PL102735B1 - Sposob prowadzenia chromatograficznego rozdzialu w ukladzie wodnym - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób prowadze¬ nia chromatograficznego rozdzialu w ukladzie wodnym z zastosowaniem zywicy jonowymiennej w kolumnach o srednicach powyzej 1 metra i wy¬ sokosci od 2,5 do 6metrów. 5 Rozdzial chromatograficzny i frakcjonowanie zwiazków organicznych i nieorganicznych na zy¬ wicach jonowymiennych jest obszernie przedsta¬ wiony w literaturze. W wiejkszosci przypadków sa to procesy analtiyczne, prowadzone na malych 10 kolumnach laboratoryjnych. Gdy rozdzial chroma¬ tograficzny usilowano prowadzic, w skali prze¬ myslowej, w wiejkszosci doswiadczen stosowano kolumny o malych rozmiarach.

Teoretyczne zasady rozdzialu chromatograficzne- 15 go opisano, na przyklad w podreczniku Snydera i Kirlanda „Initroduction to modern liauid ohro- matography",' wydawca John Wiley, London 1974.

Przedstawione w niej teorie opieraja sie glównie na doswiadczeniach z kolumnami laboratoryjnymi 20 o malych wymiarach.

W opisie patentowym Francji nr 2056628 opisa¬ no stosowanie do rozdzialu glikozy i fruktozy sul¬ fonowanej zywicy polistyrenowej osieciowanej 2— —6*/o dwuwinylobenzenu w postaci obsadzonej jo- 25 nami ziem alkalicznych, przewaznie jonami wapnia, przy czym wielkosc czastek zywicy jonowymien¬ nej wynosila 0,15—0,4 mm przy mozliwie duzej równomiernosci wielkosci ziarna. Kolumna posia¬ da srednice nieco wieksza od 1 metra, a zatem 30 kwalifikuje sie jako kolumna techniczna. Poza ta wada, ze jest ona ustawiona na specjalne roz¬ dzielanie, posiada ona jeszcze ten mankament, ze jej wydajnosc rozdzielcza nie jest optymalna, poniewaz problem równomiernosci wielkosci zia¬ ren nie zostal dostatecznie wyraznie okreslony.

Ogólnie wiadomo, ze przejscie ze skali labora¬ toryjnej jest trudne, zwlaszcza w procesach chro¬ matograficznych, dla których teoretyczne modele sa niewystarczajace. Budowa urzadzen przemyslo¬ wych w oparciu o doswiadczenia laboratoryjne jest powaznym problemem. Zdaniem fachowców, stosowanie kolumn z zywicami o srednicy powy¬ zej 1 metra i wysokosci powyzej 2,5 metra jest ze wzgledu na zle wyniki rozdzialu i nadmierne rozcienczenie wycieków, niepozadane, co sprawia, ze proces jest nieekonomiczny. Nawet przy rów¬ nomiernym wprowadzeniu cieczy od góry kolum¬ ny czesc jej czola porusza sie w dól z predkoscia rózna od predkosci pozostalej cieczy, przy czym pojawiaja sie „ogony" lub „palce". Aby tego u- niknac, czolo lub krawedz wiodaca kazdej wypro¬ wadzanej do kolumny cieczy lub eluenta powin¬ na przesuwac sie w dól z jednakowa predkoscia, przy czym czolo pozostaje w waskim pasmie le¬ zacym w plaszczyznie poziomej. Zagadnienia te rozwazal na przyklad Baiddour w opisie patento¬ wym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3250058.

Dobre rozdzielanie uzyskiwano stosujac cienkie kolumny laboratoryjne, jednak gdy usilowano po- 102 735102 735 3 wtórzyc rozdzial w skali technicznej lub prze¬ myslowej uzywajac kolumn o srednicy 5,0 cm lub wiekszych stwierdzono powstawanie w kolum¬ nie „ogonów" i zacieków w ksztalcie palców, co w rezultacie powodowalo duze rozcienczenie wy¬ cieków i zly rozdzial. Baddour próbowal usunac te trudnosci przez wprowadzenie do kolumny u- kladu poprzecznych przegród, aby wywolac bocz¬ ny przeplyw plynacej przez kolumne cieczy.

Stwierdzil on, ze konieczne jest stosowanie tych przegród w polaczeniu z przegrodami bocznymi.

Pomysl wymuszonego pionowego przeplywu w duzej skali, w kolumnach pod cisnieniem przed¬ stawil nastepnie Lauer i in*i w opisie patento¬ wym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3539505 i zastosowal urzadzenie do promienistego zmie¬ szania w kolumnie lub podzial kolumny na krót¬ kie odcinki jak opisano w opisie patentowym RFN nr 2036525.

