SI8112424A8 - Postopek za pridobivanje aglomerirane vlaknaste ionoizmenjevalne celuloze - Google Patents

Description

Oblast tehnike u ko|u spada pronalazak

Prijavljen! pronalazak spada u oblast dobijanja smeša na bazi makromolekulskih jedinjenja, još bliže u oblast dobijanja modlfikovane celuloze kao i primene postupka izmene jona. Prema medjunarodnoj klasifikaciji pronalazak bi se mogao svrstati u klase C 080 5^20.' C 08B 15/00, C 08B 5/14. C 08B 11/145. ...,·'’

Tehnički problem

U postupku koriščenja enzima u industrijske svrhe, enzim se skoro uvek (mobilizira na nosaču u toku postupka. Imobilizacija zahteva da enzim bude na neki način fizički vezan za nosač. Što efikasnije nosač drži enzim, to je veča efikasnost postupka koji koristi enzlm kao katalizator. Povečanje efikasnosti kapaciteta vezivanja nosača znači da nosač može da drži više enzima i tako olakša postupak. U nekim slučajevima, medjutim, nosač može imati odgovarajuči kapacitet vezivanja ali ne zadovoljava u pogledu sposobnosti daompguči dovoljan protok supstrata kroz nosač, a takvi nosači su česta l skupi zaizradu,

Tehnički problem koji se rešava prijavljenim pronalaskom J® kako obezbediti postupak za dobivanje aglomerirane vlaknaste jonoizmenjivačke celuloze podesna za koriščerija u imobilizaciji enzima, koja istovremeno pokazuje izvršne jonoizmenjivačke osobine kao i poboljšane karakteristike poroznosti kojima se izbegavaju problemi protoka a istovremeno se dobija na način koji je ekonomičniji od ranije poznatih postupaka.

Stanje tehnike Dobijanje i primena jono-izmenjivačkih enzimskih adsorbensa nastalih iz celuloze poznato je iz članka Peterson-a Sobera, JAC.S.78, 751 (1956) Guthrie u Bullock, J/EC, 52,935 (1960) su opisali postupke ža dobijanje adsorptivnih celuloznih proizvoda koji se mogu koristiti za razdvajanje iii prečiščevanje enzima i drugih proteina, tsmura i saradnici Nippon Shokuhin Kogyo Gakkaishi, 14 (12). (1967) prikazuje vezivanje glukozne izomeraze za DEAE - Sephadex.

Američki patent br. 3,708,397 od Siposa odnosi se na postupak za imobilisanje glukozne Izomeraze na bazne celuloze anjonske izmenjivače. Ameriški patent, br. 3,823,133 od Hurst-a i sar. odnosi se na postupak za dobijanje katjonskih celuloznih etara koji imaju veliki adsorptivni kapacitet za enzime i druge proteinske materijale. 'Američki jjaterit br. 3,838,007 od Velzen-a pokazuje postupak kod kojeg.se enzimski preparat dobija u vidu granula. Američki patenti br. 3,788,945 i 3,909.354 oba od Thomson-a i saradnika prikazuju kontinualni postupak konverzije glukoze u fruktozu prevodjenjem rastvora koji sadrži giukozu kroz fiksirane iii lebdeče siojeve koji sadrže glukoznu izomerazu vezanu za različlte-celulozne proizvode. Američki - patent br. 3,947.325 od Dineliia i 'saradnika odnosi se na dobijanje enzimskih materijala u vidu kuglica a koji sadrže celulozu. Celuloza naststje iz emulzije koja sadrži vodeni enzimski rastvor i nitrocelulozu. Američki patent br. 3,956.065 od Idaszak-a i dr. odnosi se na kontinualan postupak konverzije glukoze u fruktozu pri čemu se rastvor koji sadrži giukozu propušta kroz sloj koji se sastoji od derivata celuloze koji ima glukoznu izomerazu koja je na njemu Imobilisana i neporoznih iii granuiiranih kuglica od polistirola. . Granule sprečavaju začepljenje i brazdanje sloja kada se takav koristi u pretočnim reaktorima. Peska i dr. u članku pod naslovom JONOIZMENJIVAČK1 derivati od granuiaste celuloze., Dle Angewandto Makromolekula« Chemie, 53 str. 73-80 (1976), opisuje nekoliko derivata celuloze dobljenih u obliku granula.

