СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНОГО РАСТВОРА АКРИЛАМИДА Российский патент 2003 года по МПК C12P13/02 

Изобретение относится к очистке водных растворов акриламида от бактериальной массы.

Акриламид используют для синтеза высокомолекулярных полимеров, применяемых в различных технологических процессах: в качестве загустителей в нефтедобыче, флокулянтов, суперабсорбентов для сельского хозяйства и медицинских целей, в качестве гидроизолирущих химреагентов в процессах газо- и нефтедобычи.

Одним из способов получения акриламида является биотехнологический способ получения водных растворов акриламида. По данному высокоселективному, экологически чистому, энергосберегающему способу получают концентрированные растворы мономера, практически не содержащие побочных продуктов. Для получения целевого продукта проводят дополнительную стадию очистки водных растворов акриламида от отработанной биомассы различными приемами фильтрации (сепарирования, центрифугирования, фильтрации), как, например, в известных способах получения 7-50%-ных водных растворов акриламида гидратацией акрилонитрила в водной среде под действием биокатализатора - штамма Rhodococcus rhodochrous (продуцента фермента нитрилгидратазы) /Патент СССР 1811698, кл. С 12 Р 13/02, заявл. 11.06.91; Патент РФ 2077588, кл. С 12 Р 13/02, заявл. 16.01.96/.

Однако при механическом разделении суспензии биомассы образуются рыхлые, малопрочные осадки, кольматирующие фильтровальную перегородку. В результате фильтрующая способность перегородки снижается, скорость фильтрации и выход целевого продукта за один фильтроцикл процесса очистки уменьшаются. Процесс очистки водных растворов акриламида при механическом разделении суспензии биомассы характеризуется низкой производительностью, простоями оборудования при регенерации фильтрующей перегородки (длительность фильтроцикла меньше длительности вспомогательных операций при восстановлении фильтрующей способности перегородки), большими количествами сточных вод после частых дополнительных операций по регенерации фильтрующей перегородки.

Известен способ очистки водных растворов акриламида от бактериальной массы путем фильтрации с последующей ультрафильтрацией (Пат. США 4844089, кл. 210/636, 1989). Очищают водные растворы акриламида, полученные при трансформации акрилонитрила с использованием микроорганизмов штаммов 774 (FERM-P 4446), иммобилизованных микроорганизмов или ферментов в сшитом полиакриламиде-геле. Предварительно проводят фильтрацию растворов акриламида на металлической сетке с размером отверстий 75 микрон и на шпагатном барабанном фильтре с размером отверстий 5 микрон. После фильтрации водные растворы акриламида имеют некоторую мутность - оптическая плотность растворов равна 0,04-0,1. Для полного отделения бактериальной массы из растворов необходима фильтрация их через мембрану с размером пор менее 1 микрон. Оптическая плотность растворов акриламида после ультрафильтрации 0,005 (в пределах погрешности прибора). На стадии ультрафильтрации используют полиэтиленовую мембрану с размером пор от 0,02 до 0,2 микрон.

При длительном контакте акриламида с поверхностью мембраны образуется полимер на ее поверхности и в растворе акриламида, в результате фильтрующая способность перегородки резко снижается и требуется частая регенерация мембраны. Процесс очистки водных растворов акриламида по данному способу характеризуется низкой производительностью и простоями оборудования при сложной регенерации полиэтиленовой волокнистой мембраны, большими количествами сточных вод производства акриламида после частых дополнительных операций для регенерации мембраны и фильтрующих перегородок барабанного фильтра.

Эффективность использования того или иного фильтрующего оборудования в первую очередь зависит от типа и свойств обрабатываемого осадка. Производительность процесса очистки водных растворов акриламида значительно повышается за счет дополнительной обработки взвешенных коллоидных частиц отработанной биомассы.

Наиболее близким по технической сущности является способ очистки водного раствора акриламида от бактериальной массы путем фильтрации после последовательного введения в него сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида (Пат. РФ 2029739, кл. 6 С 02 F 3/34, заявл. 23.06.92, опубл. 27.02.95).