Jeszcze inne rozwiazanie podano w opisie pa¬ tentowym RFN nr 2224794 i japonskim nr 73-68752, wedlug których kolumne nasyca sie rozdzielanym roztworem a po nasyceniu kolumny zmienia sie kierunek przeplywu roztworu przez co unika sie zaklócen spowodowanych zmiana jego gestosci w kolumnie. Te dosc skomplikowane sposoby 4aja moznosc przeprowadzenia rozdzialu chromatogra¬ ficznego w duzej skali. Wymagaja one jednak u-' zycia kolumny o skomplikowanej budowie i sto¬ sowania metod, które sa trudne do przeprowadze¬ nia w skali przemyslowej.

Jezeli w kolumne sa wbudowane dodatkowe instalacje to wystepuja trudnosci przy zwrotnym przemywaniu zywicy lub zmianie jej postaci jo¬ nowej. Koniecznosc zwrotnego przemywania zy¬ wicy wystepuje po pewnej liczbie cykli, gdyz gro¬ madza sie mechaniczne zanieczyszczenia z roz¬ tworu zasilajacego lufb eluenta co powoduje stop¬ niowe Obnizenie wydajnosci kolumny. Przy zmia¬ nie postaci jonowej zywicy ulega zmianom jej ob¬ jetosc co powoduje pecznienie lub kurczenie zlo¬ za zywicy. Oczywiscie Wbudowane w kolumne u- ujrzadzenia przeszkadzaja w tym przypadku. Po¬ mysl nasycania zloza zywicy i przeciwipradowego przeplywu wymaga równiez skomplikowanej bu¬ dowy kolumny co opisano w opisie patentowym RFN nr 2224794 i skomplikowanych czynnosci przy jej obsludze.

We francuskim opisie patentowym nr 2190918, opublikowanym 1 lutego 1974 roku podano zasto¬ sowanie kolumny o srednicy 3 metry i wysokosci 7 metrów do uzyskania cukru z melasy na dro¬ dze wymiany jonowej. Jednak nie wynika z tego opisu czy stosowano w kolumnach przegrody. Spo¬ sób przedstawiony we francuskim opisie- patento¬ wym dotyczy wylacznie procesów jonowych, pod-* czas gdy sposób wedlug wynalazku dotyczy roz¬ dzialu chromatograficznego.

Obecnie stwierdzono, ze rozdzial chromatogra¬ ficzny na duzych kolumnach mozna prowadzic bez wbudowania urzadzen i nasycania stosowa¬ nych w poprzednich rozwiazaniach, przez zasto¬ sowanie kolumny chromatograficznej zawierajacej cylindryczny: bezprzetgrddowy zityornik, wymienia- 4 cze jonowe, którymi wypelnia sie co najmniej czesc zbiornika aby uksztaltowac zloze osadzone wylacznie na dnie i bokach zbiornika, oraz urza-- dzenia równomiernie zasilajace zloze od góry i odbierajace roztwór od dolu.

Wymieniacze jonowe maja postac jednorodnych, izotropowych kulek lub pastylek o jednakowej* srednicy i odpornosci na sciskanie wystarczajaco duzej aby zapobiec trwalym odksztalceniom wza- stosowanych warunkach. Wspólczynnik przepusz¬ czalnosci wymieniacza jonowego wynosi 1X1010>— okolo 4X1010 litrów/n^.

Sposób wedlug^ wynalazku polega na tym, ze cylindryczna, bezprzegrodowa kolumne o srednicy co najmniej 1,2 m i wysokosci 2,5—6 metrów wy¬ pelnia sie sulfonowana zywica polistyrenowa, usie- ciowana 2—6*/o dwuwinylobenzenem uzyskujac zloze o wspólczynniku przepuszczalnosci *k wy¬ noszacym 1X1010—4X1010 litra/m2, przy czym sred- nia wielkosc czastek zywicy wynosi 0,20—0,5 mm, a 95l%> czastek ma wielkosc w zakresie ±25tyo wiel¬ kosci sredniej. Kolumne nasyca sie woda i prze¬ mywa zwrotnie w celu równomiernego wypelnie¬ nia zywica, a nastepnie ciecze poddawane chro- 2^ matograficznemu rozdzielaniu przepuszcza sie rów¬ nomiernie przez kolumne przy jednoczesnym u- stawiehiu jednolitego strumienia tych oieozy ku dolowi z predkoscia przeplywu wynoszaca 0,5— —2-krotna wartosc krytycznej predkosci ukladu, 3& po czym eluuje sie kolumne woda w celu odzyska¬ nia kolejnych frakcji.