Američki patenti 4,110.164 i .4,168250 oba od Suthof-a i dr., odnose se na smeše aglomerirane' vlaknaste jonoizmenjivačke celuloze i postupke za dobijanje istih. U ovim postupcima spaja se hldrofobni polimer sa -viaknastom. celulozom koja je prethodno derivatizovana kako. bi .dobila jono-izmenjivačke · osobine. Mada se ove smešepdkazuju kaoladdvoljavajuče u brojnim primenama, njihova sposobnost -izmene, jona i kapacitet adsorbovanja ill vezivanja glukozne lzomefaze' nišu veliki koliko se to želi. Sem loga ekonomičnost ovih postupaka je takva da fini proizvodnju smeše skupljom. ~ ; - - Opis rešenja teh nlčog problema :

Imobilisani enzimi se mogu adaptirati za primenu u kontinualnim postupcima konverzije. Tako se postiže efikasnije koriščenje enzima a vreme kontakta izmedju enzima i supstrata smanjuje, pri čemu se lrad lezulfat-dabija poboljšankvalitet · proizvoda. ’ Mada su opis i primeri izvodjenja prvenstveno ustnereni na primenu aglomeriranja vlaknaste jonoizmenjivačke celuloze kod adsorpcije i imobilizacije glukozne izomeraze. Uočiče se da aglomerirani materijal ima svojstva adsorbovanja drugih enzima, naelektrisanih makro-molekula kao što su 'proteini, nukleinske kiseline i slično a sem loga, da može. da regeneriše pomenute molekule iz niza supstanci kao što su otpaci hrane, napr. regeneriše proteine iz surutke, pri preradi mesa i povrča itd.

. Poslednjih godina, razvijeni su poštupciza proizvodnju rastvora koji sadrže fruktozu uz koriščenje glukozne' izomeraze vezane iii imobilisane na inertnim nosečim materijalima. Takvi materijah' ukijuČuju razne polimerne, supstance-Jrao što su derivati celuloze, jonoizmenjivačke smole i sintetička vlakna, stakio, nerastvorna organska i neorganska jedinjenja itd. Glukozna izomeraza bila je takodje kapsulirana iii oblikovana u kuglice u podesnim materijalima. . ’

U prirodi se celuloza javlja kao linearni polimer koji se sastoji od jedinica anhidroglukoze spojenih medjusobno pomoču beta 41991

1,4 glukozidnih veza. Svaka jedinica anhidroglukoze sadrži tri slobodne hidroksilne grupe koje mogu da reaguju sa odgovarajučim reagensima da bi se dobili nerastvorni derivati celuloze koji, usled njihove relativne inertnosti, velike površine i otvorene porozne strukture imaju veliki adsorptivni iii jonoizmenjivački kapacitet za molekule proteina.

Pronalazak se odnosi na postupak za dobijanje smeše aglomerirane vlaknaste jono-izmenjivačke celuloze kod kojeg su srazmerno veliki delovi celuloze slobodni da adsorbuju naelektrisane makromolekule. Dobija se aglomerat koji sadrži vtaknastu celulozu i hidrofobni polimer priključivanjem kojeg se celuloza derivatlzuje kako bi dobila jonoizmenjivačke osobine.

Izraz .vlaknast, koristi se u ovom opisu i patentnim zahtevima kada se odnosi na celulozu poreklom iz prirodnih izvora koja je usitnjena iii pretvorena u vlakna mehaničkim iii hemijskim sredstvima a na obuhvata celulozu iii njene derivate koji su bili podvrgnuti hemijskim postupcima obrade.