По предлагаемому способу проводят очистку 6-30%-ных водных растворов акриламида, полученного трансформацией акрилонитрида под действием микроорганизмов, принадлежащих к Rhodococcus rhodochrous M8 почвенного происхождения (продуцента фермента нитрилгидратазы) с регистрационным номером BKSM С-96. Также очищают водные растворы акриламида, полученные трансформацией акрилонитрила под действием микроорганизмов, иммобилизованных в сшитом полиакриламиде-геле. Предварительно в водные растворы акриламида при перемешивании последовательно вводят 0,005-0,02 мас. % сернокислого алюминия и 0,005-0,001 мас.% полимера акриламида и фильтруют. Фильтрование осуществляют с использованием "нутч-фильтра" или центробежных сил, передавливая раствор акриламида насосом. В качестве фильтрующего материала используют нетканый материал, бельтинг, капрон и т.д. Используют полимеры акриламида, выпускаемые отечественной промышленностью, содержащие в своем химическом составе 70-99% акриламида и 1-30% акрилата натрия и имеющие характеристическую вязкость 6-20 дл/г.

Предварительное введение в водные растворы акриламида сернокислого алюминия и полимера акриламида позволяет проводить очистку растворов акриламида от бактериальной массы с высокой скоростью фильтрации (500-1500 л/час) и до высокой степени очистки. Структура осадка бактериальной массы на фильтре удовлетворяет требованиям при механическом способе регенерации фильтра (осадок легко отжимается при избыточном давлении и снимается с фильтра скребком, собирается без потерь для утилизации).

Однако процесс очистки водных растворов акриламида по данному способу характеризуется неудовлетворительной производительностью. Выход целевого продукта за один фильтроцикл процесса очистки водных растворов акриламида от отработанной биомассы составляет 50-250 мл. Возникают простои оборудования при регенерации фильтрующей перегородки от осадка биомассы, содержащего токсическое вещество - акриламид. Количество потерь целевого продукта с осадком составляет 0,9-7,4 г/кг (в 100%-ном исчислении). Увеличивается количество сточных вод после частых дополнительных вспомогательных операций по регенерации фильтрующей перегородки.

Задачей изобретения является очистка водных растворов акридамида до высокой степени чистоты способом, обладающим высокой производительностью и экологической безопасностью.

Техническим результатом данного изобретения является увеличение выхода целевого продукта, соответствующего по качеству предъявляемым техническим требованиям, за один фильтроцикл процесса очистки водных растворов акриламида от отработанной биомассы.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. В емкость с 6-50%-ным раствором акриламида, содержащим бактериальную массу, при перемешивании последовательно вводят 0,001-0,02 мас.% сернокислого алюминия, 0,0002-0,01 мас. % водонерастворимого катионоактивного полимера акриламида, 0,0002-0,001 мас. % анионоактивного полимера акриламида и фильтруют. Фильтрование осуществляют известными приемами, например, используя "нутч-фидьтр" или центробежные силы, передавливая раствор акриламида с помощью насоса. В качестве фильтрующей перегородки используют нетканый материал, бельтинг, капрон (ГОСТ 4403, арт. 48) и т.д.

По предлагаемому способу проводят очистку 6-50%-ных растворов акриламида, полученного трансфармацией акрилонитрила под действием биомассы штамма Rhodococcus rhodochrous M8 или Rhodococcus rhodochrous M33 - продуцента нитрилгидратазы, выпускаемые по ТУ 9291-001-04836741-95 и ТУ 9291-003-04836741-97. Также очищают водные растворы акриламида, полученного трансформацией акрилонитрила с использованием микроорганизмов, иммобилизованных в сшитом полиакриламиде-геле.

Используют сернокислый алюминий, выпускаемый по ГОСТ 3758-65.

Анионоактивные полимеры акриламида, выпускаемые по ТУ 6-02-00209912-61-97 или ТУ 6-02-00209912-41-94, содержат в своем химическом составе 70-99% акриламида и 1-30% акрилата натрия и имеют характеристическую вязкость 6-20 дл/г.

Водонерастворимые катионоактивные акриловые сополимеры акриламида и диалкиламиноалкил(мет)акридатов, или их третичных солей с соляной или серной, или фосфорной кислотой, или их четвертичных солей диметилсульфата, или хлористого метила и т.д., выпускаемые по ТУ 6-02-00209912-59-96, содержат в своем химическом составе 10-90 мол.% катионоактивных групп. Катионоактивные сополимеры имеют степень поглощения дистиллированной воды 40-200 г/г и водорастворимую часть 3-10%.

