FR2610936A1 - Procede de reduction de la teneur en acrylamide des emulsions eau-dans-huile de polymeres d'acrylamide - Google Patents

Abstract

CE PROCEDE CONSISTE A AJOUTER L'AMIDASE A L'EMULSION EAU-DANS-HUILE DU POLYMERE D'ACRYLAMIDE, UNE FOIS SA POLYMERISATION ACHEVEE, PUIS A SOUMETTRE L'EMULSION EAU-DANS-HUILE AINSI TRAITEE A UNE OU PLUSIEURS PARMI LES OPERATIONS SUIVANTES : A) REGLAGE DU PH, B) CHAUFFAGE, C) BARBOTAGE DE GAZ INERTE, ET D) ADDITION D'UN AGENT CHIMIQUE REDUCTEUR.

Description

PROCEDE DE REDUCTION DE LA TENEUR EN ACRYLAMIDE DES

EMULSIONS EAU-DANS-HUILE DE POLYMERES D'ACRYLAMIDE.

La présente invention concerne l'utilisation de

l'azidase pour réduire la teneur en acrylamide des émul-

sions eau-dans-huile contenant des polymères d'acrylamide. Lorsque l'acrylamide est polymérisé avec lui-même ou avec d'autres monomères vinyliques solubles dans l'eau,

il en résulte des polymères solubles dans l'eau. Ces po-

lymères contiennent, en..-plus des ingrédients de départ ou de produits de décomposition de ceux-ci, des quantités d'acrylamide qui peuvent s'élever jusqu'à 4.000 ppm en fonction de la concentration du polymère et de son procédé de production. Une variable importante est bien entendu la

quantité d'acrylamide de départ qui est utilisée pour pro-

duire le polymère.

Une technique importante de polymérisation permet-

tant de produire des polymères d'acrylamide est constituée par la technique dite de polymérisation en émulsion inverse, qui est décrite de manière détaillée dans le brevet des

Etats-Unis d'Amérique n 3 284 393 et le brevet des Etats-

Unis d'Amérique redélivré n 28.471.

Sous son aspect le plus large, ce procédé de

polymérisation en phase inverse utilise un procédé de poly-

mérsation en émulsion eau-dans-huile, dans lequel un mono-

mère soluble dans l'eau est émulsionné dans une phase hui-

leuse et y est polymérisé. D'une manière plus spécifique, dans le cas des polymères d'acrylamide, de l'acrylamide, ou de l'acrylamide avec d'autres monomères solubles dans l'eau sont placés sous la forme d'une émulsion eau-dans-huile

à l'aide d'un agent émulsionnant eau-dans-huile. Cette émul-

sicn contient aussi un catalyseur de polymérisation par radicaux libres, qui est capable de former des radicaux

libres. On soumet alors ce mélange aux conditions de poly-

mérisation telles que décrites dans les brevets mentionnés

ci-dessus.

A la fin de la polymérisation, on peut séparer *. 2

le polymère de l'émulsion ou on peut traiter cette émul-

sion, avant, pendant ou après la polymérisation, à l'aide d'un agent tensio-actif soluble dans l'eau. Lorsqu'on ajoute à de l'eau l'émulsion eau-dans-huile contenant l'agent tensio-actif soluble dans l'eau, elle s'inverse rapidement, provoquant ainsi une dissolution rapide du polymère. Cela est décrit de manière détaillée dans le

brevet des Etats-Unis d'Amérique redélivré n 28.474.

Les émulsions eau-dans-huile des polymères

d'acrylamide que l'on peut utiliser dans la présente inven-

ticn contiennent quatre constituants de base. Ces cons-

tituants et leurs pourcentages en poids dans les émulsions sont énumérés ci-dessous: A. Polymère d'acrylamide: 1. D'une manière générale, de 5 à 60 %, 2. De préférence, de 20 à 40 %, et 3. De façon encore plus préférentielle, de

à 35 %,

B. Eau: 1. D'une manière générale, de 20 à 90 %, 2. De préférence, de 20 à 70 %, et 3. De façon encore plus préférentielle, de

à 55 %,

C. Liquide hydrophobe: 1. D'une manière générale, de 5 à 75%, 2. De préférence, de 5 à 40 %, et 3. De façon encore plus préférentielle, de à 30 %, et D. Agent émulsionnant eau-dans-huile: 1. D'une manière générale, de 0,1 à 20 %, 2. De préférence, de 1 à 15 %, et 3. De façon encore plus préférentielle, de

1,2 à 10 %.

Il est également possible de caractériser encore les émulsions eau-danshuile des polymères d'acrylamide en ce qui concerne la phase aqueuse de ces émulsions. Cette

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phase aqueuse se définit d'une manière générale comme étant la somme du polymère ou copolymère d'acrylamide présent dans l'émulsion et de la quantité d'eau présente dans cette émulsion. On peut aussi utiliser cette terminologie pour décrire les émulsions eau-dans-huile que l'on peut utiliser

dans la présente invention. Lorsqu'on utilise cette termi-

nologie, la phase aqueuse des émulsions eau-dans-huile de la présente invention constitue, d'une manière générale, de 25 à 95 % en poids de l'émulsion. De préférence, cette phase aqueuse est comprise entre 60 et 90 % en poids de l'émulsion, et, de façon encore plus préférentielle, de

à 85 %.

