203252. lajstromszámú szabadalom • Eljárás főtömegében 10 mikron alatti szemcseméretű ioncserélő gyanták előállítására analitikai és preparatív célokra
1 HU 203 252 A 2 A találmány főtömegében 10 mikron alatti szemcseméretű, sztirol-divinil-benzol kopolimer mátrixú ioncserélő gyanták előállítására vonatkozik, amelyek az analitikai és preparatív kémiában hasznosíthatók. Ismeretes az, hogy analitikai célokra egyenletes, 3- 20 pun szemcseméretü, homogén belső szerkezetű, azonos fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkező ioncserélő gyanták alkalmazhatók. Ezek előállítása a szokásos gyártástechnológia módosításával oldható meg, mivel a kopolimer megfelelő tisztítása és osztályozása még nagy ráfordítással sem lehetséges. Különösen fokozott minőségi követelményeket támasztanak azokkal az ioncserélő gyantákkal szemben, amelyeket a modem analitikában tág mérési tartományban kívánnak alkalmazni. (Snyder-Kirkland: Bevezetés az intenzív folyadékkromatográfiába, Műszaki Könyvkiadó 1979.) A 176 374 magyar szabadalmi leírásban homodiszperz, vinil-benzol-sztirol gyöngypolimer alapú ioncserélő gyanták előállítására a szuszpenziós polimerizálást polivinü-alkohol és poliakrilsavészter keverékéből álló speciális védőkolloid jelenlétében vezetik. Ezzel az eljárással homodiszperz, 12-24 mikron szemcseméreteloszlású gyöngyök állíthatók elő. A megadott eljárás azonban nem alkalmas 10 mikronnál kisebb szemcseméretű homogén szerkezetű termékek előállítására. A szakirodalomból ismert az, hogy az ioncserélő műgyantákat felhasználás előtt savas és lúgos kezelésnek vetik alá. Általánosságban 6 n sósavoldatot, majd 2 n NaOH oldatot alkalmaznak a kívánt ionforma szerint. Ez az aktivitási eljárás elsősorban a gyantaszemcsék felületének megtisztítását eredményezi, azonban nem alkalmas a gyantaszemcsék belső, finom szerkezetének kialakítására. Ez a körülmény különösen nagy érzékenységű méréseknél azt okozza, hogy a gyantaoszlop csak viszonylag hosszú idő után alkalmazható megfelelő reprodukciójú mérésekhez. Ennek okai a következők: a fentiekben említett aktiválási eljárás után a gyantaszemcsék még nagyobb mennyiségben tartalmaznak a keresztkötésben részt nem vett aktív csoporttal rendelkező lineáris polimereket, valamint egyéb kolloidális szennyezéseket (3 686 118 USA szabadalmi leírás). Az analízis során alkalmazott, különböző paraméterek (változó pH, hőmérséklet, ionkoncentráció) megindítják a szennyezőanyagok kimosódását a gyantaoszlopból. Ennek következtében a gyantaágy változtatja térfogatát és kapacitását. Másik oka az, hogy az eluálódó polimerek a mérési hullámhosszakon alapvonal-perturbációt okoznak, mely erősen zavarhatja a kiértékelést. A találmány célja eljárás kidolgozása főtömegében 10 mikron alatti szemcseméretű, belső szerkezetüket és szemcseméretüket illetően nagymértékben homogén, azonos fizikai és kémiai tulajdonságú, analitikai tisztaságú gömbalakú, olyan sztirol-divinü-benzol kopolimer mátrixú ioncserélők előállítására, amelyeknek segítségével az analitikai módszerek szelektivitása növelhető. A találmány szerinti eljárás a megfelelő kis szemcseméretű gyantamátrix előállítását és a gyantaszemcsék belső finomszerkezetének olyan kialakítását célozza, amellyel a maximális mérési hatékonyság érhető el és a mérést zavaró anyagok eltávolíthatók. A találmány szerinti eljárással előállított gyantából töltött oszlop így nem zsugorodik, kapacitását nem változtatja és nem okoz alapvonal perturbációt. A találmány szerinti eljárás főtömegében 10 mikron alatti szemcseméretű monopoláris ioncserélő gyanták előállítására analitikai és peparatív célokra sztirol-divinil-benzol védőkoüoid jelenlétében történő poümerizációjával, a kapott gyanta szulfonálásával vagy klórmetilezésével szükség szerinti szárításával és szélfajtázásával azzal jellemezhető, hogy- sztirol-divinü-benzol keverékét 1:0,06 és 1:0,12 közötti tömegarányú keverékét ismert peroxid katalizátor és védőkoüoid jelenlétében ionmentes vizes közegben először 70 -80°C-on, majd 95 °C-on polimerizáljuk intenzív nyíróhatást kifejtő, legalább 2000 fordulatszám meüett áüandó keverés közben, majd az ülékony szennyezéseket vízgőzdesztülálással eltávolítjuk, a kapott kopolimert izoláljuk és szárítjuk és további tisztítás céljából 200 -300 °C-on N2-áramban ülóanyagmentesítjük Az így készített gyöngypolimer mátrixot a sztöchiometrikushoz képest legalább tízszeres feleslegben alkalmazott szulfonálószerrel szulfonáljuk, majd a kénsavas közeget a kapott kationcserélő gyanta mellől környezeti hőmérséklet megtartása meüett ionmentes vízzel kiszorítjuk, vagy- a gyöngypolimert ismert módon cink-klorid katalizátor jelenlétében klórmetUezzük, majd metüalkohoüal mossuk, az üy módon kapott klórmetü-származékot ismert módon vizes aminoldattal kezeljük a reakció teljessé tételéig, a kapott anioncserélő gyantát a reakcióelegyből kiszűrjük és ionmentes vízzel mossuk, majd a kapott nyers kation- vagy anioncserélő gyantát ismert módon feldolgozzuk. A feldolgozás során a gyantát - a nem reagált reakciópartnerek eltávolítása után - felületaktív szerek vizes oldatában szuszpendáljuk és centrifugáljuk, míg a felülúszó fázis zavarossága gyakorlatüag megszűnik, majd a gyanta pórusaiban a vizes közeget alkoholos közegre cseréljük ki és a gyantát tömegáüandóságig szárítjuk, a szárított gyantát 20-40% relatív páratartalmú ionizált légtérben szélfajtázásnak vetjük alá, a szélfajtázott terméket nedves ülepítéssel frakcionáljuk felületaktívszer és csíramentesítő szer vizes oldatában és a ± 0,5 mikrométer szemcseméret ingadozáson belüli termékfrakciót elkülönítjük, alkoholos mosás után szárítjuk, a szárított gyantát etanol, metilceüoszolv és víz elegyével először 50 °C-on, majd 100 °C-on nátrium-hidroxiddal kezeljük, végül sósavval főzzük, a frakcionált gyantát nátrium-hidroxid oldatban szuszpendálva kromatografáló oszlopba töltjük be, a gyantaoszlopot növekvő, majd csökkenő kötéserősségű ionokat tartalmazó szerves oldószeres vizes oldattal kezeljük, majd az oszloptól a gyantát eltávolítva ismert módon savaslúgos kezelésnek vetjük alá. A kationcserélő műgyanta előáüítása során a gyöngypolimert kíméletes módon kezeljük duzzasztó-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