Целевым продуктом следует считать водные растворы акриламида, соответствующие техническим требованиям потребителей к качеству мономера: оптическая плотность раствора не более 0,005, содержание полимера - отсутствие. Наличие полимера в целевом продукте оценивают визуально по изменению прозрачности смеси 100 мл метанола и 10 мл раствора акриламида. Если в растворе акриламида присутствует полимер, его спиртовой раствор мутнеет или приобретает опалесцирущий оттенок. Оптическую плотность раствора акриламида определяют на фотоколориметре с длиной волны 540 им (зеленый фильтр). Оптическая плотность целевого продукта, составляющая не более 0,005, свидетельствует об отсутствии остаточных количеств микроорганизмов.

При получении водных растворов акриламида, не соответствующих по качеству предъявляемым техническим требованиям, или снижении скорости фильтрации подачу водных растворов акриламида на фильтрующее оборудование прекращают и проводят сравнительную оценку получаемого технического результата - выхода целевого продукта, полученного при очистке водных растворов акриламида за данный фильтроцикл.

Сравнительную оценку эффективности способа очистки водных растворов проводят по тестовой методике методом фильтрации на лабораторной установке. Площадь фильтрования составляет 38•10^-4 м², фильтровальная ткань: 1-ый слой - нетканый материал и 2-ой слой - хлопчатобумажный бельтинг арт. 2030. Первая серия экспериментов по очистке водных растворов акриламида проведена на лабораторной установке фильтрованием на воронке Бюхнера при разрежении 0,4-0,5 кг/см², которое поддерживают постоянным в процессе эксперимента. Вторая серия экспериментов проведена фильтрованием под избыточным давлением, равным 0,6 кг/см³. Третья серия экспериментов проведена на лабораторной установке в режиме самоистечения при постоянной скорости фильтрации, равной 20 мл/мин.

Увеличение выхода целевого продукта за один фильтроцикл рассчитывают по соотношению объемов очищенного раствора акриламида предлагаемым и известным способами, а также по соотношению количеств потерь акриламида с осадком биомассы, полученным предлагаемым и известным способами.

Потери акриламида с осадком биомассы определяют хроматографическим методом.

Отличительным признаком предлагаемого способа очистки водных растворов акриламида является дополнительное введение 0,0002-0,01 мас.% водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида после введения сернокислого алюминия, и расходные нормы сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида, равные 0,001-0,02 и 0,0002-0,001 мас.% соответственно.

Использование водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида в способе очистки водных растворов акриламида в научно-технической литературе не описано.

Совокупность существенных признаков изобретения обеспечивает достижение нового технического результата - повышение производительности и экологической безопасности процесса очистки водных растворов акриламида. Выход целевого продукта за один фильтроцикл увеличивается в 10-48 раз. Количество потерь акриламида с осадком уменьшается в 4-9 раз.

Осуществляемость способа иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1
В 3 л емкость вводят 2500 мл 30%-ного раствора акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous M8. При комнатной температуре и перемешивании со скоростью 50-100 об/мин в раствор акриламида последовательно вводят 2,5 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия и 5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида, содержащего 70 мол.% акриламида и 30 мол.% акрилата натрия и имеющего характеристическую вязкость 20 дл/г. Расходы сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,0020 и 0,0004 мас.%. Раствор перемешивают 5 минут и фильтруют на воронке Бюхнера под вакуумом. На выходе получают 50 мл 30%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке.

Аналогично проводят очистку водного раствора акриламида предлагаемым способом. В 3 л емкость вводят 2500 мл 30%-ного раствора акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous M8. При комнатной температуре и перемешивании со скоростью 50-100 об/мин в раствор акриламида последовательно вводят 2,5 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия, 0,12 г водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и 5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида.

Водонерастворимый катионоактивный сополимер акриламида содержит 70 мол.% акриламида и 30 мол.% солянокислого диметиламиноэтилметакрилата. Катионоактивный сополимер имеет степень поглощения дистиллированной воды 50 г/г и водорастворимую часть 6%. Предварительно используемое количество водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида смешивают с 20 мл воды.

Расходы сернокислого алюминия, сшитого водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,002, 0,0048 и 0,0004 мас.%.

Раствор перемешивают 5 минут и фильтруют на воронке Бюхнера под вакуумом. На выходе получают 2400 мл 30%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы.

Проводят сравнительную оценку эффективности способа очистки водных растворов, рассчитывая увеличение выхода целевого продукта за один фильтроцикл.

Сравнительные данные известного и предлагаемого способов очистки водного раствора акриламида приведены в таблице 1.

