180970. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ketóz és aldóz elegyének szétválasztására szelktív adszorbcióval
7 180970 8 egyik komponenst sem adszorbeálja jobban az adszorbens, mint a másikat. Ha összehasonlítjuk az adszorbens szelektivitását egy C komponensre és egy D komponensre, akkor az 1,0-nél nagyobb (B) érték azt jelenti, hogy a C komponens jobban adszorbeálódik az adszorbensen. Ha a (B) érték kisebb, mint 1,0, akkor ez azt jelenti, hogy a D komponens adszorbeálódik jobban, és az eredmény egy C komponensben dúsabb nem-adszorbeált Fázis és egy D komponensben dúsabb adszorbeált fázis. Az ideális deszorbens anyagok szelektivitása valamennyi extraktum-komponensre körülbelül 1 vagy kisebb, mint 1, így valamennyi extraktum-komponens együtt extrahálható, és valamennyi raffinátum-komponens tisztán a raffínátum-áramba kerül. Egy extraktum-komponens elválasztása egy raffinátum-komponenstől elméletileg lehetséges ugyan, ha az adszorbensnek az extraktum-komponensre vonatkozó szelektivitása a raffinátum-komponenshez viszonyítva 1-nél nagyobb; általában előnyös, ha ez a szelektivitás megközelíti a 2 értéket. A relatív illékonysághoz hasonlóan, minél nagyobb a szelektivitás, annál könnyebben végezhető el a szétválasztás. Dinamikus vizsgáló berendezést alkalmazunk, hogy megvizsgáljuk különböző adszorbenseket speciális tápeleggyel és deszorbens anyaggal, az adszorbens jellemzőit, így az adszorpciós kapacitást, szelektivitást és a kicserélődés sebességét mérve. Ez a berendezés állhat egy 70 ml térfogatú adszorbens - kamrából, amelynek ellentétes végein be- és kivezetőnyílás van, el van látva hőmérséklet- és nyomásszabályozó eszközzel az előre meghatározott állandó nyomás fenntartására, továbbá analitikai műszerekkel, így refraktométerekkel, polariméterekkel és kromatografálóval a kamrából távozó termék egy vagy több komponensének kvantitatív vagy kvalitatív vizsgálatára. Ezt a berendezést használva „impulzus-vizsgálattal” (pulse-test) határozzuk meg a különböző adszorbensek szelektivitását és más adatait. Az adszorbenst az egyensúlyi állapotig feltöltjük speciális deszorbens anyaggal. A megfelelő időpontban néhány perc alatt beinjektáljuk egy nyomjelző anyagot és a speciális ketóz vagy aldóz, vagy mindkettő ismert koncentrációit tartalmazó tápelegy egy adagját, valamennyi anyagot a deszorbenssel hígítva. A deszorbens átvezetését folytatjuk, és a nyomjelzőt, valamint a ketózt és aldózt úgy eluáljuk, mint egy folyadék-szilárd fázisú kromatográfiás eljárásban. A távozó terméket analizáljuk, hogy meghatározzuk a megfelelő komponensek így kapott maximum görbéit. A vizsgálatnál kapott információból az adszorbens teljesítménye értékelhető a hézagtérfogat aránya, az extraktum-komponensre vonatkozó kapacitási index, az egyik komponensre mutatott szelektivitás a másik komponensre vonatkoztatva, és a deszorbens által deszorbeált extraktum-komponens deszorpciós sebessége alapján. Egy extraktum-komponens kapacitási indexe jellemezhető az extraktum - -komponens maximumgörbéjének középpontja és a nyomjelző komponens maximumgörbéjének középpontja, vagy más ismert referenciapont közötti távolsággal. A kapacitási indexet annak a deszorbensnek a köbcentiméterben megadott térfogat-értékével fejezzük ki, amit a maximumgörbék közötti távolsággal szemléltetett időtartam alatt bejuttatunk. Egy extraktum-komponens szelektivitása (B) egy raffinátum-komponensre vonatkoztatva jellemezhető azzal az aránnyal, ami az extraktum-komponens maximum-görbéjének középpontja és a nyomjelző maximumgörbéjénék középpontja (vagy más referencia-pont) közötti távolság és a raffinátum-komponens maximumgörbéjének középpontja és a nyomjelző maximumgörbéjénék középpontja közötti megfelelő távolság hányadosa. Egy extraktum-komponens és a deszorbens kicserélődésének sebessége általában a félintenzitás maximumgörbéinek távolságával jellemezhető. Minél kisebb a csúcsok közötti távolság, annál gyorsabb a deszorpció. A deszorpció sebessége jellemezhető azzal a távolsággal is, ami a nyomjelző maximumgörbéjének a középpontja és az éppen deszorbeált extraktum-komponens eltűnése között van. Ez a távolság ugyancsak az ez alatt az időtartam alatt bejuttatott deszorbens térfogatát jelenti. Az adszorbensek kiértékelhetők folyamatos, ellenáramú, folyadék-szilárd érintkeztetésű készülékben [2 985 589. és 3 706 812. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások] vizsgálva is. Az adszorbensek kiértékelési technikájára vonatkozó további részletek is találhatók az irodalomban [„Separation of Cg aromatics by adsorption” by A. J. de Rosset, R. W. Neuzil, D. J. Korous and D. H. Rosback, presented at the American Chemical Society, Los Angeles, California, March 28 through April 2, 1971], A találmány szerinti eljárásban használható adszorbensek rácsszerkezetű, kristályos alumínium-szilikátok, amelyekben az alumínium-oxid és a szilícium-dioxid tetraéterek szorosan kapcsolódnak nyitott, háromdimenziós rácsban. A kristályos alumínium-szilikátokra gyakran mint molekulaszitákra hivatkoznak, főképpen akkor, ha az elvégzendő szétválasztás lényegileg a betáplált molekulák nagysága közötti különbségek függvénye. A találmány szerinti eljárásban azonban a „molekulaszita” elnevezés nem megfelelő, mivel egy ketóz és egy aldóz szétválasztása nyilvánvalóan jobban függ egyrészt a ketóz és az adszorbens, másrészt az aldóz és az adszorbens elektrokémiai vonzásától, mint a molekulák fizikai mére tkülönbségétől. A kristályos alumínium-szilikátok — hidratált alakjukban — általában az alábbi általános képlet szerinti zeolitoknak felelnek meg: M2/nO : A1203 : wSi02 : yH20 „M” kation, amely az alumínium-középpontú tetraéder elektron-vegyértékét kiegyenlíti, és amely általában a funkciós helyre utal; „n” jelenti a kation vegyértékét, „w” jelenti a Si02 -mólokat és „y” jelenti a víz móljait. Az általánosított „M” kation egy-, két- vagy három vegyértékű vagy ezek kombinációja lehet. Az X zeolit hidratált vagy részlegesen hidratált alakjában szemléltethető oxid mólokban kifejezve: (0,9 ±0,2) M2/„0:A1203 : : (2,5± 0,5) Si02 :yH20 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