Cylindryczny zbiornik posiada srednice powy¬ zej I metra i jest nieco wyzszy od wypelnienia kolumny. Odpowiednie urzadzenie dla równomier- 3j mego doprowadzenia roztworu od góry izloza przed¬ stawiono w opisie patentowym Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 3814253.

W , sposobie wedlug wynalazku roztwór zasila¬ jacy poddawanej chromatograficznemu rozdzialo¬ wi cieczy a nastepnie eluenta samoczynnie sply¬ wa w dól. Równomierny przeplyw uzyskuje sie; przez zastosowanie homogenicznej mieszaniny cza¬ steczek zywicy o jednakowych rozmiarach tak dobranych, aby stawialy jck najmniejszy opór przeplywowi przy uwzglednieniu wspólczynników podzialu rozdzielanych materialów, przez nietur- bulentne, grawitacyjne zasilanie od góry w ca¬ lym przekroju kolumny i przez nieturbulentne,. grawitacyjne odprowadzanie roztworów z dolu kolumny. Szybkosc przeplywu cieczy w ukladzie musi- miec • wartosc 0,5—2 wartosci krytycznej.

Duze kolumny, w których realizuje sie sposób- wedlug wynalazku maja srednice przekraczajaca jeden metr i wysokosc powyzej 3 metrów. Ko¬ lumny o tych rozmiarach lub wieksze sa niezbed¬ ne, aby zapewnic dostateczna pojemnosc w pro¬ cesach tak, aby proces przebiegal na zasadach przemyslowych. 60 Zywica jonowymienna stosowana w sposobie* wedlug wynalazku moze byc jakakolwiek zywica stosowana do chromatograficznego rozdzialu zwiaz¬ ków organicznych i nieorganicznych na zlozach jonitowych. Odpowiednimi iywicami sa zywice ka- 65 tionowymienne jak sulfonowany polistyren w po^102 735 staci soli z metalem alkalicznym lub metalem ziem alkalicznych sieciowany dwuwinylobenze- inem. Te zywice sa na ogól dostarczane przez pro¬ ducenta w róznych gatunkach i rozmiarach cza¬ steczki. Stwierdzono, ze. trudno utrzymac wlasci¬ wy jednostajny przeplyw cieczy przy wypelnie¬ niu kolumny czasteczkami zywicy, których roz¬ miary zmieniaja sie w szerokich granicach. Totez w sposobie wedlug wynalazku konieczne jest u- przedmio sklasyfikowac wiekszosc zywic, aby o- trzymac zywice posiadajace rozmiary czastek mo¬ zliwie najbardziej dostosowane do warunków pro¬ cesu.

Stwierdzono, ze najlepszy rozdzial skladników uzyskuje sie, jezeli 95*/o czastek ma wymiary w granicach ±25*/o wartosci sredniej. Korzystny za¬ kres wielkosci sredniej dla czastki zywicy mies¬ ci sie okolo 0,5 mm — okolo 0,20 mm.

Innym czynnikiem waznym dla uzyskania rów¬ nomiernego przeplywu jest jednorodnosc czastek zywicy w zlozu. Jak wiadomo w kolumnach wy¬ stepuje tendencja do rozdzialu materialu wedlug wielkosci czastek i grupowania sie ich w róznych warstwach.

W procesie prowadzonym sposobem wedlug wy- nalaraku (istotna rzecza jest zminimalizowanie tych uwarstwien w kolumnie tak, aby czasteczki zy¬ wicy rozmiescic równomiernie, odpowiednio do rozmiaru, w poprzek i przez cala dlugosc kolum¬ ny. W wyniku tego uzyskuje, sie jednolite wy¬ pelnienie. W sposobie wedlug wynalazku uzysku¬ je sie to przez calkowite i dokladne przemycie zwrotne zloza zywicy.

Jeszcze innym czynnikiem, który nalezy wziac pod uwage jest mechaniczna wytrzymalosc zy¬ wicy. Ma to znaczenie kiedy w dlugich kolumnach stosuje sie zywice o malej wytrzymalosci ponie¬ waz ciezar wypelnienia kolumny powoduje od¬ ksztalcanie czasteczek zloza co doprowadza do zaklócen w przeplywie. Przy uzyciu zywic poli¬ styrenowych wytrzymalosc zywicy zalezy od za¬ wartosci w niej dwuwinylobenzenu. Uzyskano do¬ bry rozdztial chromatograficzny cukrów na zywi¬ cach zawierajacych 2—6% dwuwinylobenzenu przy wypelnieniu zywica kolumny na wysokosc okclo 3,5 metra.