Пример 2
Аналогично примеру 1 очищают 50%-ный водный раствор акриламида, полученного при трансфармации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous M33, фильтруя на воронке Бюхнера под вакуумом после последовательного введения в раствор акриламида 25 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия и 12,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида, содержащего 75 мол. % акриламида и 25 мол.% акрилата натрия и имеющего характеристическую вязкость 12 дл/г.

Расходы сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,020 и 0,001 мас.%.

На выходе получают 50 мл 50%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке.

Аналогично проводят очистку водного раствора акриламида предлагаемым способом, фильтруя на воронке Бюхнера под вакуумом 50%-ный водный раствор акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous M33, после последовательного введения 25 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия, 0,12 г водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и 12,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида.

Водонерастворимый катионоактивный сополимер акриламида содержит 50 мол.% акриламида и 50 мол.% солянокислого диметиламиноэтилметакрилата. Катионоактивный сополимер имеет степень поглощения дистиллированной воды 80 г/г и водорастворимую часть 8%. Предварительно используемое количество водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида смешивают с 20 мл воды.

Расходы сернокислого алюминия, сшитого водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,02, 0,0048 и 0,001 мас.%.

На выходе получают 2150 мл 50%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества в режиме самоистечения прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы.

Проводят сравнительную оценку эффективности способа очистки водных растворов, рассчитывая увеличение выхода целевого продукта за один фильтроцикл.

Сравнительные данные известного и предлагаемого способов очистки водного раствора акриламида приведены в таблице 1.

Пример 3
Аналогично примеру 1 очищают 15%-ный водный раствор акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous M8, фильтруя на воронке Бюхнера под вакуумом после последовательного введения 12,5 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия и 12,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида, содержащего 85 мол.% акриламида и 15 мол.% акрилата натрия и имеющего характеристическую вязкость 6 дл/г.

Расходы сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,01 и 0,001 мас.%.

На выходе получают 110 мл 15%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке.

Аналогично проводят очистку водного раствора акриламида предлагаемым способом, фильтруя на воронке Бюхнера под вакуумом 15%-ный водный раствор акриламида после последовательного введения 12,5 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия, 0,04 г водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и 12,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида.

Водонерастворимый катионоактивный сополимер акриламида содержит 65 мол.% акриламида и 35 мол.% хлористого метила диметиламиноэтилметакрилата. Катионоактивный сополимер имеет степень поглощения дистиллированной воды 100 г/г и водорастворимую часть 10%. Предварительно используемое количество водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида смешивают с 20 мл воды.

Расходы сернокислого алюминия, сшитого водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,01, 0,0016 и 0,001 мас.%.

На выходе получают 2000 мл 15%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы.

Проводят сравнительную оценку эффективности способа очистки водных растворов, рассчитывая увеличение выхода целевого продукта за один фильтроцикл.

Сравнительные данные известного и предлагаемого способов очистки водного раствора акриламида приведены в таблице 1.

Пример 4
Аналогично примеру 1 очищают 6%-ный водный раствор акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous M8, фильтруя на воронке Бюхнера под вакуумом после последовательного введения 1,25 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия и 2,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида, содержащего 90 мол. % акриламида и 10 мол.% акрилата натрия и имеющего характеристическую вязкость 15 дл/г.

Расходы сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,001 и 0,0002 мас.%.

На выходе получают 130 мл 6%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке.

Аналогично проводят очистку водного раствора акриламида предлагаемым способом, фильтруя на воронке Бюхнера под вакуумом 6%-ный водный раствор акриламида после последовательного введения 1,25 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия, 0,005 г водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и 2,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида.

Водонерастворимый катионоактивный сополимер акриламида содержит 55 мол.% акриламида и 45 мол.% фосфорнокислого диметиламиноэтилметакрилата. Катионоактивный сополимер имеет степень поглощения дистиллированной воды 40 г/г и водорастворимую часть 3%. Предварительно используемое количество водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида смешивают с 20 мл воды.

Расходы сернокислого алюминия, сшитого водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,001, 0,0002 и 0,0002 мас.%.

На выходе получают 1500 мл 6%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы.

Проводят сравнительную оценку эффективности способа очистки водных растворов, рассчитывая увеличение выхода целевого продукта за один фильтроцикл.

Сравнительные данные известного и предлагаемого способов очистки водного раствора акриламида приведены в таблице 1.