On peut aussi caractériser ces émulsions quant

aux rapports eau/huile. Ce chiffre est simplement le rap-

port de la quantité d'eau présente dans l'émulsion divisée par la quantité de liquide hydrophobe présent dans cette

émulsion. D'une manière générale, les émulsions eau-dans-

huile de la présente invention auront un rapport eau/huile allant de 0,25 à 18. De preference, ce rapport eau/huile se situera dans la plage de 0,5 à 14, et, de façon encore plus

préférentielle, de 1,0 à 2,75.

Le terme "polymère d'acrylamide", tel qu'ici utilisé, recouvre non seulement les homopolymères d'acrylamide, mais également les copolymères d'acrylamide

qui contiennent 5 % ou plus d'unités d'acrylamide.

Les polymères d'acrylamide contenus dans les

émulsions eau-dans-huile utilisées dans la présente inven-

tion sont des polymères et des copolymères d'acrylamide

cationiques ou modifiés par voie cationique. Comme polymè-

res de ce type, on peut citer des copolymères d'acrylamide et de méthacrylate de diméthylaminoéthyle et leurs dérivés quaternaires solubles dans l'eau, le poly(méthacrylate de diméthylaminoéthyle) et ses dérivés quaternaires solubles dans l'eau, et les polymères et copolymères du chlorure de diallyldiméthylammonium, tels que ceux décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 288 770 et décrits en outre, sous forme d'émulsion eau-dans-huile, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 920 599. Comme autres polymères modifiés par voie cationique et pouvant convenir pour être utilisés dans des émulsions eau-dans-huile de la présente invention, on peut citer les polyacrylamides qui ont été soumis à la réaction de Mannich et leurs dérivés

quaternaires solubles dans l'eau correspondants. Des poly-

mères de ce type sont décrits dans le brevet des Etats-

Unis d'Amérique n 3 979 348.

Comme polymères d'acrylamide anioniques, on peut citer l'acrylamide polymérisé avec l'acide acrylique, l'acide acrylamido-2 méthyl-2 propanesulfonique et les

mor.omères apparentés du type sulfonate, les acides maléi-

que, fumarique et itacorique, les styrènesulfonates et les

produits analogues.

Les liquides hydrophobes ou huiles utilisés pour préparer ces émulsions peuvent être choisis parmi un large

groupe de liquides organiques qui comprennent des hydro-

carbures liquides et des hydrocarbures liquides substitués.

Un groupe préféré de liquides organiques que l'on

peut utiliser dans la mise en oeuvre de la présente inven-

ticn est constitué par les huiles hydrocarbonées paraffini-

ques. Comme exemples de ces types de matières, on peut citer un solvant isoparaffinique à chaîne ramifiée, vendu

par "Humble Oil and Refinery Company" sous la marque com-

merciale "Isopar M" et décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 624 019, et un solvant paraffinique vendu par "The Exxon Company, EtatsUnis d'Amérique", et appelé "Sclvant paraffinique à faible odeur". Les caractéristiques de cette matière sont présentées ci-dessous dans le Tableau I.

TABLEAU I

Densité spécifique 60 /60 F (15,6 C),?-, Couleur Saybolt min. + 22 Apparence à l'oeil nu Lumineux et limpide Point d'aniline, F (O C), ASTM D-611 min. 160 (71) Distillation, F ( C), ASTM D-86 Point initial de distillation min. 365 (185) Point final de distillation max. 505 (263) Point d'éclair, F (OC), craquage à lit mobile min. 140 (60)

Soufre, ppm, appareil de microcoulo-

métrie max. 15 Bien que les huiles paraffiniques soient les matières préférées pour être utilisées dans la préparation des émulsions eau-danshuile de la présente invention, on peut utiliser d'autres liquides organiques. C'est ainsi qu'on peut utiliser des huiles minérales, des kérosènes,

des naphtas et, dans certains cas, d'autres dérivés pé-

troliers. Bien qu'ils soient utilisables dans le cadre de la présente invention, on évite, en général, en raison des problèmes associés à leur manipulation, des solvants tels que le benzène, le xylène, le toluène et d'autres hydrocarbures non miscibles à l'eau ayant soit de faibles

points d'éclair, soit des propriétés toxiques.

On peut utiliser n'importe quel agent émulsion-

nant classique eau-dans-huile, tel que le monostéarate de sorbitan, le mono-oléate de sorbitan et les matières dites

à faible HLB (Balance Hydrophile Lipophile), qui sont tou-

tes étudiées dans la littérature technique et sont réunies

dans l'Atlas de Sélection des Agents Tensio-Actifs HLB.