Nastepnym waznym czynnikiem w ustaleniu jednolitego przeplywu jest dobór wlasciwego sred¬ niego rozmiaru czasteczki zywicy. Optymalna sprawnosc kolumny osiaga sie gdy predkosc prze¬ plywu i temperatura jak równiez zawartosc su¬ chej substancji w roztworze zasilajacym , sa' tak dobrane, aby gradient lepkosci i gestosci w ko¬ lumnie nie powodowaly „ogonów", i „.palczastych nacieków", ale prowadzily do ustalenia warun¬ ków na granicy miedzy frakcjami. Stwierdzono taJkze_zm'iainy w zaleznosci od wspólczynnika po¬ dzialu skladników rozdzielanej cieczy. Srednia wielkosc czastek dobiera sie w zaleznosci od wspólczynnika podzialu rozdzielanych skladników tak, aby opór przeplywu w kolumnie byl mozli¬ wie najmniejszy i aby dyfuzja do i "z czasteczek zywicy nie stala sie zmiennym etapem ogranicza¬ jacym uregulowiana szybkosc procesu rozdzialu. ii so 40 45 50 95 Jesli wspólczynniki te maja duze wartosci mozna stosowac gruboziarniste zywice. Oprócz wyzej wy¬ mienionych czynndków dotyczacych jednolitosci przeplywu cieczy lepkich waznym jest stosowanie optymalnej przepuszczalnosci przez kolumne tak, aby roztwór przeplywal z predkoscia mozliwie zblizona do krytycznej dla ukladu.

W rozdziale chromatograficznym uzyskanie roz¬ dzielenia na skladniki zalezy od liniowej szybkos¬ ci przeplywu przez kolumne i na ogól zmniejsza sie ten rozdzial w miare zwiekszania predkosci przeplywu. Przepuszczalnosc ukladu wzrasta ze wzrostem rozmiaru czastki zywicy.

Pozadanym jest uzyskanie mozliwie najwyzszej przepuszczalnosci aby osiagnac wymagana dla ce¬ lów przemyslowych szybkosc. Z drugiej strony predkosc przeplywu musi byc wystarczajaco nis¬ ka aby zapewnic odpowiedni rozdzial skladników z roztworu. Pozadany stopien rozdzialu chromato¬ graficznego ustala sie górna granica przepuszczal¬ nosci i predkosci przeplywu przez uklad. Prze¬ puszczalnosc kolumny stosowanej w sposobie we¬ dlug wynalazku- mozna okreslic na podstawie wspólczynnika przepuszczalnosci wyznaczonego do¬ swiadczalnie- dla kazdego ukladu. Wspólczynnik przepuszczalnosci mozna okreslic nastepujacym równaniem: AP (!) k HvL gdzie: A p = spadek cisnienia w zlozu zywicy (N/mf) v = liniowa predkosc przeplywu roztworu w m/sek L = wysokosc zloza zywicy (m) u = lepkosc roztworu (Ns/m2) k = wspólczynnik przepuszczalnosci (litrów/m2) Równanie (1) jest modyfikacja tak zwanego pra¬ wa Darcy'ego dla przeplywu w porowatym sro¬ dowisku przy liczbie, Reynoldsa ponizej jednosci.

Stwierdzono, ze mozna uniknac lub zmniejszyc powstawanie „ogonów" i zacieków palczastych wystepujacych nawet przy równomiernie upajkpr wanych zlozach spowodowanego róznicami gestos¬ ci i lepkosci roztworu jesli predkosc przeplywu bedzie predkoscia krytyczna nowila 0,5—2,0 krotnosc predkosci krytycznej, co uzaleznione jest od parametrów ukladu.

Krytyczna predkosc nalezy okreslic doswiad¬ czalnie dla danego ukladu chromatograficznego.

Zalezy ona od róznic lepkosci i róznicy gestosci roztworu. S. Hili omawia krytyczna predkosc u- pakowanych kolumn w Chem. Eng. Sci. tom 1, str. 247 (1952).

Krytyczna predkosc mozna wyrazic nastepuja¬ cym równaniem: (2) vc = g(S2-S1) k (u2 = uJ 65 gdzie: • vc = predkosc krytyczna (m/sek) S = ciezar wlasciwy (kg/m3) fi — lepkosc (Ns/m*) k ?= wspólczynnik przepuszczalnosci zloza (l/m*) g == stala grawitacji 9,81 m/sek2102 735 W przypadku cieczy o lepkosci ^2 i gestosci S2, wypierajacej ciecz o lepkosci ^ i gestosci S! przy przeplywie od góry do dolu kolumny wspól¬ czynniki 1 i 2 w równaniu (2) odnosza sie od¬ powiednio do górnej i dolnej warstwy cieczy.