Пример 5
В 3 л емкость вводят 2500 мл 30%-ного раствора акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous M33. При комнатной температуре и перемешивании со скоростью 50-100 об/мин в раствор акридамида последовательно вводят 25 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия и 12,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида, содержащего 70 мол.% акриламида и 30 мол.% акрилата натрия и имеющего характеристическую вязкость 16 дл/г. Расходы сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,02 и 0,001 мас.%. Раствор перемешивают 5 минут и фильтруют на лабораторной установке под давлением. На выходе получают 125 мл 30%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как давление увеличивается, а скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке.

Аналогично проводят очистку водного раствора акриламида предлагаемым способом. В 3 л емкость вводят 2500 мл 30%-ного раствора акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous M33. При комнатной температуре и перемешивании со скоростью 50-100 об/мин в раствор акриламида последовательно вводят 25 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия, 0,04 г водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и 12,5 мл 0,2%-ного раствора полимера акриламида.

Водонерастворимый катионоактивный сополимер акриламида содержит 70 мол.% акриламида и 30 мол.% солянокислого диметиламиноэтилметакрилата. Катионоактивный сополимер имеет степень поглощения дистиллированной воды 50 г/г и водорастворимую часть 6%. Предварительно используемое количество водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида смешивают с 20 мл воды.

Расходы сернокислого алюминия, сшитого водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,02, 0,0016 и 0,001 мас.%.

Раствор перемешивают 5 минут и фильтруют на лабораторной установке под давлением. На выходе получают 1725 мл 30%-ного раствора акридамида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как давление возрастает, а скорость фильтрации уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы.

Проводят сравнительную оценку эффективности способа очистки водных растворов, рассчитывая увеличение выхода целевого продукта за один фильтроцикл.

Сравнительные данные известного и предлагаемого способов очистки водного раствора акриламида приведены в таблице 2.

Пример 6
Аналогично примеру 5 очищают 50%-ный водный раствор акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous M33, фильтруя на воронке Бюхнера под давлением после последовательного введения 20 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия и 12,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акридамида, содержащего 75 мол.% акриламида и 25 мол.% акрилата натрия и имеющего характеристическую вязкость 12 дл/г.

Расходы сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,016 и 0,001 мас.%.

На выходе получают 110 мл 50%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как давление возрастает, а скорость фильтрации уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке.

Аналогично проводят очистку водного раствора акриламида предлагаемым способом, фильтруя на воронке Бюхнера под давлением 50%-ный водный раствор акриламида после последовательного введения 20 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия, 0,06 г водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и 19 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида.

Водонерастворимый катионоактивный сополимер акриламида содержит 50 мол.% акриламида и 50 мол.% солянокислого диметиламиноэтилметакрилата. Катионоактивный сополимер имеет степень поглощения дистиллированной воды 80 г/г и водорастворимую часть 10%. Предварительно используемое количество водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида смешивают с 10 мл воды.

Расходы сернокислого алюминия, сшитого водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,016, 0,0024 и 0,001 мас.%.

На выходе получают 2400 мл 50%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы.

Проводят сравнительную оценку эффективности способа очистки водных растворов, рассчитывая увеличение выхода целевого продукта за один фильтроцикл.

Сравнительные данные известного и предлагаемого способов очистки водного раствора акриламида приведены в таблице 2.

Пример 7
Аналогично примеру 5 очищают 15%-ный водный раствор акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous M8, фильтруя на воронке Бюхнера под давлением после последовательного введения 12,5 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия и 12,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида, содержащего 85 мол.% акриламида и 15 мол.% акрилата натрия и имеющего характеристическую вязкость 6 дл/г.

Расходы сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,01 и 0,001 мас.%.

На выходе получают 170 мл 15%-ного раствора акридамида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как давление возрастает, а скорость фильтрации уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке.

Аналогично проводят очистку водного раствора акриламида предлагаемым способом, фильтруя на воронке Бюхнера под давлением 15%-ный водный раствор акриламида после последовательного введения 12,5 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия, 0,02 г водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и 12,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида.

Водонерастворимый катионоактивный сополимер акриламида содержит 65 мол.% акриламида и 35 мол.% солянокислого диметиламиноэтилметакрилата. Катионоактивный сополимер имеет степень поглощения дистиллированной воды 200 г/г и водорастворимую часть 10%. Предварительно используемое количество водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида смешивают с 10 мл воды.

Расходы сернокислого алюминия, сшитого водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,01, 0,0008 и 0,001 мас.%.

