178305. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vizes akrilamid oldatok tisztítására
9 178305 10 tán, majd gyengén bázisos anioncserélő gyantán kezeljük. A találmány szerinti eljárás egyik változata abban áll, hogy a folyékony reakcióelegyet az erősen savas kationcserélő gyantán való kezelés előtt oxigénnel vagy oxigéntartalmú gázzal hozzuk érintkezésbe, majd ezt követően erősen savas kationcserélő gyantán és gyengén bázisos anioncserélő gyantán tisztítjuk. A találmány szerinti eljárás egyes részleteit a következő kiviteli példákban közelebbről ismertetjük: 1. példa Raney-rezet tartalmazó szuszpendált ágyas reaktorba előzetesen oxigénmentesített akrilnitrilt és oxigénmentesített tiszta vizet folyamatosan vezetünk be. A képződött reakcióelegyet katalizátorszürőre visszük [szűrőként 200 mesh lyukátmérőjű (200 lyuk/25,4 mm méretű) saválló acélhálót alkalmazunk], amelyet közvetlenül azzal a reaktorral kapcsolunk össze, ahova a reakcióelegyet adagoljuk. A szűrletet a katalizátorszűrővel közvetlenül összekapcsolt desztillációs toronyba vezetjük, a desztillációs tornyot 160 Hgmm nyomáson üzemeltetjük, így a reagálatlan akrilnitrilt, valamint a víz egy részét csaknem teljes mértékben ledesztilláljuk. A desztilláció eredményeképpen a desztillációs oszlop alján 33 súly% koncentrációjú vizes akrilamid oldatot kapunk. A nyers vizes akrilamid oldat elemzése alapján megállapítható, hogy akrilnitrilt 0,1%-nál kisebb mennyiségben tartalmaz és a rézkoncentráció 120 ppm. Előbbi kísérletet 3 hétig folytatjuk és a nyers vizes akrilamid oldatot 200 literes tartályokba visszük át, ahol környezeti hőmérsékleten és atmoszferikus nyomáson az oldatba 3 óra hosszat levegőt buborékoltatunk be. A kezelés közben és azt követően is a nyers vizes oldatban a feloldott oxigén koncentrációját körülbelül 8 ppm-re állítjuk be. A 20 mm belső átmérőjű és 1 m hosszú ioncserélő üvegoszlopot 200 ml Amberlite IR—120B (Rohm and Haas, Amerikai Egyesült Államok) erősen savas kationcserélő gyantával töltjük meg és az ioncserélő gyantát hidrogén-formába alakítjuk át. Az előbbivel azonos méretű oszlopba 200 ml Lewatit MP—62 (Bayer, Német Szövetségi Köztársaság) gyengén bázisos anioncserélő gyantát töltünk és ezt az ioncserélő gyantát hidroxil-alakban tartjuk. Az oszlopot közvetlenül összekapcsoljuk a kationcserélő gyantát tartalmazó oszlop kivezetésével. Az oxigénkezelésnek alávetett nyers vizes oldatot ezután az oszlopokon 1 liter/óra áramlási sebességgel átvezetjük. Mivel a kilépő folyadék pH-értéke 3—8 között változott, így szükség szerint sósavat vagy nátriumhidroxidot adagoltunk a távozó folyadékhoz és a pH-értéket körülbelül 7,0-ra állítottuk be. A beállított pH-értékű oldatot a következőkben tisztított oldatnak nevezzük. Az ioncserélő gyantán történő átvezetés után 4 napos üzem elteltével a réz koncentrációja a nyers vizes oldatban 0,05 ppm vagy ennél kisebb. Az ötödik napon, az ioncserélő gyantakezelés befejezése után, a tisztított folyadékot polimerizációnak vetjük alá adiabatikus körülmények között ammóniumperszulfátból és nátriumhidrogénszulfitból álló kevert redox katalizátor jelenlétében. 50 percig polimerizálunk. Miután a polimerizációs folyamat a maximális hőmérsékletet elérte, a polimert tartalmazó reaktort 90 °C-on tartott vízfürdőbe helyezzük és ebben állandó hőmérséklet mellett 2 óra hosszat tartjuk, majd a reakcióelegyet lehűtjük. A képződött terméket felhígítjuk, majd metanolban felvesszük, elporítjuk dehidratáljuk, majd csökkentett nyomáson 50 °C-on 1 óra hosszat szárítjuk, ily módon poralakú poliakrilamidot kapunk. Az így kapott polimer környezeti hőmérsékleten jól oldódik vízben, molekulasúlya viszkozitási módszer szerint meghatározva 10,300 000. Az ioncserélő gyantás kezelésnél alkalmazott oszlopok töltetének vizsgálata esetén azonban polimer nem mutatható ki. A tisztított oldatot környezeti hőmérsékleten 30 napig tároljuk, majd hasonló polimerizációs kísérletnek vetjük alá. A polimerizációs időt 56 percre állítjuk be. A polimerizációs termék feldolgozását az előzőekhez hasonló módon végezzük. A képződött polimer jó vízoldhatósággal rendelkezik, molekulasúlya 10,800 000 és a nem tárolt tisztított oldatból készített polimerrel csaknem azonos minőségű. 2. példa Az 1. példával azonos kísérletet végzünk azzal az eltéréssel, hogy 1:1 azonos térfogatarányú levegő és nitrogén elegyét alkalmazzuk levegő helyett. A levegővel történő kezelés közben és az alatt a nyers vizes oldatban feloldott oxigént körülbelül 4 ppm koncentrációértéken tartjuk, míg a tisztított folyadékban a réz koncentrációja 0,05 ppm-nél kevesebb lesz. A következő napon az ioncserélő kezelés befejezése után a tisztított folyadékot 62 percig polimerizáljuk. A képződött polimer igen jó vízoldhatósággal rendelkezik, molekulasúlya 11,000 000. Az ioncserélő gyantát tartalmazó oszlopokban polimer jelenléte nem mutatható ki. A 30 napig tárolt tisztított folyadékot is 60 percig polimerizáljuk. A képződött polimernek igen jó vizoldhatósága van, molekulasúlya 10,500 000 és a nem tárolt tisztított oldatból készült polimerrel csaknem azonos minőségű. 1. Összehasonlító példa Az 1. példával azonos kísérletet végzünk azzal az eltéréssel, hogy az oldatot oxigénnel nem kezeljük. A desztillációs oszlopból eltávolított nyers vizes oldatot oxigén kizárása mellett azonnal kationcserélő és anioncserélő gyantás kezelésnek vetjük alá. A képződött folyadék pH-értékét a nem zárt reakcióedényben beállítjuk, így az ún. tisztított folyadékhoz jutunk. A nyers vizes oldatban feloldott oxigén koncentrációja 0,2 ppmnél alacsonyabb, míg a tisztított folyadékban levő réz koncentráció a 4 napos ioncserélős kezelés után is 1— 3 ppm, vagyis a termékkel szemben támasztott minőségi követelményeknek egyáltalában nem felel meg. A kation- és anion-cserélő gyantát tartalmazó oszlopokat megvizsgálva mindkét oszlopban nagy mennyiségű ún. „pattogatott kukorica” alakban levő polimer mutatható ki. Ebből arra lehet következtetni, hogy az oszlopokat folyamatos módon hosszabb ideig felhasználva rövid idő leforgása alatt eltömődés, illetve dugulás képződne. 2. összehasonlító példa Az 1. összehasonlító példában alkalmazott folyadékból a visszamaradt rézmennyiséget úgy távolítjuk el, hogy az ioncserélő gyantával töltött oszlopok elé poró-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