' Vlaknasta, celuloza:-se može derivatizovati da.bi.se dobio jonoizmehjivačkr materijal koji ima velike kapacitete punjenja tf- pogledu, adsorpcije iii imobilizacije makro-molekula. U tu svrhu, celuloza . sa /može ~ derivatizovati da bi se dobili jončizmenjivački materijal! koji imaju osobine izmene anjona iii katjona, u zavisnosti od prisutnog naelektrisanja na materijalu koji se adsorbuje. Kada je materijal za adsorpciju glukozna izomeraza, celuloza se najbolje derivatizuje u obliku izmenjivača anjona pošto je u ovom obliku kapacitet punjenja za ovaj enzim veliki ..Tipično je, da bi.se dobio oblik izmenjivača anjona, da se --aglomerirafia vlaknasta .celuloza tretira odgovarajučim reagensima- da bi se dobile, izmedju ostalog, di-i tri letilaminoetif celuloze i derivati -celuloze epihlorhidrinaj i trietanolamina. Ranije informacije i postupci derivatizacije celuloze prikazani su u američkom patentu 3,923.133 Hrust-a i dr.

Usled visokih kapaciteta punjenja preparata od vlaknaste jonoizmenjivačke celuloze koji sadrže glukoznu izomerazu kada se takvi koriste u industrijskim primenama, mogu se koristiti srazmerno mali reaktori za konverziju velikih količina glukoze u

- fruktozu.

U izvodjenju ovog pronalska može se koristiti veči broj polimera za aglomeraciju vlaknaste celuloze. Primer za ovo su melamin formaldehidne smole, epoksi smole, polistirol i sl. Najbolji polimer je polistirol.

U američkim patentima 4,110, 164 i 4,168,250 prikazano je da aglomerirana vlaknasta celuloza, koja je derivatizovana da bi se dobio jono-izmenjivački materija!, sa hidrofobnim polimerom pod podesnim uslovima, je lakva celuloza koja ima osobine da imobiliše iii veže glukoznu izomerazu. Najbolji postupak za dobijanje smeša obuhvata tretiranje alkalne celuloze rastvorom dietilaminoetil hloridhidrohlorida a zatim aglomeriranje pri tom nastale derivatizovane Jpno-lzmerijivačke celuloze sa poliestirolom. Usled rastvorljlvostl polistirola u reakcionoj smeši očekivalo bi se da celuloza ne bi mogla da se efikasno derivatizuje ukoliko bi se aglomerati stvorili pre derivatizacije celuloze.

Otkriveno je da se vlaknasta celuloza može efikasno derivatizovati u prisustvu hidrofobnog polimera putem kontroksanja uslova operacije za vreme derivatizacije kako bi se sprečilo da polimer postane rastvoren u rastvoru za derivatizaciju. Tako je nadjeno da dodavanjem materijala za derivatizaciju kontrolisanom brzinom u vodenu suspenziju aglomerata pod alkalnim uslovima, hidrofobna polimerna komponenta granularne smeše ne postaje rastvorijiva u značajnoj meri.

Drugi neočekivani efekat je taj da, kada se celuloza derivatizuje iza čega sledi njena aglomeracija, celulozne smeše se mogu derivatizovati. u večoj roeri i otuda imati veči kapacitet izmene jona nego smeše aglomerirane celuloze proizvedene prema ranije poznatim postupcima kod kojihse celuloza derivatizovala pre aglomeracije., Dok kapacitet izmene jona kod smeša aglčmerirahe vlaknašte-ceiulože prema ovom pronalasku može ' široko da varira, tipičarikap.acitet izmene jona mora biti oko 0,1 rriekv g-1 a najbolje bar oko 0j2 mekv. g-1.

Smeše aglomerirane vlaknaste jonoizmenjivačke celuloze prema ovom pronalasku mogu se takodje regenerisati, pošto se aktivnost imobilisane glukozne izomeraze smanjuje u izvesnom stepenu - usled' denaturisanja iii drugih faktora nastalih pri pro.duženoj upotrebi, na taj način što se rastvor rastvorljive glukozne izomeraze može dovesti u dodir sa slojem iii kolonom smeše tako da -se njena aktivnost glukozne izomeraze opet povečava do željenog stepena. Pre regeneracije, medjutim, uobičajeno je da se smeša tretira alkalnim rastvorom da bi se stvorila jono-izmenjivačka mesta vlaknaste celuloze koja su raspoloživa za adsorpciju izomeraze.

