175020. lajstromszámú szabadalom • Eljárás N-foszfonometilglicin-sók előállítására
5 175020 6 kg/cm2 közötti, még előnyösebb, ha 1 és 7 kg/cm2 közötti. Az oxidációs reakciót kívánt esetben megvalósíthatjuk normál nyomáson, az oxidációs reakció azonban sokkal gyorsabban játszódik le megnövelt nyomáson, így az utóbbi előnyösebb. Az oxidációs reakció sok esetben egy vagy két óra alatt lényegében befejeződik, ha 2-5 kg/cm2 nyomáson valósítjuk meg. 5 kg/cm2 feletti nyomásokat csak abban az esetben alkalmazhatunk, ha a reakcióedény bírja a magasabb nyomások alkalmazását. A találmány szerinti eljárásban alkalmazott aktívszén katalizátorok az irodalomból jól ismertek és a kereskedelemből számos különböző néven beszerezhetők. Ezeket az aktív szeneket az jellemzi, hogy adszorpciós kapacitásuk gázokkal, gőzökkel és kolloidális szilárd anyagokkal szemben nagy és specifikus felületük viszonylag szintén nagy. A szenet fa, tőzeg, lignit, dióhéj, csontok, növények vagy egyéb természetes vagy szintetikus, széntartalmú anyagok lebontó desztillációjával állítják elő, általában azonban „aktiválni” kell, hogy kialakítsák az adszorpciós képességet. Az aktiválást általában ügy végzik, hogy az anyagot gőzzel vagy széndioxiddal, magas hőmérsékleten (800—900 *C) hevítik, így porózus szerkezet és megnövelt fajlagos felület keletkezik. Néhány esetben a desztillálás vagy aktiválás előtt higroszkopikus anyagokat, így cinkkloridot és/vagy foszforsavat vagy nátriumszulfátot adnak az anyaghoz, hogy növeljék az adszorpciós kapacitást. Az aktív szenek széntartalma körülbelül 10% (csontszén) és körülbelül 98% (néhány faféléből készült faszén) között változik, míg szerves polimerekből származó aktívszenek széntartalma közel 100%. Az aktív szénben levő egyéb anyag a prekurzor származásától és/vagy az aktiváló eljárástól függ. így például az alumíniumot és szilikont tartalmazó szervetlen „hamu” komponensek gyakran nagy mennyiségben vannakjelen bizonyos alkálifémek és alkáliföldfémek kíséretében. Az utóbbi csoport befolyásolja az aktív szén sav-bázis karakterisztikáját. Számos aktív szénben található egyéb szervetlen alkotórész, például a vas és titán. A nyersanyag származásától és az aktiválás módjától függően nagy mennyiségű oxigén lehet jelen kisebb mennyiségű hidrogénnel, nitrogénnel és kénnel együtt. Az oxigéntartalom szintén befolyásolja az aktív szén savasságát-bázikusságát. Az aktív szenek fajlagos felülete a BET-módszerrel (Brunauer-Emmett-Teller) N2 alkalmazásával mérve 100 és körülbelül 2000 m2/g tartományban változhat. Az aktív szenek fajsúlya az alakjuktól (por vagy szemcse) és az alkalmazott mérési módszerektől függ. Feljegyeztek 0,15 g/cm3 alatti és körülbelül 0,6 g/cm3 vagy ennél nagyobb fajsúly-értékeket is por alakú szenek esetében. Szemcsés szenek atmoszferikus nyomáson higany behatolásával meghatározott fajsúlya ugyanazon a mintán körülbelül 0,2 g/cm3 és körülbelül 0,53 g/cm3 között változhat. Természetesen bármely, az említett tartományokba eső fajsúly-érték előfordulhat, az említett értékek csak szemléltetésül szolgálnak és nem korlátozzák a találmány oltalmi körét. A találmány szerinti eljárásban alkalmazott aktív szén fajlagos felülete 100 és 2000 m2/g lehet. Előnyösen olyan aktív szeneket