W zakresach stezen stosowanych w prowadzo¬ nym na duza skale rozdziale cukrów i polioli ge¬ stosc i lepkosc sa w przyblizeniu liniowo zalezna od stezenia. Tak wiec uzyskuje sie nastepujace równania: (3) S = S0+ac (4) iA = po+p gdzie: a i fi isa stalymi doswiadczalnymi a c jest stezeniem roztworu w procentach wagowych. S0 jest gestoscia wody a fi0 lepkoscia wody.

Podstawiajac równania 3 i 4 w równaniu (2) otrzymuje sie równanie dla predkosci krytycznej: ga Stwierdzono, ze dla chromatograficznego roz¬ dzialu cukrów i polioli w duzej skali, w kolum¬ nach o srednicy (powyzej 1 metra i wysokosci po¬ wyzej 3 metrów, wypelnionych zywica polistyre- no-dwuwinylobenzenowa o rozmiarze czasteczki 0,25—0,50 mm, obsadzona kationami ziem alka¬ licznych wspólczynnik przepuszczalnosci k jest w zakresie: 1X1010 litrów/m2, do 4X1018 litrów/m* Wspólczynnik przepuszczalnosci zalezy od para¬ metrów ukladu, przekroju i wysokosci wypelnie¬ nia zywica, rozmiaru czasteczki zywicy, rozkladu wielkosci czasteczek zywicy i rodzaju zywicy.

Ponadto stwierdzono, ze gdy rozdziela sie mo- nosacharydy luib poliole w temperaturze 50ÓC sta¬ le liczbowe alp wynosza: a = 4 (kg/m3) p = 1,3X10-5 (Ns/m*) Tak wiec krytyczna predkosc rozdzialu przedsta¬ wiono w przykladach II i III mozna wyliczyc nastepujaco: vcii = 0,5 m/godzine vciii = 0,3 m/godzine Spadek cisnienia w kolumnie ApfL wynosi 2000 N/m£ na metr wysokosci zloza zywicy.

Wyzej opisane wielkosci jak predkosc krytyczna i wspólczynnik przepuszczalnosci odnosza sie_ do ustabilizowanego ukladu chromatograficznego. Po operacji przemywania zwrotnego kolumne nalezy stabilizowac. Uzyskuje sie to przez zasilanie ko¬ lumny woda az do doprowadzenia zloza do stanu ustabilizowanego.

^ Przerwy w doprowadzaniu roztworu zasilajace¬ go winny byc mozliwie jak najmniejsze, lecz do¬ statecznie duze na to, alby rozdzielane skladniki z jednej partii roztworu nie zachodzily na sklad¬ niki z roztworu nastepnego. Zawartosc substancji suchej w roztworze zasilajacym nalezy dobrac tak, aby uzyskac optymalne warunki odnosnie wydajnosci jak - i jakosci rozdzialu oraz* kosztów odparowania i instalacji. 36 40 45 50 55 Sposób wedlug wynalazku pozwala na prowa¬ dzenie chromatograficznego rozdzialu w duzej skali przy takiej zdolnosci rozdzialu jaka otrzymuje sie na malych kolumnach laboratoryjnych. Uzyskuje l sie to przy zastosowaniu prostej i stosunkowo ta¬ niej kolumny, która latwo wypelnia sie zywica, która jest znacznie wygodniejsza do zwrotnego przemywania oraz stawia maly opór przeplywa¬ jacej cieczy. Poza tym unika sie dodatkowych problemów zwiazanych z pecznieniem lub kurcze¬ niem zywicy w czasie rozdzialu lub regeneracji.

W porównaniu z zestawem malych kolumn o tej samej pojemnosci urzadzenie stosowane w spo¬ sobie wedlug wynalazku jest mniej kosztowne w budowie i utrzymaniu, wymaga duzo mniej wy¬ posazenia pomocniczego, takiego jak przewody, zawory i pompy.

Sposobem wedlug wynalazku prowadzi sie chro¬ matografie z grawitacyjnym przeplywem, przy kolejnym wprowadzaniu roztworu zasilajacego i eluenta od góry kolumny.

Nastepujace przyklady wyjasniaja sposób we* dlug wynalazku. W kazdym z przykladów opisano tylko jeden cykl rozdzialu. W praktyce najpierw stosuje sie eluent, nastepnie roztwór zasilajacy i znowu eluent. W przykladzie I etap rozdziela-* nia trwa 120 minut, po czym dodaje sie nastepna porcje roztworu zasilajacego od góry kolumny.