Kad se vlaknasta celuloza derivatizuje pre aglomeracije, materijah koriščeni u reakciji derivatizacije mogu da izazovu celulozu da bubri iii postane delimično rastvorijiva i teška za regenerisanje putem filtracije. Regeneracija smeše prema ovom pronalasku uproščena je usled činjenice da takvo bubrenje kakvo se može pojaviti ne predstavlja ozbiljan problem za liltraciju usled granularne prirode derivatizovanog proizvoda.

U zavisnostiod specifične težine supstrata, smeše aglomerirane vlaknaste jonoizmenjivačke celuloze mogu težiti da flotiraju i otuda, postoji mogučnost izvesnih gubitaka smeše kroz ulazne iii izlazne delove reaktora tipa sa kolonom. Pošto se mogu pojaviti problemi prilikom početnog punjenja kolone smešom, u izvesnim slučajevima, bolje je ugraditi agens za zgušnjavanje u smešu aglomerirane vlaknaste jono-izmenjivačke celuloze kako bi se povečala njena gustina.

41991

Mada se može koristiti mnoštvo agenasa za zgušnjavanje, oni moraju naravno, u suštini biti inertni u odnosu na supstrat, a ¹ takodje ne smeju dezaktivirati gtukoznu izomerazu. Kao agensi za zgušnjavanje mogu se koristiti praškasti oksidi metala, iii silikati ill njihove mešavine.

Radi dobijanja smeše aglomerirane vlaknaste- celuloze, vlaknasta celuloza se mora ugraditi u hidrofobni polimer na takav način da celuloza ne bude potpuno. kapsulirana iii obložena polimerom. Što je veča slobodna površina celuloze, to je veči adsorptivnl kapacitet smeše.

Mada postoji više načina za ugradjivanje vlaknaste, celuloze u hidrofobni polimer, dva tipična načina uključuju .rastvaranje hidrofobnog polimera u organskom rastvaraču i ugradjivanje drugih materijala u njega, iii zagrevanje polimera do plastičnog stanja i ugradjivanje drugih materijala.-Poslednji način je poželjniji pošto nije neophodno otparavanje Rastvarača. Nastali materijal se zatim može usithjavati-putem-mlevenja UL slično, granule klasirati na - sitima odgovarajučih dfriieriZija i agiomeriraria vlaknasta celuloza derivatizovati. Orariulometrijski sastav granula može unekoliko. široko variratL Žadpvoljavajuči rezultati dobljeni su primenom graišiia koje protezeJtrozsito sa otvorima od 0,84 mm a ostaju .nasitimafsa otvorima od 0j!5 mm. ' T-L⁷_- Da bi se jasnije prikazao postupak prema pronalasku biče izneti specifični primeri izvodjenja. - ' PRIMERI ' Ovaj primer ilustruje postu pak.'⁷ za-dobijanje smeše od aglomerirane vlaknaste jono-izmenjivačke Geiui&ze pri čemu se celulozna komponenta smeše derivatizuje posle aglomeracije.

Aglomerat je dobijen mešanjem 25 delova hemijski čiste celuloze (C-100 proizvodnje International filter Corp., North Tonavvanda Ν.Υ.) sa 25 delova aluminijumoksida i mešanjem smeše sa 50 delova polistirola na zagrejanim (180 -^_200°C) dvovaijcima za mešanje u toku 10 minuta. Posle hladjenja, izradjena smeša je mlevena i klasirana na veličinu čestica od 0,42-0,149 mm.

