178305. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vizes akrilamid oldatok tisztítására
7 178305 8 Az akrilamid vizes oldatban feloldott oxigénkoncentrációjának legalább 4 ppm értéken történő tartása abból a szempontból is lényeges, mivel rendszerint az oldott oxigénnel reakcióba lépő egyéb vegyületek is viszonylag nagyobb mennyiségben lehetnek jelen, ezáltal gyakran az oxigén mennyisége nem elegendő, és a kívánt hatás sem érhető el. További magyarázatként ehhez azt is hozzáfűzzük, hogy a feloldott oxigén és az azzal reakcióba lépő anyagok, vagyis a rezet és/vagy rézvegyületek, illetve más ismeretlen reakcióképes anyagok viszonylag lassan reagálnak egymással. A találmány szerinti eljárásban a reakcióelegy oxigénnel való kezeléséhez különleges berendezés nem szükséges. Az oxigénes kezelés könnyen megvalósítható oly módon, hogy oxigént vagy oxigéntartalmú gázt, így nitrogént vezetünk be a vizes oldatba, vagy az oldatot oxigénnel telített folyadékkal elkeverjük. A vizes oldat előnyös koncentrációja lényegében 4 ppm érték feletti telítettségi koncentráció. Az előnyös koncentráció 8 ppm oldott oxigénre számítva, amelyet oly módon érünk el, hogy a vizes oldatba atmoszferikus nyomáson oxigént buborékoltatunk be. Ha azonban a vizes oldatban feloldott oxigén koncentrációja 4 ppm-nél alacsonyabb, akkor az oxigénes kezelés nem elegendő megfelelő eredmények elérése céljából. Az oxigénes kezelés tipikus feltételei a következők : hőmérséklet 0—70, előnyösen 10—50 °C, nyomás 0,3—20 kg/cm2, előnyösen 0,6—10 kg/cm2. A kezelési időt természetesen befolyásolja a vizes oldatban feloldott oxigén koncentrációja és a hőmérséklet. A kezelési idő tág értelemben 1 perctől 100 óráig terjed, előnyösen 10 perc felett van, így 10 perctől 10 óráig terjedő kezelés rendszerint elegendő. Az oxigénnel vagy oxigéntartalmú gázzal érintkezésbe hozott akrilamid vizes oldatának oxigénkoncentrációja a vizes oldatban legalább 4 ppm, külön oxigénes kezeléssel vagy anélkül. Ezt az oldatot azután ioncserélő gyantán további feldolgozásnak vetjük alá a szennyezések adszorpciós úton történő eltávolítása céljából. A találmány szerinti eljárással az akrilamid vizes oldatát úgy tisztítjuk, hogy először erősen savas kationcserélő gyantán, majd gyengén bázisos anioncserélő gyantán kezeljük. A találmány szerint alkalmazható erősen savas kationcserélő gyanták ismertek, például sztirol-divinilbenzol-kopolimer szulfonálása útján állíthatók elő. Ilyen gyanta például az Amberlite IR—120B (Rohm and Haas, Amerikai Egyesült Államok), Lewatit SP—112 (Bayer, Német Szövetségi Köztársaság) és Diaion PK— 212 (Mitsubishi Kaseikogyo KK, Japán). A gyanta önmagában gél- vagy makropórusos alakban lehet. Az erősen savas kationcserélő gyanta kicserélhető ionja rendszerint hidrogénion, figyelembevéve a réz eltávolításának sebességét. Az erősen savas kationcserélő gyantával történő kezelés előtt a vizes akrilamid oldat pH-értékét 3,5—4,0 értékre csökkentjük. Ennek megfelelően az akrilamid vizes oldata a berendezésből való kilépési helyzet közelében polimerizációra hajlamos és így a polimerizációs jelenség fennáll a gyengén bázisos anioncserélő gyantával történő kezelés előtt. Az akrilamid polimerizációját ebben az esetben a gyantán való kezelési feltételek beállításával, például a következő módon szabályozzuk: Az akrilamid polimerizációját