溶解後、１Ｌにフィルアップした。調製した溶液は遮光し４℃で保存した。
Ｎｉｔｒｉｌｏｔｒｉａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ（２．０ｇ）（Ｎｉｔｒｉｌｏｔｒｉａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄを溶解させた後、ＫＯＨでｐＨ６．０に調整）、ＭｎＳＯ４・Ｈ２Ｏ（１．０ｇ）、Ｆｅ（ＳＯ４）２（ＮＨ４）２・６Ｈ２Ｏ（０．８ｇ）、ＣｏＣｌ２・６Ｈ２Ｏ（０．２ｇ）、ＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（０．２ｍｇ）、ＣｕＣｌ２・２Ｈ２Ｏ（２０．０ｍｇ）、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ（２０．０ｍｇ）、Ｎａ２ＭｏＯ４・２Ｈ２Ｏ（２０．０ｍｇ）、Ｎａ２ＳｅＯ４（２０．０ｍｇ）、Ｎａ２ＷＯ４（２０．０ｍｇ）
イオン交換水に以下の成分を溶解後、１Ｌにフィルアップした。調製した溶液は遮光し４℃で保存した。
Ｎｉｔｒｉｌｏｔｒｉａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ（２．０ｇ）（Ｎｉｔｒｉｌｏｔｒｉａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄを溶解させた後、ＫＯＨでｐＨ６．０に調整）、ＭｎＳＯ４・Ｈ２Ｏ（１．０ｇ）、Ｆｅ（ＳＯ４）２（ＮＨ４）２・６Ｈ２Ｏ（０．８ｇ）、ＣｏＣｌ２・６Ｈ２Ｏ（０．２ｇ）、ＺｎＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（０．２ｍｇ）、ＣｕＣｌ２・２Ｈ２Ｏ（２０．０ｍｇ）、ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ（２０．０ｍｇ）、Ｎａ２ＭｏＯ４・２Ｈ２Ｏ（２０．０ｍｇ）、Ｎａ２ＳｅＯ４（２０．０ｍｇ）、Ｎａ２ＷＯ４（２０．０ｍｇ）
【0087】
（ビタミン溶液の調製）
イオン交換水に以下の成分を溶解後、１Ｌにフィルアップした。調製した溶液は遮光し４℃で保存した。
Ｂｉｏｔｉｎ（２．０ｍｇ）、Ｆｏｌｉｃ ａｃｉｄ（２．０ｍｇ）、Ｐｙｒｉｄｏｘｉｎｅ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ（１０．０ｍｇ）、Ｔｈｉａｍｉｎｅ・ＨＣｌ（５．０ｍｇ）、Ｒｉｂｏｆｌａｖｉｎ（５．０ｍｇ）、Ｎｉｃｏｔｉｎｉｃ ａｃｉｄ（５．０ｍｇ）、Ｃａｌｃｉｕｍ Ｄ－（＋）－ｐａｎｔｏｔｈｅｎａｔｅ（５．０ｍｇ）、Ｖｉｔａｍｉｎ Ｂ１２（０．１ｍｇ）、ｐ－Ａｍｉｎｏｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ（５．０ｍｇ）、Ｔｈｉｏｃｔｉｃ ａｃｉｄ（５．０ｍｇ）
イオン交換水に以下の成分を溶解後、１Ｌにフィルアップした。調製した溶液は遮光し４℃で保存した。
Ｂｉｏｔｉｎ（２．０ｍｇ）、Ｆｏｌｉｃ ａｃｉｄ（２．０ｍｇ）、Ｐｙｒｉｄｏｘｉｎｅ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ（１０．０ｍｇ）、Ｔｈｉａｍｉｎｅ・ＨＣｌ（５．０ｍｇ）、Ｒｉｂｏｆｌａｖｉｎ（５．０ｍｇ）、Ｎｉｃｏｔｉｎｉｃ ａｃｉｄ（５．０ｍｇ）、Ｃａｌｃｉｕｍ Ｄ－（＋）－ｐａｎｔｏｔｈｅｎａｔｅ（５．０ｍｇ）、Ｖｉｔａｍｉｎ Ｂ１２（０．１ｍｇ）、ｐ－Ａｍｉｎｏｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ（５．０ｍｇ）、Ｔｈｉｏｃｔｉｃ ａｃｉｄ（５．０ｍｇ）
【0088】
（フルクトース溶液（２００ｇ／Ｌ）の調製）
フルクトースをイオン交換水と混合し２００ｇ／Ｌの濃度で調製、バイアル瓶に分注した後、２０分間ボイルした。Ｎ２ガスを注入しながら氷冷し２０分間冷却後、ブチルゴム栓およびアルミキャップで密閉した。オートクレーブ（１２１℃、１５分）で加熱後、室温保存した。