220 gr klasirane smeše je suspendovaho u 616 ml vode koja sadrži 176 grama Na₂SO₄ i 26,4 grama NaOH. Suspenzija je zagrevana na 40°C posle čega Je u suspenziju kvantitativno

- odmereno- 57,2 gr 50% - -vodenog . rastvora dietilaminoetilhloridhidrohlorida, uz mešanje brzinom od 0,7 ml u mlnutu u toku oko 1 časa. Zatim ja suspenziji dodato Još 26,4 g NaOH rastvoreno u 26 ml vode pračeno sa dodatnih 57,2 dietilaminoetilhloridhidrohlorida rastvora pri brzini od 0,7 mi u minutu. ·

Temperatura suspenzije je zatim povišena na 60°C l održavana na Istoj temperaturi 15 minuta. Dodata je zapremina vode približno jednaka zapremini suspenzije I smeša ponovo prikupljena na situ veličine otvora od 0,250 mm. Smeša je prana vodom na situ i ponovo suspendovana u zapremini vode sličnoj onoj koja je prethodno dodata. Ova suspenzija je podešena na pH oko 7 sa HO, oprana na filter papiru i sušena.

Kapacitet Izmene jona sušenog proizvoda odredjen je na 0,84 mekv g-1 na bazi celuloze i 0,21 mekv g-1 na bazi aglomerirane smeše. ·

Kapacitet izmene jona kod smeše odredjen je sledečim postupkom:

Odmeriti 2O.g. suve materije derivatizovane aglomerirane celuloze (5-10 g. celulozne baze).

Suspendovati u vodi i podesiti pH na-12,5 - 13,0 pomoču 1 . NNaOH. ' ⁷

Oprati suspenziju u hromatografskoj koloni 1 postaviti.

Dodati približno 10 ml IhLNaOH u kotonu j (MJstitf da ptiče u kapima dd nivoa ploče, oprati kolonu bocom za; pranje i isušiti do ploče. · '

Oprati vodom zapremine približno jednake sa 6 zapremina sloja korlstečl približno 2 zapremine sloja po jednom ispiranju. Pustiti da iscuri do gornje površine pločejto svakom ispiranju..

Dodati 25 ml 1N HCI iznad sloja i isprati sa oko 10-ml vode iz ^- boce za pranje. Započeti sa sakupijanjem jzlazne tečnosti, u kapima, pri oko 1-1,5 m/min.- Isprati sa bocom za pranje kadgomji-nivo dodje do ploče.- r - . J

Oprati sa pribtižho 6 zapremina sloja kao u fazi 5.

Titrisati izlaznu tečnost do pH 7,0 sa 1N NaOH. Kapacitet izmene jona bio je izračunat na sledeči način:

Kapacitet I.J. (mekv.g-1, s.m.i=(mlHCIx N) - (ml NaOHx N gr.adsorbenta s.m.

U primeru 1 može se Izračunati da je odnos agensa za derivatizadju dletllaminoetilhloridhidrohlorid prema celulozi bio 1,04 na bazi suve materije dok je u ranijem postupku opisanom u US patentu 4,110.164, celuloza bila derivatizovana pre aglomeracije pri odnosu dietilaminoetilhipridhidrohlorid prema celulozi od 0,7. Ova vrednost predstavlja približno maksimalni iznos do kojeg se neaglomerirana celuloza može derivatizovati i regenerisati.

PRIMERU

Ovaj primerllustruje postupak za dobijanje smeše aglomerirane smeša, kao izvesne funkcionalne karakteristike Istih tznetih su u

Tabeli I.

41991 vlaknaste jonoizmenjivačke celuloze kod kojeg se celuloza derivatizuje posle aglomeracije pri odnosu dletilaminoetilhloridhidrohlorid prema celulozi vedem od 2.