meggátolhatjuk akként, hogy (a) az akrilamid vizes oldatával a tisztítási folyamat közben érintkezésbe kerülő kezelő berendezések, különösen az álló ágyas oszlop felületét fenolgyantával, polietilénnel, polipropilénnel vagy polivinilkloriddal bevonjuk, vagy (b) az álló ágyas oszlopon átfolyó vizes oldat áramlási sebességét lineáris áramlási sebességben kifejezve 2— 20 m/óra értékre állítjuk be. A vizes akrilamid oldatot az álló ágyas oszlopon az ioncserélő gyantára felfelé vagy lefelé áramoltatjuk. Az áramló folyadék hőmérsékletét 5—50, előnyösen 10—30 °C-ra állítjuk be, figyelembevéve az akrilamid vizes oldatának stabilitását. Az ioncserélő gyanta dezaktiválása után azt a szokásos módon regeneráljuk. A vizes akrilamid oldatot az erősen savas kationcserélő gyantán történő kezelés után valamely gyengén bázisos anioncserélő gyantával kezeljük. A találmány szerinti eljárásban alkalmazható gyengén bázisos anioncserélő gyanták általában úgy állíthatók elő, hogy sztirol-divinilbenzol-kopolimert klórmetilezünk, majd a klórmetilezett kopolimert primer vagy szekunder aminnal amináljuk. A kicserélő csoportokat a primer, szekunder vagy tercier amino-csoportok köréből választjuk. A gyengén bázisos anioncserélő gyantára példaként a következőket említjük: Amberlite IRA—93 (Rohm and Haas, USA), Lewatit MP62 (Bayer, W. Germany) és Diaion WA10 (Mitsubishi Kaséi Kogyo KK, Japán). A gyanta gél- vagy makropórusos alakban lehet. A gyengén bázisos anioncserélő gyanta kicserélhető csoportja előnyösen hidroxilalakú. Az ioncserélő kezelés feltételeit a gyengén bázisos anioncserélő gyanta esetében csaknem azonos módon állítjuk be, mint az erősen savas kationcserélő gyanta alkalmazása során. A találmány szerinti eljárás elválaszthatatlan részét képezi az erősen savas kationcserélő gyantával, majd az ezt követően gyengén bázisos aníoncserélő gyantával történő kezelés. Ha ezeket a műveleteket nem kapcsoljuk össze, akkor 9—11 körüli pH-értékű vizes akrilamid oldatokat kapunk, amelyek szennyezésre és denaturálódásra hajlamosak. A fentieknek megfelelően a találmány szerinti eljárás során szennyezések nem képződhetnek, mivel a vizes akrilamid oldatot anioncserélő, majd kationcserélő gyantával kezeljük. Ezen kívül a találmány szerinti eljárásban nem mutatkoznak azok a hátrányok, amelyek a kevertágyas ioncserélő gyanták kezelésénél bekövetkeznek, így szennyezések képződése, az ioncserélő gyantaveszteség a regenerálásnál és a kevertágy kialakításánál, valamint a műveletek végrehajtásával járó bonyodalmak. A gyengén bázisos anioncserélő gyantán történő kezelés után a vizes oldat csaknem semleges pH-értékű és a poliakrilamid oldat minőségét rontó szennyezések olyan mértékben kiküszöbölhetők, hogy a poliakrilamid tulajdonságai minden gyakorlatilag számbajövő alkalmazási célra megfelelnek. A fentiekben már részletesen rámutattunk arra, hogy a találmány szerinti eljárás lényege az, hogy akrilamid vizes oldatát folyékony fázisban réztartalmú katalizátor jelenlétében hidrolizáljuk, a reagálatlan akrilnitrilt lényegében oxigén távollétében kevés vízzel együtt ledesztilláljuk, a reakcióelegyet oxigénnel vagy oxigéntartalmú gázzal hozzuk érintkezésbe és a feloldott oxigénkoncentrációt legalább 4 ppm-re állítjuk be, majd a reakcióelegyet először erősen savas kationcserélő gyan5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