W przykladach II i III kazdy etap rozdzialu trwa 160 minut.

Nalezy przy tym podkreslic, ze proces opisany w kazdym z podanych przykladów prowadzono w kolumnie wyposazonej w urzadzenie do regu¬ lowania doplywu cieczy przedstawione i zastrze¬ zone w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3814253. Zloze zywicy w kolumnie jest osadzone na umieszczonej u jej dolu siatce o drobnych oczkach, która z kolei spoczywa na równomiernie ulozonej perforowanej plycie. Po¬ nizej (plyty jest wolna przestrzen do zbierania roztworu, który przeplynal przez kolumne. U do¬ lu kolumny znajduje sie dodatkowe urzadzenie do nieturbulentnego, grawitacyjnego odprowadza¬ nia roztworu.

Przyklad" I. Skladniki organiczne (cukry) i nieorganiczne (niecukry) wydzielano chromato¬ graficznie z hydrolizatu drewna brzozowego sto¬ sujac nastepujace urzadzenie i warunki: Kolumna: srednica 260 cm, wypelnienie zywica na wysokosc 350 cm Zywica: silny kationit, kopolimer sulfonowane¬ go polistyrenu z 3,5P/o dwuwinylobenzenem, o srednim rozmiarze czasteczki 0,43 mm, postac Na++, 95f/o czasteczek mialo rozmiar w granicach ±2&l* wielkosci sredniej; Zasilanie ciagle; Szybkosc 1 metr/godzine; - Temperatura +50°C; Roztwór zasilajacy: 540 kg suchej substancji ja¬ ko -lfN% roztwór wodmy, zawartosc cukrów 59CA w przeliczeniu na sucha substancje.

Kolumne napelniono zywica do wysokosci 350 cm 1 nastepnie starannie przemyto zwrotnie, aby uzyskac jednorodnosc wymiarów czasteczek zywi-9 cy w calej kolumnie. Sredni rozmiar czasteczki zywicy — 0,43 mm wybrano po ocenie dla szere¬ gu pomiarów czasteczek zywicy. Dobrany rozmiar czasteczki zywicy wykazywal miinimum oporu przy przeplywie roztworu zasilajacego z hydrolizatu drewna brzozowego.

Zarówno roztwór zasilajacy jak i eluent (wode) doprowadzano od góry kolumny, korzystajac z u- rzadzenia regulujacego doplyw cieczy, przedsta¬ wionego w opisie patentowym Stanów Zjednoczo¬ nych Ameryki nr 3814253. Urzadzenie to rozpyla ciecz nad plyta przepuszczalna dla cieczy, umiesz¬ czona na zlozu zywicy. Uzyskano w ten sposób równomierny przeplyw przez cala kolumne i u- trzymywano go w Ciagu trwania calego przebie¬ gu. Frakcje odbierano u dolu kolumny bez za¬ klócen jednostajnosci przeplywu. Kolumne prze¬ mywano woda i rozdzielono na skladniki jak przedstawiono w tablicy 1.

Tablica 1 Frakcja (co 10 minut) 1 2 3 4 6 7 ¦ 8 9 11 [ 12 | Substan¬ cje stale gTllOO ml , 03 07 Vi 2a3 3*2 452 /2 4,3 80 13,3 6,8 0,7 Niecukry g^lOO ml 0,3 0,7 U ^2,3 3,2 4,2 ,2 2,* 0,1 — — 1 — Cukry r g#00 ml — — — — — — — M 7,9 13,3 6,8 0,7 1 Porównanie powyzszego sposobu rozdzialu z po¬ dobnym na kolumnie laboratoryjnej, eo opisano w opublikowanym zgloszeniu patentowym RFN nr 2224784 wskazuje, ze sprawnosc duzej kolumny w procesie prowadzonym sposobem przedstawionym w przykladzie jest dobra lub lepsza niz sprawnosc malej kolumny w znanym procesie.

Przyklad II. Chromatograficznie rozdzie¬ lano glikoze i fruktoze z wodnego roztworu za¬ wierajacego oba zwiazki stosujac nastepujace u- rzadzenie i warunki: Kolumna: srednica 260 cm wypelniona zywica na wysokosc 350 cm; Zywica: silny kationit, kopolimer sulfonowane¬ go polistyrenu z 3,5*/o dwuwinylobenzenem o sred¬ nim rozmiarze czasteczki 0,38 mm, postac Ca++, 95% czasteczek mialo rozmiar w granicach ±258/o wielkosci sredniej; Zasilanie ciagle; Predkosc: 0,42 metra/godzine; TemipeJratura: +55°C; Roztwór zasilajacy: 750 kg suchej substancji jako 37,5°/ft roztwór wodny, zawartosc fruktozy 60,5*/o i iglikozy 39,5°/o w przeliczeniu na sucha substancje; Wsjpólczynnik przepuszczalnosci: k = 2,2X10lD li¬ trów/m*; 735 Predkosc krytyczna -szybkosc vc = 0,5 metra/go¬ dzine.