Bien qu'on utilise les émulsionnants indiqués pour produi-

re de bonnes émulsions eau-dans-huile, on peut utiliser

d'autres agents tensio-actifs pour autant qu'ils sont capa-

bles de produire ces émulsions. On considère toutefois également possible de pouvoir utiliser d'autres agents

émulsionnants eau-dans-huile.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 997 492

montre l'utilisation d'émulsionnants présentant d'une ma-

nière générale des valeurs HLB très élevées, en vue de pro-

duire des émulsions stables d'un caractère analogue à celles présentées ci-dessus. Lorsqu'on utilise les équations in- diquées dans ce brevet, on peut utiliser, pour la mise en oeuvre de la présente invention, des émulsionnants ayant

des valeurs HLB comprises entre 4 et 9.

Outre le document mentionné ci-dessus, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 024 097 décrit des agents

émulsionnants particuliers pour les émulsions eau-dans-

huile qui font l'objet de la présente invention. Conformé-

ment à ce document, on prépare de manière générale ces

émulsions en utilisant un agent émulsionnant eau-dans-

huile comprenant un amide gras à substitution N,N-dialcanol

inférieur partiellement estérifié. On peut en outre combi-

ner d'autres agents tensio-actifs pour produire des émul-

sions présentant de petites tailles de particules et une

excellente stabilité au stockage.

En ce qui concerne la préparation des émulsions eau-dans-huile de polymères d'acrylamide du type décrit ci-dessus, le procédé général de préparation se trouve contenu dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 284 393 au nom de Vanderhoff. Un mode opératoire typique

permettant de préparer des émulsions de polymères d'acry-

lamide de ce type comporte la préparation d'une solution aqueuse d'un acrylamide monomère et l'addition de cette

solution à l'une des huiles hydrocarbonées décrites ci-

dessus. En ajoutant un agent émulsionnant eau-dans-huile convenable, et en agitant, on soumet alors l'émulsion à des conditions de polymérisation par radicaux libres et

on obtient une émulsion eau-dans-huile du polymère d'acry-

la-ide. On soulignera que l'on choisit les ingrédients en se basant sur les pourcentages en poids donnés ci-dessus et sur leur compatibilité mutuelle. En ce qui concerne le choix du catalyseur capable de former des radicaux libres, ce matériau peut être soluble soit dans l'huile, soit dans l'eau, et il peut appartenir au groupe constitué par les

peroxydes organiques, les matières du type Vazo, les sys-

tèmes d'amorçage de type redox, etc. Par ailleurs, la lumière ultraviolette, les micro-ondes, etc., provoqueront également la polymérisation des émulsions eau-dans-huile

de ce type.

La préparation des émulsions de ce type est

exposée de manière plus détaillée dans le brevet des Etats-

Unis d'Amérique n 3 624 019, le brevet des Etats-Unis d'Amérique redélivré n 28.474, le brevet des Etats-Unis

d'Amérique n 3 734 873, le brevet des Etats-Unis d'Améri-

que redélivré n 28.576 et le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 826 771. On peut faire appel à l'utilisation d'air pour contrôler la polymérisation. Cette technique est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n

3 767 629.

Outre les document cités ci-dessus, le brevet

des Etats-Unis d'Amérique n0 3 996 180 décrit la prépara-

tion d'émulsions eau-dans-huile des types utilisés dans la présente invention, en formant tout d'abord une émulsion contenant des gouttelettes à faible taille de particules entre l'huile, l'eau, le monomère et l'agent émulsionnant

eau-dans-huile, avec utilisation d'une technique de mélan-

ge à cisaillement élevé, à la suite de quoi on soumet

cette émulsion à des conditions de polymérisation par ra-

dicaux libres. On peut également se reporter au brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 024 097 qui décrit des

émulsions eau-dans-huile telles que celles décrites ci-

dessus et utilisant des systèmes tensio-actifs particuliers pour l'agent émulsionnant eau-dans-huile, ce qui autorise

la préparation de latex ayant de petites tailles de parti-

cules de polymère et une stabilité au stockage améliorée.

Une autre citation, à savoir le brevet des Etats-

Unis d'Amérique n 3 915 920, décrit des émulsions eau-

dans-huile stabilisantes du type décrit ci-dessus et uti-

lisant divers polymères solubles dans l'huile, tels que le polyisobutylène. L'utilisation de techniques de ce type

fournit des émulsions stabilisées supérieures.

On peut encore mentionner le brevet des Etats-

Unis d'Amérique n 3 997 492 qui décrit la formation

d'émulsions eau-dans-huile du type décrit ci-dessus.

Une fois achevé la polymérisation et alors que

l'émulsion est encore dans la cuve de réaction, la prati-

que est parfois de soumettre, comme opération finale, l'émulsion définitive à une phase dite de post-chauffage

utilisant des températures se situant dans la plage com-

prise entre 45 C et les 80 C, jusqu'à ce que l'on obtienne un acrylamide monomère satisfaisant, en général après une période de temps se situant dans la plage comprise entre 1 et 24 heures. Cette phase a tendance à polymériser une

partie de l'acrylamide monomère présent dans le système.