alkalmazunk, amelyeknek fajlagos felülete 400-1600 m2/g. A találmány szerinti eljárásban alkalmazott szemcsés vagy por alakú aktív szén mennyisége 100 súlyrész N-foszfonometiliminodiecetsavra számítva 0,5— 100 súlyrész vagy annál több lehet. Por alakú aktív szén esetében előnyös, ha 100 súlyrész N-foszfonometiliminodiecetsavra számítva 5—20 súlyrész aktív szenet alkalmazunk. Szemcse alakú aktív szén esetében az előnyös mennyiség 100 súlyrész N-foszfonometiliminodiecetsavra számítva 10-75 súlyrész, különösen előnyös a 20—60 súlyrész mennyiség. Csőreaktorok alkalmazása esetén az aktív szén és a reagensek súlyaránya természetesen a fentiekben megadott tartományoknál szélesebb tartományon belül változhat. A találmány szerinti eljárásban az aktív szenet por vagy szemcse alakban alkalmazhatjuk. Bármelyik, a 3 969 398 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett aktív szenet használhatjuk a találmány szerinti eljárásban. Azt találtuk, hogy a kereskedelemben kapható aktív szenek katalitikus hatása nagyon megnövelhető, ha egyenlő rész desztillált vízből és tömény sósav-oldatból álló oldattal készített szuszpenzióban melegítjük őket 40 órán át a szuszpenzió forráspontján, majd az elegyet szobahőmérsékletre hűtjük és leszűrjük. A visszamaradó szenet ezután desztillált vízzel, majd híg ammóniával mossuk, amíg a szűrlet semleges nem lesz, ezután nagy mennyiségű vízzel újra mossuk, és 36 órán át 100 °C hőmérsékleten szárítjuk. Az így kezelt aktív szenek megjavult katalitikus hatását az bizonyítja, hogy az N-foszfonometiliminodiecetsav-sók sokkal gyorsabban alakulnak át a megfelelő N-foszfonometilglicin-sókká és csökken a melléktermék képződése, amikor az oxidációt atmoszferikus nyomáson végezzük. A melléktermék képződés még nagyobb csökkenését figyeljük meg, ha aktív szénre felvitt platina vagy szubsztrátumra, így a-alumíniumoxidra (A1203) felvitt platina katalizátort alkalmazunk. Ez a nemesfém katalizátor különösen hatékonyan csökkenti a formaldehid képződését, ami, ha nem távolítjuk el képződése után a reakcióelegyből, promoveálja a további melléktermékek képződését. Kísérleti adatok mutatják, hogy a palládium, ródium és platina katalizátorok körülbelül egyformán hatásosak az N-foszfonometi! iminodiecetsav-sók oxidációjának elősegítésében, a platina katalizátorok azonban jelentősen felülmúlják a palládium és ródium katalizátorokat a formaldehid oxidációjának katalizálásában és a melléktermék képződése megelőzésében. A találmány szerinti eljárás foganatosítására az alábbi kiviteli példákat adjuk meg. 1. példa Kíséiietsorozatot végeztünk az N-foszfonometiliminodiecetsav-sók atmoszferikus nyom .son végzett oxidálására. Elektromos kemencével körülvett, üvegből készített csőreaktort használtunk a kísérletekhez. Hőmérőn kívül egy színtereit, üvegből készített gázelosztó csövet helyeztünk a csőreaktorba, amelyet visszafolyató hűtővel is elláttunk. Oxigénforrásként levegőt adagoltunk be az elosztócsövön keresztül olyan sebességgel, amely elegendő volt ahhoz, hogy a reagenseket erőteljesen keverje. A kísérletek során az N-foszfonometiliminodiecetsav-só, víz és a kiválasztott katalizátor fonásban levő (90-95 *) elegyén levegőt bocsá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