Kolumne napelniono zywica do wysokosci 350 om i nastepnie starannie przemyto zwrotnie, aby uzyskac jednorodnosc wymiarów czasteczek- zy¬ wicy w calej kolumnie. Sredni rozmiar czastecz¬ ki 0,38 mm wybrano po ocertie dla szeregu pomia¬ rów czasteczek zywicy. Dobrany rozmiar czastecz¬ ki wykazywal minimum oporu przy przeplywie 0 roztworu zasilajacego.

Zarówno roztwór zasilajacy jak i eluent dopro¬ wadzono od góry kolumny, korzystajac z urza¬ dzenia regulujacego doplyw cieczy podanego w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ame¬ ryki nr 3814253. Urzadzenie to rozpyla ciecz nad plyta przepuszczalna dla dieczy umieszczona na zlozu zywicy. Uzyskano w ten sposób równomier¬ ny przeplyw przez cala kolumne i utrzymano go w ciagu trwania calego procesu. Frakcje odbie¬ rano oo^ dolu kolumny bez zaklócen jednostajnos¬ ci i przeplywu.

Kolumne przemywano woda i rozdzielono cukry jak przedstawiono w tablicy 2.

Tablica 2 frakcja cof 10 minut 1 2 3 4 6 7 8 9 11 12 13 14 \/t 15 16 Substan¬ cje stale g/100 ml 0,5 2,7 7,2 U,5 13,4 13,7 11,0 7,5 ,8 ,6 18,6 19,3 1,8,0 12,9 7,0 2,5 | Fruktoza g/100 ml — — 1 — — — 0,1 0,3 3,0 8,7 14,7 18,3 19,3 18,0 12,9 7,0 2,5 | Glikoza g/UOO ml 0,5 2,7 7,2 1 H,5 13,4 13;6 ,7 4,5 2,1 J 0,9 1 0,3 — — j — — 1 — 1 Porównanie sposobu wedlug wynalazku ze spo¬ sobem laboratoryjnym przy uzyciu kolumny o srednicy 9,52 cm podanym w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3044904 wska¬ zuje, ze sprawnosc rozdzialu byla równie dobra lub lepsza a skala rozdzialu znacznie wieksza.

Przyklad III. Z wodnego roztworu zawie¬ rajacego mieszanine polioli wydzielono poszcze¬ gólne skladniki stosujac urzadzenie opisane w przykladzie Ii II. Rozdzial prowadzono jak po** nizej: Kolumna: jak w przykladzie I lub II; Wspólczynnik przepuszczalnosci: k = 2,6X1010 li¬ trów/m2; Predkosc krytyczna: vc = 0,3 metra/godzine; Zywica: kationit, kopolimer sulfonowanego po¬ listyrenu z 3,5D/o dwuwinylobenzenem; sredni roz-102 735 11 12 miar czasteczki 0,27 mm, postac Sr+ + , 95*V» cza¬ steczek mialo rozmiar w granicach ±25% wiel¬ kosci sredniej; Zasilanie ciagle; Szybkosc: 0,50 metra/godzine; Temperatura: +55°C; Roztwór zasilajacy: 420 kg suchej substancji ja¬ ko 28% roztwór wodny.

Sklad roztworu do rozdzialu: arabit 4,5%, ksylit 77,9»%, mannit 3,7%, dulcyt 3,6%, sorbit 8,1%, in¬ ne 2,2^/c Kolumne napelniono zywica do wysokosci 350 cm i nastepnie starannie przemyto zwrotnie, aby uzyskac jednorodnosc rozmiaru czasteczek zywi¬ cy w calej kolumnie. Sredni rozmiar czasteczki zywicy 0,27 mm wybrano po ocenie dla szeregu pomiarów zywicy. Dobrany rozmiar czasteczki zy¬ wicy wykazywal minimum oporu przy przeplywie roztworu zasilajacego i eluenta. Zarówno roztwór zasilajacy jak i roztwór plóczny doprowadzano od góry kolumny korzystajac z urzadzenia regu¬ lujacego doplyw cieczy, opisanego w opisie paten¬ towym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3814253.