Elle ne réalise pas de manière effective une réduction to-

tale de la teneur résiduelle du système en acrylamide monomère. Par ailleurs, à la fin de la réaction, il est parfois utile de réaliser un barbotage dans la réaction, ce qui a également tendance à retarder l'oxydation nocive de certaines fractions chimiques constitutives demeurant dans le système. A ce moment-là également, il est parfois

avantageux de régler le pH et d'ajouter un agent d'inver-

sion tensio-actif soluble dans l'eau. Comme cela sera dé-

montré plus loin, il est également possible, lorsqu'on met en oeuvre les enseignements de l'invention, d'ajouter un

agent réducteur chimique.

Une fois achevée la polymérisation, il est possi-

ble de concentrer les émulsions en en extrayant l'eau. Un tel processus est décrit dans la Publication de Brevet

Européen n O 008 213.

En ce qui concerne les propriétés physiques des

émulsions eau-dans-huile des polymères d'acrylamide fine-

ment divisés que l'on peut utiliser dans le cadre de la présente invention, ces émulsions contiennent des quantités

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relativement importantes de polymère. Les polymères disper-

sés dans l'émulsion sont extrêmement stables lorsque la taille de particule du polymère se situe dans la plage allant de 0,1 micron jusqu'à environ 5 microns. La taille préférée de particule se situe, d'une manière générale, dans la plage de 0,2 micron à environ 3 microns. Une taille

de particule que l'on utilise de manière encore plus pré-

férentielle se situe, d'une manière générale, dans la plage

de 0,2 à 2,0 microns.

Les émulsions préparées qui ont les compositions

indiquées plus haut ont, d'une manière générale, une visco-

sité se situant dans la plage de 50 à 200 cPo (basée sur le viscosimètre Brookfield). On constate toutefois que la

viszosité de ces émulsions peut être considérablement modi-

fiée par l'augmentation ou la diminution de la teneur en polymère, de la teneur en huile ou de la teneur en eau, ainsi que par le choix d'un émulsionnant eau-dans-huile convenable. Un autre facteur qui participe à l'obtention de la viscosité voulue de ces types d'émulsion est la taille de particule du polymère qui est dispersé dans la phase aqueuse discontinue. D'une manière générale, plus les particules obtenues sont petites, moins l'émulsion est visqueuse. En tout état de cause, il sera facilement évident pour les spécialistes en la matière d'établir la manière dont la viscosité de ces types de matières peut

être modifiée. Il est important que l'émulsion soit suffi-

sa=ment fluide, c'est-à-dire pompable.

A la fin du processus de polymérisation décrit ci-dessus, les émulsions peuvent contenir une teneur en

acrylamide monomère initial se situant dans la plage com-

prise entre 50 et 4.000 ppm, bien que, d'une manière géné-

rale, cette teneur en acrylamide monomère se situera dans

la plage de 500 à 1 000 ppm.

Il a été proposé plusieurs méthodes pour réduire la teneur de ces émulsions en acrylamide. L'une de ces techniques consiste à hydrogéner de façon à produire du prcpionamide. C'est l'objet du brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 375 529. On a proposé plusieurs produits chimiques utilisant des agents oxydants, mais ils n'ont

pas remporté de succès complet, ceci étant dû soit au ren-

dement, soit au coût.

Récemment, dans la littérature technique, un certain nombre de documents de brevet et d'éléments de documentation ont indiqué qu'il est possible de traiter des solutions de polymère d'acrylamide avec l'enzyme qu'est

l'amidase, qui réagit de manière sélective avec l'acryla-

mide monomère en décomposant cet acrylamide en acide acry-

lique et en d'autres sous-produits moins toxiques. L'ami-

dase ne réagit pas avec le polymère d'acrylamide.

Bien que l'amidase sous une forme semi-purifiée

ou purifiée se soit avérée convertir efficacement l'acry-

lamide monomère présent dans les solutions de polymère d'azrylamide, il n'a pas été suggéré dans la littérature technique d'utiliser ces enzymes, ou les bactéries qui constituent leurs précurseurs, pour traiter les émulsions eau-dans-huile de polymères d'acrylamide du type décrit cidessus. Dans des expériences antérieures menées par la

Société déposante et utilisant des suspensions ou solu-

ticns aqueuses d'amidase, de bactéries contenant une amida-

se ou d'amidase brute, il a été découvert que, à moins

que ces suspensions ou solutions ne soient très précaution-

neusement ajoutées aux émulsions eau-dans-huile contenant de l'acrylamide, il commençait à se produire l'inversion qui est mise en évidence par un épaississement de l'émulsion

conrcentrée qui produit un système d'émulsion partielle-

ment inversée, ce qui ne convient pas pour un usage commer-

cial. L'expérience a également montré que, lorsqu'on trai-

tait, avec ces enzymes, des émulsions d'acryiamide de type

cationique ou organique, on obtenait une très faible con-

version de l'acrylamide. D'après ce qui précède, il appa-

raet ainsi qu'il n'est pas simple de traiter des émul-

sions eau-dans-huile d'acrylamide à l'aide d'amidase et d'obtenir des réductions satisfaisantes des teneurs en acrylamide. C'est pourquoi la présente invention a pour objet un procédé perfectionné permettant de réduire, à l'aide d'amidase, la teneur en acrylamide présent dans des émulsions eau-dans-huile de polymères d'acrylamide, ce przocédé étant caractérisé par le fait qu'il consiste à aocuter l'amidase à l'émulsion eau-dans-huile du polymère d'acrylamide, une fois sa polymérisation achevée, puis à soumettre l'émulsion eau-dans-huile ainsi traitée à une ou plusieurs parmi les opérations suivantes: a) réglage du pH, b) chauffage, c) barbotage de gaz inerte, et

d) addition d'un agent chimique réducteur.