Aglomerirana smeša, dobljena kako Je prikazano u primeru 1, mlevena je I klasirana na dimenzije od 0,177-0^12 mm. 100 gr klasirane smeše suspendovao je u 280 ml vode u kojoj je rastvoreno 80 gr N^SO^ i 24 gr NaOH. Sa suspenzijom na temperaturi od 40°C, dodato je kvantitativno 55 gr 50% rastvora dielilaminoetilhloridhidrohlorid uz mešanje, pri brzlnl od 0,5 ml u minutu u toku perioda od oko 1,5 časa. Dodatni NaOH (26 gr 50% rastvora) dodat je zatim u suspenziji kao i dodatnih 55 gr rastvora dletilaminoetilhloridhidrohlorid uz mešanje, pri brzini od 0,5 ml u minutu u toku perioda od oko 1,5 čas. Dodatni NaOH (26 gr 50% rastvora) dodat je zatim u suspenziju kao i dodatnih 55 gr rastvora- dietilamlnoetilhloridhidrohlorid, kvantitativno u suspenziju kao I prilikom prvog dodavanja. Reakciona smeša je zagrevana' ria 60°C podriavaha na to) temperaturi u toku 15 minuta/ Zapremina vode jednaka zapremini rastvora dodata je i razblažena suspenzija očedjega i oprana na situ od 0,25-mm.- Dobljena_sroeša je 'ponovo suspendovana 'u vodi, podešena na pH od oko 6,5.- 7,0 sa HCI i oprana na situ. \ - i' Kapacitet Izmene jona suve' smešrrodredjeopo prikazanom načinu bio je 1,28 mekv.g-1 Ha bazi. celuloze i 0^32 mekv g-1 na bazi smeše. Postizanje uporedivog* kapaciteta izmene jona primenom ranijeg postupka kod kojeg je derivatizovana dietilaminoetilceluloza aglomerirana sa polistirolom, zahtevalo bi takav stepen derivatizacije, da bi celuloza postala želatinczna i teška za regeneraciju, filtriranje i sušenje.

PRIMERU! j' . ^: ~ .

Ovaj primer, ilustruje adsorplivni -kapacitet- za glukoznoizomerazu za opisane smeše aglomerirane vlaknaste jonoizmenjivačke celuloze i smeše opisane u prethodnom stanju tehnike i daje poredjenje karakteristika i funkcionalnih osobina pomenutih smeša. _

Glukozna izomeraza nastala iz mikroorganizama vrste Streptomyces, jačine od oko 20 medjunarodnih jedinica glukozne izomeraze (IGIU) po milimetru, dodaje se jednakim masama aglomeriranih' smeša jonoizmenjivačke celuloze dobljenih po postupcima opisanim u (američkom patentu) US patentu 4, 110,. 164 i gornjim primerima I ΐ II. Suspenzije enzima/smeše podešene su na pH 7 i mešane u toku 5 časova na temperaturi od 25 stepeni, Smeše su regenerisane filtracijom a na njima adsorbovaha količina enzima odredjena merenjem zaostale aktivnosti glukozneizomeraze. u odgovarajučim' filtratima po metodu opisariom od strane N.E. Uoyd-a i dr. u Gereal Chem. sv, 49 (5), str. 544,1972.

Količina glukozne izomeraze adsorbovana od strane pojedinih ? : ϋ ΐ I, χ i

(□sa/azcz)	iciM jona .k.n**ncitct
—		(sete.¢-1) ίΓ:’	'3 s-l :
PRIMER 1	1,04'	0,21	490
PRIMERU	2.2	0,32	690
US patent 4,110,164	0,7	0,14	361

IGIU = medjunarodne jedinice glukozne izomeraze mekv.g-1 miliekvivaienata po gramu = DEC=dietilaminoetilhloridhidrohlorid

PRIMER IV

Ovaj primer ilustruje karakteristike poroznosti smeša aglomerirane vlaknaste jonoizmenjivačke celuloze dobljene po sadašnjem postupku i_ poredjenje' karakteristika «teženja pomenutih smeša sa onima kod smeša prema prethodnom. stanju tehnike.

Karakteristike poroznosti, odredjivane stfkod sledečih rrraterijala:

Dve neaglomerirane vlaknaste celuloze (a) i (b) Whatmah-ove celuloze proizvedene od strane W- R Balaton Ltd. Engleska, koriščene za komparativne svrhe sa proizvodima dobljenim prema pronalasku. “

Neumrežena dietilaminoetiLceluloza (dobljena kakoje opisano u US 3,823,133. <

Smeša dobljena aglomerirarijem vlaknaste jonoizmenjivačke celuloze i polistirota (dobljena kakoje opisano u US 4,110,164).