フルクトースをイオン交換水と混合し２００ｇ／Ｌの濃度で調製、バイアル瓶に分注した後、２０分間ボイルした。Ｎ２ガスを注入しながら氷冷し２０分間冷却後、ブチルゴム栓およびアルミキャップで密閉した。オートクレーブ（１２１℃、１５分）で加熱後、室温保存した。
【0089】
（還元剤（システイン）溶液（６０ｇ／Ｌ）の調製）
Ｌ－システイン・ＨＣｌ・Ｈ２Ｏをイオン交換水と混合して６０ｇ／Ｌの濃度に調製し、バイアル瓶に分注した後、２０分間ボイルした。Ｎ２ガスを注入しながら氷冷し２０分間冷却後、ブチルゴム栓およびアルミキャップで密閉した。オートクレーブ（１２１℃、１５分）で加熱後、遮光し室温保存した。
Ｌ－システイン・ＨＣｌ・Ｈ２Ｏをイオン交換水と混合して６０ｇ／Ｌの濃度に調製し、バイアル瓶に分注した後、２０分間ボイルした。Ｎ２ガスを注入しながら氷冷し２０分間冷却後、ブチルゴム栓およびアルミキャップで密閉した。オートクレーブ（１２１℃、１５分）で加熱後、遮光し室温保存した。
【0090】
（ＮａＨＣＯ３溶液（１００ｇ／Ｌ）の調製）
ＮａＨＣＯ３（１００ｇ）をイオン交換水に溶解し、１Ｌにメスアップした。フィルター滅菌後、オートクレーブ済みバイアル瓶に分注し、密閉した。ＣＯ２を２時間通気することにより脱気した。
ＮａＨＣＯ３（１００ｇ）をイオン交換水に溶解し、１Ｌにメスアップした。フィルター滅菌後、オートクレーブ済みバイアル瓶に分注し、密閉した。ＣＯ２を２時間通気することにより脱気した。
【0091】
（Ｙｅａｓｔ ｅｘｔｒａｃｔ溶液（５０ｇ／Ｌ）の調製）
Ｙｅａｓｔ ｅｘｔｒａｃｔ（５ｇ）をイオン交換水に溶解し、１００ｍＬにメスアップした。沸騰水中で３０分間ボイルの後、Ｎ２を注入しながら氷中で３０分間冷却し、１２５ｍＬバイアルに５０ｍＬずつ分注した。ブチルゴム栓とアルミシールで密閉し、オートクレーブにより滅菌した。
Ｙｅａｓｔ ｅｘｔｒａｃｔ（５ｇ）をイオン交換水に溶解し、１００ｍＬにメスアップした。沸騰水中で３０分間ボイルの後、Ｎ２を注入しながら氷中で３０分間冷却し、１２５ｍＬバイアルに５０ｍＬずつ分注した。ブチルゴム栓とアルミシールで密閉し、オートクレーブにより滅菌した。
【0092】
この基礎培地に酢酸を溶解し、ＮａＯＨを加えてｐＨ７．０に調整した酢酸含有培地（酢酸濃度１０ｇ／Ｌ、ｐＨ７．０）を用意した。また、ｐＨ無調整酢酸水溶液（酢酸濃度１０ｇ／Ｌ、ｐＨ２．９）を用意した。
【0093】
酢酸含有培地（２０ｍＬ）およびｐＨ無調整酢酸水溶液（２０ｍＬ）に陰イオン交換樹脂１（０．５ｇ）、共重合ゲル１（０．５ｇ）を２４時間浸漬し、酢酸の吸着量を比較した。
【0094】
ｐＨ７．０の酢酸含有培地での酢酸吸着量の結果を図７に、ｐＨ無調整酢酸含有水溶液の酢酸吸着量の結果を図８にそれぞれ示す。ｐＨ７．０の酢酸含有培地について、共重合ゲル１と陰イオン交換樹脂１とを比較すると、陰イオン交換樹脂１では吸着性能が著しく低下したが、共重合ゲル１では吸着性能を保持している。
【0095】
また、ｐＨ２．９のｐＨ無調整酢酸含有水溶液についても、陰イオン交換樹脂１は吸着性能が著しく低下し、共重合ゲル１では吸着性能を保っている。共重合ゲル１は、培地成分などの夾雑物の存在下や低ｐＨなど様々な条件変化においても、吸着性能が影響されにくく、優れた酢酸吸着性を有することが示された。
【0096】
＜実験９＞培地の再利用の検証
酢酸含有培地における共重合ゲル１の再利用性について検証した。
上述した基礎培地（以下、新鮮培地）にて、酢酸生成菌（Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｗｏｏｄｉｉ）を培養し、酢酸生成させた。完全に基質が酢酸に変換された新鮮培地から菌体を取り除き、共重合ゲル１を用いて新鮮培地中の酢酸を回収した。
酢酸含有培地における共重合ゲル１の再利用性について検証した。
上述した基礎培地（以下、新鮮培地）にて、酢酸生成菌（Ａｃｅｔｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｗｏｏｄｉｉ）を培養し、酢酸生成させた。完全に基質が酢酸に変換された新鮮培地から菌体を取り除き、共重合ゲル１を用いて新鮮培地中の酢酸を回収した。