L'amidase prévue par la présente invention est

spécifique de l'acrylamide monomère et ne semble pas affec-

ter le polymère d'acrylamide.

En ce qui concerne l'espèce de l'amidase, cette

amidase peut provenir d'un large spectre d'espèces bacté-

riennes. Bien qu'il ne soit pas possible de donner la liste de toutes les espèces, on peut citer à titre illustratif: 1. Brevibacterium ammoniagenes 2. Culture mixte de Brevibacterium et de Bacillus 3. Cultures individuelles de Bacillus et de Pseudomonas 4. Espèces spécifiques de Brevibacterium, telles que Brevibacterium acetylicum, Brevibacterium helvolum, Brevibacterium leucinophagum, Brevibacterium linens, et Brevibacterium vitarumen 5. Espèce Rhodococcus 6. Certaines espèces Arthrobacter 7. Pseudomonas chloroaphis En utilisant des méthodes connues de production des enzymes à partir de matériau cellulaire bactérien, il est possible de produire une amidase brute à partir d'une espèce du type indiqué ci-dessus à titre illustratif, puis de soumettre une telle amidase impure à une purification supplémentaire de façon à produire une amidase sensiblement pure. Une méthode de production des enzymes à partir de matériau cellulaire bactérien est décrite dans le brevet

japonais n 53/086078. Dans celui-ci, les enzymes intracel-

lulaires de Brevibacterium ammoniagenes se préparaient de la manière suivante:

On a soumis la souche d'inoculation du Brevibac-

terium ammoniagenes à une culture à 25 à 35 C, à un pH tombant dans la plage de 6,5 à 8,5, dans un milieu liquide de culture contenant une source de carbone, une source

d'azote, des sels minéraux et d'autres produits nutritifs.

Après formation de la culture, on a séparé la masse bacté-

rienne par filtration et on l'a exploitée à l'aide de techniques standard. On a obtenu l'enzyme brute en faisant sécher la masse bactérienne par le procédé à la poudre d'acétone ou par lyophilisation et en réalisant une rupture des cellules bactériennes par brassage dans une solution

tampon ou en les soumettant à des ondes d'ultrasons.

Tout au long du présent mémoire, le terme "amidase" qui est utilisé est censé recouvrir des amidases pures et semi-pures, ainsi que des cellules bactériennes contenant une amidase, qui peuvent toutes être utilisées

dans la mise en oeuvre de la présente invention.

D'une manière générale, on place l'amidase sous la forme d'une solution ou d'une suspension, bien que l'on

puisse utiliser une poudre.

Une amidase préparée à partir du matériau cellu-

laire bactérien se caractérise par son activité. Cette activité varie en fonction des autres matières que l'on

trouve dans la bactérie. Toutefois, en utilisant des techni-

ques désignées, on peut obtenir une activité comprise entre 1 et 100 micromoles/minute par millilitre à 30 C. On peut cependant utiliser une activité située en dehors de cette plage et on peut l'obtenir en utilisant d'autres techni- ques. Dans le cadre de la présente invention, l'activité désigne l'activité catalytique de l'amidase et elle se

détermine par des méthodes standard.

Le dosage de-l'amidase se caractérise en unités d'enzyme, l'unité étant définie comme étant la quantité

d'enzyme qui catalyse la formation d'une micromole d'ammo-

niac par minute à partir d'une solution 25 millimolaire

d'acrylamide à un pH de 6,0 et à 30 C.

La quantité d'amidase utilisée pour traiter les émuIsions variera en fonction de la quantité d'acrylamide monomère qui y est présent et en fonction de l'activité de cette amidase. En supposant une activité de l'amidase de 50 à 100 unités/ml (à 30 C), un dosage de 10 ml ou moins

d'amidase par kg de polymère donnera des résultats convena-

bles pour réduire la teneur en acrylamide monomère.

Bien que l'on puisse utiliser pour ce système plus de 1000 unités/kg d'amidase, cela n'est pas nécessaire

étant donné que l'amidase agit en tant que catalyseur.

Bien que cela soit exact, il existe une limite inférieure de dosage envisagée pour l'amidase en raison des effets de désactivation. On s'attend 'à ce qu'au moins 300

unités/kg soient efficaces. D'une manière générale, l'ami-

dase est efficace pour n'importe quelle concentration d'acrylamide monomère. Toutefois, afin de fournir certaines

indications quantitatives, on pense que, d'une manière gé-

nérale, on devrait utiliser 50 à 1000 unités d'amidase pour 1000 grammes d'émulsion. En règle générale, l'émulsion contiendra 1000 ppm ou moins d'acrylamide monomère. On pense que cette proportion d'amidase sera efficace pour des proportions très élevées d'acrylamide monomère et on sait qu'elle sera efficace avec des concentrations plus

faibles d'acrylamide monomère.