Smeša aglomerirane vlaknaste jonoizmenjivačke celuloze dobljena kako je opisano u primeru i. ' Smeša aglomerirane vlaknaste jonoizmenjivačke celuloze dobljena kako je opisano u primeru 2.

Konstanta poroziteta odredjivana je za svaki od napred navedenih materijala po sledečem postupku:

- 75 gr suve materije od svake od komparativnih celuloza pod tačkama od 1 - 5 suspendovano je u vodi i suspenzija oslobodjena vazduha mešanjem pod vakuum-om od 0,848 bara ispodatmosferskog pritiska-u toku od 15 minuta. Steklena kolona (3,81 cm) unutrašnjeg prečnika i višine 40,64 cm) snabdevena poroznom staklehom pločom i slavinom na dnu privezana je za vakuum boco preko'gumenog zapušača. Boca je sa svoje strane vezana za izvor vakuuma/ Suspenzija oslobodjena vazduha slpana je u kolonu I uključen je vakuum 5 P·' ' .

41991 {0,848 bara ispod atmosferskog pritiska) na dnu kolone otvaranjem Slavine, po čemu je formiran sloj materijala na poroznoj staklenoj ploči. Istovremeno je puštena voda na vrh kolone radi zamene one uklonjene filtriranjem tako da se iznad sloja održava u svakom trenutku oko 12,7 cm vode. Kada je sakupljeno ukupno 1000 ml vode zatvorena je Slavina, uklonjena boca i ispražnjena voda iz boce. Boca je zatim ponovo povezana za kolonu, ponovo uspostavljen vakuum, otvorena slavina 1 izmerena količina (1000 - 3000 ml) vode (srofiltrirana kroz zgusnuti sloj i sakupljene. Hronometrom 8 odredjeno je vreme potrebno za sakupljanje ove vode. Konstanta poroziteta je izračunata prema sledečoj jednačini:

K = (VH)/(TPA) gde je:

K = konstanta poroziteta (ml cm'g-1 min 1)

V = zapremina sakupljene vode (ml)

H = višina zgusnuloglsloja (cm)

T = vreme Sakupljanjavode' (min)

P = pad pritiska kroz Sloj (g po kv.cm.j A = poprečni presek sloja (kv.cm.)

Rezultati su prikazani u tabeli ll.

TABELAH · .

Materijal Konstanta poroziteta (1) (ml cm g-1 min-1) (a) ' ' · 0,21 (b) - 0,60

0,21 ³ ~ '· .. 4J

4. 2,6

3,6 (1) Konstanta, poroziteta od min 1,5 ml cm g-1 min-1 je najmanja vrednost potrebna za postizanje efikasnog izvodjenja u reaktoru sa dubokim slojem.

Kao najbolji metod -za industrijsku primenu predmetnog pronalaska prijavilac daje sledeči primer:

Ovaj primer ilustruje postupak za . dobijanje smeše od aglomerirane vlaknaste jono-izmenjivačke celuloze pri čemu se celulozna komponenta smeše derivatizuje posle aglomeracije.

Aglomerat · je dčbijen mešanjem 25' delova hemijski čiste celuloze (C-100 proizvodnje International Filler Corp. North Tonawanda Ν.Υ., sa 25 delova aluminijumoksida i mešanjem smeše sa 50 delova polistirola na zagrejanim (180-200 C°) dvovaljcima za mešanje u toku 10 migota. Posle hladjenja, izradjena smeša je mlevena i klasiranau dimenzija granula od 0,149 - 0,42 mm. ·

220 gr klasirane smeše suspendovano u 616 ml vode koja sadrži 176 grama Na₂SO₄ i 26,4 grama NaOH. Suspenzija Je zagrevana na 40°C posle čega je suspenziju kvantitativno odmereno 57,2 gr 50% vodenog rastvora diatilaminoetilhloridhidrohlorida uz mešanje, brzinom od 0,7 ml u minuti u toku oko 1 časa. Zatim je suspenziji dodato još 26,4 g NaOH rastvoreno u 26 ml vode pračeno sa dodatnih 57,2 g dietilaminoetilhloridhidrohlorid rastvora pri 0,7 ml u minutu.