Urzadzenie to rozpyla ciecz nad plyta przepusz¬ czalna dla cieczy, umieszczona na zlozu zywicy.

Uzyskano w ten sposób jednostajny przeplyw przez cala kolumne i utrzymano go w ciagu trwania calego procesu. Frakcje odbierano u dolu kolum¬ ny fbez zaklócen jednostajnosci przeplywu.

Kolumne przemywano woda i zebrano rozdzie¬ lone skladniki, przedstawione w tablicy 3 najmniej 1,2 metra i wysokosci 2,5—6 metrów* wypelnionej sulfonowana zywica polistyrenowa,, usieciowana 2—6% dwuwinylobenzenem, zna¬ mienny tym, ze kolumne wypelnia sie rozdrobnio¬ na zywica jonowymienna uzyskujac zloze o wspólczynniku przepuszczalnosci k wynoszacym 1X1010—4X1010 litra/m2, przy czym srednia wiel¬ kosc czastek zywicy wynosi 0,20—0,5 mm, a 95% czastek ma wielkosc w zakresie ±25% sredniej wielkosci, nasyca sie ja woda i przemywa zwrot¬ nie, aby otrzymac równomierne wypelnienie zy¬ wica a nastepnie poddawane chromatograficzne¬ mu rozdzielaniu ciecze przepuszcza sie równo¬ miernie przez kolumne przy jednoczesnym usta¬ wieniu jednolitego strumienia tych cieczy ku do¬ lowi z predkoscia przeplywu wynoszaca 0,5—2 krotna wartosc krytycznej predkosci ukladu, po czym eluuje. sie kolumne woda odbierajac dolem kolejne frakcje. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie silnie sulfonowana kationowymienna zywice polistyrenowa usieciowana 3,5% dwuwi¬ nylobenzenu w postaci Ca++, o sredniej wielkosci czasteczek 0,38 mm, z których 95%--ma wielkosc w przedziale ±25% wielkosci sredniej, uformowa¬ na w zloze o wspólczynniku przepuszczalnosci k wynoszacym 2,2 X1010 litrów/m2, a przez kolumne przepuszcza sie z predkoscia 0,25—1,0 m/godzine roztwór cukru inwertowanego, który rozdziela sie na glikoze i fruktoze. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze Frakcja co 10 min. 1 2 3 4 6 7 8 9 11 ' 12 13 • 14 16 l Substancja stala g/100 ml 0,6 1,65 2,4 3,1 3,65 ,05 7,3 9,4 12,25 12,4 9,3 6,9 4,85 2,95 1,95 0,65 Majnnit g/100 ml 0,25 1,00 1,4 1,3 0,7 0,3 0,1 — — — — — .,. — — — i — Tablica Airabit g/l 00 ml 0,25 0,55 0,8 1,15 0,9 0,5 0,2 0,1 — — — — ;.— ' — , — 3 Galaktyt g/100 ml . "" — — 0,15 0,75 U 0,9 0,55 0,3 0,15 — — — — — — Inne g/100 ml 0,1 0,1 0,2 0,4 0,45 0,35 0,2 0,05 — — —' — — — — — Ksylit g/100 ml — — — 0,1 0,6 2,6 ,4 8,0 11,0 11,3 8,5 6,3 4,4 2,6 1,7 0,5 | Sorbit g/100 ml — — ¦¦ ~~ — 0,05 0,2 0,5 0,7 0,95 0,95 0,6 0,6 0,45 ' 0,35 0,25 0,15 1 Otrzymane powyzej wyniki z rozdzialu na duzej kolumnie sa tak dobrane lulb lepsze od wyników uzyskanych na kolumnach o malych wymiarach posiadajacych srednice 22,5 cm.

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób prowadzenia chromatograficznego roz¬ dzialu w ukladzie wodnym, z zastosowaniem cylin¬ drycznej bezprzegrodowej kolumny o srednicy co 60 65 stosuje sie sulfonowana kationowymienna zywice polistyrenowa usieciowana Z,5*fa dwuwinyloben- zenu, w postaci Sr++, o sredniej wielkosci cza¬ steczek 0,27 mim, z których 95*/o ma wielkosc w przedziale ±2&k wielkosci sredniej, uformowana w zlozu o wspólczynniku przepuszczalnosci k wy¬ noszacym 2,6X101$ litrów/m2, a przez kolumne przepuszcza sie z predkoscia 0,15—0,60 m/godzine wodny roztwór polioli rozdzielajac poszczególne poliole. LZG Z-d 3, ram. 4M-T9, nalcl. 100+20 egE. Cen* 45 zl