Après l'addition, ou au cours de l'addition, de l'amidase, l'invention prévoit de soumettre l'émulsion ainsi traitée à un ou plusieurs modes opératoires. Ces opérations comprennent un réglage du pH, un chauffage,

un barbotage de gaz inerte et l'addition d'agents chimi-

ques réducteurs, comme cela est décrit ci-dessous: En ce qui concerne le réglage du pH, on sait

que, d'une manière générale, un latex de polymère d'acry-

lamide a un pH se situant dans la plage allant de 3,5 à 8,5. Normalement, on devrait régler le pH de la plupart des latex de polymères d'acrylamide de façon que, au moment o l'on y ajouterait l'amidase, le pH se situe dans la plage de 5,0 à 8,5. On envisage, afin de rendre optimaux les effets de l'amidase, de le régler de façon qu'il se situe dans la plage de 6,0 à 7,0. Dans le cas d'émulsions de type cationique, on devrait, de préférence, régler ce pH de façon qu'il se situe dans la plage allant de 4,5 à 6,0. On se sent forcé de souligner que, bien que l'on doive parfois mettre en oeuvre le réglage du pH, on devrait exécuter ce réglage avec précaution en raison du risque de

difficultés telles qu'une rupture de l'émulsion.

En ce qui concerne le chauffage de l'émulsion, on notera que l'on peut réaliser la conversion de l'acrylamide monomère à l'aide d'amidase à la température ambiante, c'est-à-dire à 25 C. Toutefois, il se produit parfois à des températures élevées une conversion de l'acrylamide monomère qui est très rapidement plus efficace. D'une manière générale, on maintient les émulsions traitées à l'amidase, à une température se situant dans la plage de C à 60 C et, de préférence, de 40 à 55 C. On peut utiliser des températures plus élevées que 60 C tant que la désactivation de l'amidase par la température ne devient

pas trop appréciable.

* En ce qui concerne le barbotage, on peut parfois

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obtenir des résultats améliorés si on soumet l'émulsion traitée à l'amidase à un barbotage à l'aide d'azote ou

d'un autre gaz qui protégera le système à l'égard de l'oxy-

dation, ceci à raison de 0,222 à 74 dm3 par minute et par litre de latex traité (0,03 à 10,0 pieds cubes par minute et par gallon de latex traité),pendant la période de temps requise pour le traitement à l'amidase. Une technique de barbotage est décrite dans le brevet des Etats-Unis

d'Amérique n 3 767 629.

En ce qui concerne l'addition d'agents chimiques réducteurs, on obtient parfois des résultats avantageux si l'on traite l'émulsion contenant l'amidase à l'aide de tels agents. Comme exemples de ces agents, on peut citer les suivants: le glutathion, le diéthio-érythritol et le dithiothreitol. Le dosage de ces agents réducteurs, ramené au poids d'émulsion, se situe dans la plage comprise entre

0,5 et 2 ppm, bien que ce soit de façon plus préférentiel-

le de 0,5 à 1 ppm.

En ce qui concerne l'addition de l'amidase,

lorsqu'on l'ajoute à l'émulsion sous forme d'une suspen-

sion ou solution diluée du type décrit ci-dessus, il est nécessaire que cela soit fait sous des conditions de bonne agitation, de façon à rendre minimal le risque

qu'apparaissent des conditions localisées d'inversion.

Dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n 014,328 déposée le 13 Février 1987, on montre que l'on préfère ajouter l'amidase qui a été

précédemment préparée sous la forme d'une émulsion eau-

dans-huile, cette émulsion étant compatible avec l'émul-

sion eau-dans-huile contenant l'acrylamide. Cela empêche

l'inversion partielle de survenir.

En fonction du traitement particulier décrit ci-dessus que l'on utilise, de la puissance de l'amidase,

de sa concentration et du type de l'émulsion, il est possi-

ble de réduire la teneur de l'émulsion décrite ci-dessus en acrylamide monomère à moins de 10 ppn sur une période de temps s'étendant de 1/2 à 24 heures. Dans certains systèmes, des périodes de temps plus longues peuvent être nécessaires. Il s'est avéré que, pour presque tous les systèmes

à l'exception des polymères cationiques, une réduction no-

table de l'acrylamide monomère se trouve réalisée. Pour des systèmes contenant un polymère cationique, on pense qu'une réduction notable peut se trouver réalisée grâce à l'utilisation concomitante d'un réglage du pH, de la

chaleur et/ou d'un barbotage de gaz inerte et/ou de l'addi-

tion d'agents chimiques réducteurs.

Ainsi que cela a été souligné, la présente inven-

tion présente un intérêt particulier du fait que, en ré-

glant le pH dans la plage de 4,5 à 7,0, il est possible

d'extraire l'acrylamide monomère qui contient des quanti-

tés d'un monomère cationique du type précédemment décrit.

Les exemples suivants sont présentés dans le but

d'illustrer la présente invention.