【0097】
酢酸を回収した後の培地に、培養により消費された成分（フルクトース、及び、他の成分（培地成分のうち、微量元素溶液、ビタミン溶液、Ｙｅａｓｔ ｅｘｔｒａｃｔ、還元剤））を新鮮培地と同量添加して、再利用培地を調製した。この再利用培地にて、再度、酢酸生成菌を培養し、酢酸を生成させた。
【0098】
図９に、新鮮培地を用いた場合と再利用培地を用いた場合のフルクトースの消費量と酢酸の生産量の経時変化を示す。再利用培地の場合でも、フルクトースから酢酸への変換が新鮮培地とほぼ遜色なく行われており、共重合ゲル１による処理が酢酸生成菌の活性に影響を与えないことがわかる。酢酸回収後の培地を再利用することが可能であり、これにより培地に用いる水の消費を抑えることが可能である。
【0099】
＜実験１０＞非極性モノマーを併用して重合した共重合ゲルの吸着実験
非極性モノマーを併用して共重合ゲルを合成し、酢酸の吸着実験を行った。
非極性モノマーを併用して共重合ゲルを合成し、酢酸の吸着実験を行った。
【0100】
非極性モノマーとしてＮ－ｔｅｒｔ－ブチルアクリルアミド、疎水性の架橋剤として１，６－ヘキサンジオールジメタクリラートを用いた。そして、表４に示す組成にて、上記の共重合体の合成と同様の方法で共重合ゲル２～４を合成した。
【0101】
【表4】
【0102】
実験１と同様の手法により、共重合ゲル１～４（乾燥状態、０．５ｇ）を酢酸水溶液（２０ｍＬ、ＮａＯＨを添加してｐＨ７．０に調整）に混合し、振盪させながら３０℃で２４時間吸着させ、膨潤度（吸水量）及び酢酸の吸着量を測定した。
【0103】
共重合ゲル１～４の膨潤度を図１０に示す。非極性モノマーを併用して重合した共重合ゲル２～４では、非極性モノマーを併用していない共重合ゲル１に比べて、膨潤度が１／８～１／２０に低下した。また、共重合ゲル２～４の合成時の架橋剤の濃度が高いほど膨潤度が低下している。
【0104】
また、共重合ゲルの酢酸の吸着量を図１１に示す。共重合ゲル１に比べ、共重合ゲル２～４の吸着量は、凡そ半分程度であった。共重合ゲル２～４では、共重合ゲル１に比べ、吸着成分であるＮ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、及び、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル４級化塩の割合が半分であったためと考えられる。
【0105】
また、共重合ゲル２～４の酢酸の吸着量は、膨潤度の低下割合に比べて高いことがわかる。吸着成分の量が同等であり架橋剤の割合が増えた分、共重合ゲル２～４それぞれの全体に占める吸着成分の割合が減少したためである（０．４→０．３３→０．２５）。
【0106】
そして、膨潤状態における共重合ゲル１～４の酢酸吸着量（ｍｇ／ｍｌ ｗｅｔ ｇｅｌ）を下記の計算式により求めた。
酢酸吸着量（ｍｇ／ｍｌ ｗｅｔ ｇｅｌ）
＝平均酢酸吸着量（ｍｇ／ｇ－ｄｒｙ ｇｅｌ）／膨潤度（ｍｌ－ｗｅｔ ｇｅｌ／ｇ－ｄｒｙ ｇｅｌ）
酢酸吸着量（ｍｇ／ｍｌ ｗｅｔ ｇｅｌ）
＝平均酢酸吸着量（ｍｇ／ｇ－ｄｒｙ ｇｅｌ）／膨潤度（ｍｌ－ｗｅｔ ｇｅｌ／ｇ－ｄｒｙ ｇｅｌ）
【0107】
その結果を図１２に示す。膨潤状態においては、共重合ゲル２～４の酢酸吸着量は、共重合ゲル１に比べて４～８倍に増加している。乾燥状態での同量の共重合ゲル１～４において、共重合ゲル２～４は共重合ゲル１に比べて吸着成分は少ない。しかしながら、膨潤状態での同体積における共重合ゲル１～４においては、共重合ゲル２～４は共重合ゲル１に比べて膨潤が抑えられるため、共重合ゲル１よりも吸着成分の割合が高まり、吸着量を増大させることができる。
【産業上の利用可能性】
【0108】
以上のように、有機酸の回収方法では、有機酸の回収後の溶液を再利用でき、処理コストの低減が可能である。酢酸生成菌を利用した酢酸製造プロセス等、有機酸製造プロセスでの利用が期待される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