Temperatura suspenzije zatim povišana na 60°C i odriavana na ovoj višini 15 minuta. Dodata zapremina vode približno jednaka zapremini suspenzije i smeša regenerisana na situ otvora od 0,25 mm. Smeša je prana vodom na situ i ponovo suspendovana u zapremini vode sličnoj onoj koja je prethodno dodata. Ova suspenzija je podešeria na- pH oko 7 sa HCl, oprana i prosušena na filter papiru i sušena.

Kapacitet izmene jona.sušeoog proizvoda odredjen je na 0,84 mekv g-V na~45azj celuloze Ί 0,21 mekv-g - 1 na bazi aglomerirane smeše. ' _ - - ;

Kapacitet Izfnene jona kod srneše odredjen.je sledečim postupkom: . ^r ' - r*

1. Odmeriti 20 g suve materije derivatizovane aglomerirane celuloze (5-10 g. celulozne baze).

2. Su spe ndo vati u vodi i podesiti pH na 12,5 - 13,0 pomoču 1 N NaOH.

3. Oprati suspenziju u hromatografskoj koloni i postaviti praznu ploču na vrh sloja.. ' .

4. Dodati približno 10 ml 1N NaOH u kolonu i pustiti da otiče u kapima do nivoa ploče, oprati kolonu bocom za pranje i isušiti do ploče.

5. Oprati vodom zapremine približno 6 zapremina sloja koristeči približno 2 zapremine sloja po jednom ispiranju. Pustiti da iscuri do gornje površine ploče pri svakom ispiranju.

6. Dodati 25 ml 1N HCl iznad sjoja i isprati sa oko 10 ml vode iz boce za pranje. Započeti sa sakupljanjem izlazne tečnosti, u kapima, pri oko 1-1,5 ml/min. Isprati sa bocorh za pranje kad gornji nivo dodje do ploče.

7. Oprati sa približno 6 zapremina sloja kao u f azi-5.

8. Titrisati izlaznu tečnost do pH 7.0 sa 1N NaOH. Kapacitet izmene jona bio je izračunat na sledeči način:

Kapacitet I.J. (mekv. g-1, * m ) = = (ml HCl x N) - (ml NaOHxNj gr adsorbenta

41991

U primem i može se izračunati da je odnos agensa za derivatizaciju dletilaminoetiihloridhidrohlorida prema celulozi bio 1,04 na bazi suve materije dok je u ranijem postupku oplsanom u (američkom patentu) US 4,110.164 celuloza bila derivatizovana pre aglomeracije pri odnosu dietilaminoetilhloridhidrohlorida prema celulozi od 0,7.

Claims (3)

1. PATENTNI ZAHTEVI

   1. Postupak za dobijanje aglomerirane vlaknaste jonoizmenjivačke celuloze,' koja adsorbuje jonovezujuče naelektrisane makromolekule, naznačen t i m e, što se vlaknasta celuloza aglomerira sa hidrofobnim polimerom, kao što je polistlrol, melamlnformaldehldna iii epoksi smola iii njihova smesa, zagrevanjem do plastičnog stanja iii obrazovanjem rastvora polimera u organskom rastvaraču kao što je dietilaminoetllhlorid I inkorporiranjem istog u celulozu, pri čemu se aglomerat derivatizuje sa dietiiaminoetilhloridhidrohloridom, tako da jonoizmenjivački kapacitet iznosi najmanje 0,20 miliekvivalehata po gramu osušene smese celuloze.
2. 2. Postupak prema zahtevu 1, n a z n a č e n t i m e, što je makromolekul koji se adsorbuje glukozna izomeraza.
3. 3. Postupak prema zahtevu 1,naznačen t i m e, što je smeša usitnjena do veličine čestica od 0,25 do 0,84 mm.

   Izdaje i Stampa Savezni zavod za patente, Beograd, Uzun Mirkova l