Exemple 1

Dans le cadre de l'utilisation d'une amidase

préparée à partir de Brevibacterium de la manière expli-

quée dans la présentation ci-dessus du brevet japonais 53/086078, un processus typique de traitement d'un latex à l'amidase impliquerait l'addition d'une quantité d'amidase

présentant une activité suffisante, qui suffise pour réa-

liser une réduction du taux initial d'acrylamide à moins de 10 ppm dans les limites de temps désiré. Bien que la

vitesse d'agitation doivent être choisie de façon à four-

nir un contact poussé de l'amidase avec l'acrylamide mono-

mère aux fins du présent exemple, on ajoute goutte-à-

goutte cette amidase à 100 grammes d'un latex agité. On prévoit une agitation à une vitesse d'approximativement 100 tpm et, pour le présent exemple, on peut l'effectuer dans un ballon classique à fond rond ou dans tout autre réa pient convenable. On devrait pré7ever des quantités ai quotes de latex à des instants répartis dans le temps et l'émulsion inversée dans l'eau de façon à fournir des sclutions à 1 à 2 % que l'on devrait alors immédiatement analyser pour déterminer la teneur en acrylamide monomère

à l'instant o la quantité aliquote a été prélevée.

Exemple 2

En employant le mode opératoire de l'exemple 1, on utilise, sans réglage du pH, 100 grammes d'un latex

de polyacrylamide ayant un RSV (viscosité spécifique ré-

duite) de 6-8 et comportant 35 % en poids de polymère. On ajoute à ce latex 1,8 gramme d'amidase ayant une activité de 25 unités/ml (30 C), tout en agitant à une vitesse suffisante pour fournir un contact poussé de l'amidase avec l'acrylamide monomère. On

maintient à 35 C la température de l'ensemble du système.

Le système initial contient 1000 ppm d'acrylamide monomère.

Au bout de 1 heure, on considère que le système contient ppm d'acrylamide monomère; au bout de 5 heures:

ppm; au bout de 20 heures: 8 ppm d'acrylamide mono-

mère. A approximativement 25 heures, l'acrylamide monomère

sera inférieur à 5 ppm.

Exemple 3

En employant.le mode opératoire de l'exemple 1, on utilise, sans réglage du pH, 100 grammes d'un latex de polyacrylamide présentant un RSV de 1224 et comportant 32 pour cent en poids de polymère. On ajoute à ce latex 1,8 gramme d'amidase, tout en agitant à une vitesse d'approximativement 100 tpm. Initialement, la température est de 45 C pour l'ensemble du système et on la maintient ensuite à 45 C. Le système initial contient 1000 ppm d'acrylamide monomère. Au bout de 1 heure, on considère que le système contient 75 ppm d'acrylamide monomère; au bout de 5 heures: 35 ppm; au bout de 20 heures: 8 ppm d'acrylamide monomère. A approximativement 25 heures,

l'acrylamide monomère sera inférieur à 5 ppm.

Exemple 4

En employant le mode opératoire de l'exemple 1,

on utilise, sans réglage du pH, 100 grammes de polyacry-

lamide présentant un RSV de 18-24 et comportant 32 % en poids de polymère. On ajoute à ce latex 1,0 gramme d'ami- dase, tout en agitant. On maintient à 55 C la température du système. Initialement, 1000 ppm d'acrylamide monomère sont présentes. La teneur en acrylamide monomère se

réduit jusqu'à moins de 10 ppm au bout de 10 heures.

Exemple 5 On développe le mode opératoire de l'exemple 4, en utilisant un barbotage à l'azote gazeux. Ce barbotage commence immédiatement avant l'addition de l'amidase et se poursuit pendant 5 heures. Au bout de 10 heures, les 1000 ppm initiales d'acrylamide se réduisent à moins

de 5 ppm.

Exemple 6

On ajoute au mode opératoire de l'exemple 4 l'addition de 5 ppm de glutathion. On ajoute ce glutathion à l'amidase. La teneur initiale en acrylamide monomère

de 1000 ppm se réduit à moins de 5 ppm au bout de 8 heures.

En employant le mode opératoire de l'exemple 1, on utilise, avec un pH réglé à une valeur de 8,35 à 6,5, 100 grammes

d'un latex de copolymère acide acrylique/acrylamide pré-

sentant un RSV de 14 et comportant 40 % en poids de poly-

mère. Ce copolymère comprend 30 pour cent en moles d'aci-

de acrylique et 70 pour cent en moles d'acrylamide. On ajoute à ce latex 1,0 gramme d'amidase présentant une

activité de 6 unités/ml (30 C), tout en agitant. Initiale-

ment, la température du système est de 60 C. On maintient cette température pendant 2 heures, après quoi on laisse le système refroidir jusqu'à 25 C. La teneur initiale de 800 ppm du système en acrylamide monomère se réduit

jusqu'à 10 ppm au bout de 24 heures.

Exemple 7

En employant le mode opératoire de l'exemple 1, on utilise, avec un réglage du pH à 5,5, 100 grammes de latex chlorure de diallyldiméthylammonium (30%)/acrylamide (70 moles pour cent) présentant un RSV de 24 et comportant % en poids de polymère. On ajoute à ce latex 1, 5 gramme d'amidase présentant une activité de 5 micromoles/mn/ml

(30 C), tout en agitant. On maintient à 50 C la tempéra-

ture du système. La teneur initiale en acrylamide de 700 ppm se réduit jusqu'à 200 ppm au bout de 18 heures. Au bout de 48 heures, cette teneur en acrylamide monomère se

réduit jusqu'à 80 ppm.

Exemple 8

En employant le procédé de l'exemple 1, on utilise, avec un réglage du pH à 5,5, 100 grammes d'un latex de copolymère méthacrylate de diméthylaminoéthyle,

chlorure de méthyle quat. (45 % en poids)/acrylamide -

(55 % en poids) présentant un RSV de 14 et comportant 40 % en poids de polymère. On ajoute à ce latex 1, 0 gramme d'amidase présentant une activité de 5 micromoles/mn/ml

(30 C), tout en agitant. On maintient de manière perma-

nente à 45 C la température du système. La teneur initiale de 900 ppm de l'acrylamide monomère se réduit à 200 ppm au bout de 24 heures. Au bout de 48 heures, cette teneur

de l'acrylamide monomère se trouve réduite à 150 ppm.

Exemple 9

En employant le mode opératoire de l'exemple. 1, on utilise avec un réglage du pH à 3,8, 100 grammes d'un latex de copolymère de méthacrylate de diméthylaminoéthyle, chlorure de méthyle quat. (45 % en poids) /acrylamide (55 % en poids) ayant un RSV de 14 et comportant 40 % en

poids de polymère. On ajoute à ce latex 1,0 gramme d'ami-

dase ayant une activité de 5 micromoles/mn/ml (30 C), tout en agitant. On maintient de manière continue à 45 C la température du système. La teneur initiale de 900 ppm de l'acrylamide monomère se réduit à 400 ppm au bout de 24 heures. Au bout de 48 heures, cet acrylamide monomère

se trouve réduit à 380 ppm.

Exemple 10

En employant le mode opératoire de l'exemple 1, on utilise 100 grammes de chlorure de diallyldiméthylammo- nium (10 % en moles)/acide acrylique (40 % en moles)/ acrylamide (50 % en moles) (35 % d'activité). On ajoute

à ce latex 1,8 gramme d'amidase, tout en agitant à une vi-

tesse d'approximativement 100 tpm. La température de l'en-

semble du système est initialement de 35 C et on la main-

tient ensuite à 35 C. Le système initial contient 100 ppm d'acrylamide monomère. Au bout de 1 heure, on considère que le système contiendra 85 ppm d'acrylamide monomère; au bout de 5 heures: 35 ppm; au bout de 20 heures: 8 ppm d'acrylamide monomère. Au bout d'approximativement 25

heures, l'acrylamide monomère sera inférieur à 5 ppm.

Exemple 11

En employant le mode opératoire de l'exemple 1, on utilise, avec un pH réglé à 6,5, 100 grammes d'un latex de copolymère d'acide acrylique (60 % en moles)/acrylamide (40 % en moles) ayant un RSV de 20 et comportant 28 % en

poids de polymère. On ajoute à ce latex 2,0 grammes d'ami-

dase, tout en agitant. On maintient à 45 C la température de l'ensemble du système. Le système initial contient 1000 ppm d'acrylamide monomère. Au bout de 10 heures, la teneur

en acrylamide monomère est inférieure à 10 ppm.

Exemple 12

En employant le mode opératoire de l'exemple 1, on utilise, avec un pH réglé à 8,5, un latex de copolymère d'acide acrylique (60 % en moles) /acrylamide (40 % en moles) ayant un RSV de 40 et comportant 28 % en poids de polymère. On ajoute à ce latex 2,0 grammes d'amidase, tout en agitant. On maintient à 45 C la température de l'ensemble du système. Le système initial contient 1000 ppm d'acrylamide monomère. Au bout de 24 heures, la teneur

en acrylamide monomère est inférieure à 400 ppm.

Claims (3)

REVENDICATIONS

1 - Procédé perfectionné permettant de réduire, à l'aide d'amidase, la teneur en acrylamide présent dans des émulsions eau-dans-huile de polymères d'acrylamide, caractérisé par le fait qu'il consiste à ajouter l'amidase à l'émulsion eau-dans-huile du polymère d'acrylamide, une fois sa polymérisation achevée, puis à soumettre 'émulsion eau-dans-huile ainsi traitée, à une ou plusieurs parmi les opérations suivantes: a) réglage du pH, b) chauffage, c) barbotage de gaz inerte

d) addition d'un agent chimique réducteur.

2 - Procédé perfectionné selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le polymère d'acrylamide est un polymère d'acrylamide cationique, et que le pH est

régZé pour se situer dans la plage de 4,8 à 8,0.

3 - Procédé perfectionné selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le polymère d'acrylamide est un polymère d'acrylamide anionique, et que le pH est

réglé pour se situer dans la plage de 6,5 à 8,5.