На выходе получают 1900 мл 15%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы.

Проводят сравнительную оценку эффективности способа очистки водных растворов, рассчитывая увеличение выхода целевого продукта за один фильтроцикл.

Сравнительные данные известного и предлагаемого способов очистки водного раствора акриламида приведены в таблице 2.

Пример 8
Аналогично примеру 5 очищают 6%-ный водный раствор акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous M8, фильтруя на воронке Бюхнера под давлением после последовательного введения 1,25 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия и 2,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида, содержащего 90 мол. % акриламида и 10 мол.% акрилата натрия и имеющего характеристическую вязкость 6 дл/г.

Расходы сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,001 и 0,0002 мас.%.

На выходе получают 250 мл 6%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как давление возрастает, а скорость фильтрации уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке.

Аналогично проводят очистку водного раствора акриламида предлагаемым способом, фильтруя на воронке Бюхнера под давлением 6%-ный водный раствор акриламида после последовательного введения 1,25 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия, 0,01 г водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и 2,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида.

Водонерастворимый катионоактивный сополимер акриламида содержит 90 мол.% акриламида и 10 мол.% солянокислого диметиламиноэтилметакрилата. Катионоактивный сополимер имеет степень поглощения дистиллированной воды 40 г/г и водорастворимую часть 3%. Предварительно используемое количество водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида смешивают с 10 мл воды.

Расходы сернокислого алюминия, сшитого водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,001, 0,0004 и 0,0002 мас.%.

На выходе получают 2400 мл 6%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы.

Проводят сравнительную оценку эффективности способа очистки водных растворов, рассчитывая увеличение выхода целевого продукта за один фильтроцикл.

Сравнительные данные известного и предлагаемого способов очистки водного раствора акриламида приведены в таблице 2.

Пример 9
В 3 л емкость вводят 2500 мл 30%-ного раствора акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous M33. При комнатной температуре и перемешивании со скоростью 50-100 об/мин в раствор акриламида последовательно вводят 25 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия и 12,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида, содержащего 70 мол.% акриламида и 30 мол.% акрилата натрия и имеющего характеристическую вязкость 20 дл/г. Расходы сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,020 и 0,001 мас.%. Раствор перемешивают 5 минут и фильтруют на лабораторной установке в режиме самоистечения. На выходе получают 50 мл 30%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке, предварительно отфильтровав излишки раствора акриламида из осадка под вакуумом в течение 5 минут.

Аналогично проводят очистку водного раствора акриламида предлагаемым способом. В 3 л емкость вводят 2500 мл 30%-ного раствора акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous М33. При комнатной температуре и перемешивании со скоростью 50-100 об/мин в раствор акриламида последовательно вводят 25 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия, 0,02 г водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и 12,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида.

Водонерастворимый катионоактивный сополимер акриламида содержит 10 мол.% акриламида и 90 мол.% хлористого метила диэтиламиноэтилметакрилата. Катионоактивный сополимер имеет степень поглощения дистиллированной воды 65 г/г и водорастворимую часть 10%. Предварительно используемое количество водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида смешивают с 10 мл воды.

Расходы сернокислого алюминия, сшитого водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,020, 0,0008 и 0,001 мас.%.

Раствор перемешивают 5 минут и фильтруют на лабораторной установке в режиме самоистечения. На выходе получают 600 мл 30%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества в режиме самоистечения прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке, предварительно отфильтровав излишки раствора акриламида из осадка под вакуумом в течение 5 минут.

Проводят сравнительную оценку эффективности способа очистки водных растворов, рассчитывая увеличение выхода целевого продукта за один фильтроцикл.

Сравнительные данные известного и предлагаемого способов очистки водного раствора акриламида приведены в таблице 3.

Пример 10
Аналогично примеру 9 очищают 50%-ный водный раствор акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous M33, фильтруя на лабораторной установке в режиме самоистечения после последовательного введения 2,5 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия и 5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида, содержащего 80 мол.% акриламида и 20 мол.% акрилата натрия и имеющего характеристическую вязкость 10 дл/г.

Расходы сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,002 и 0,0004 мас.%.

На выходе получают 50 мл 50%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как скорость фильтрации уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке, предварительно отфильтровав излишки раствора из осадка под вакуумом в течение 5 минут.

Аналогично проводят очистку 50%-ного водного раствора акриламида предлагаемым способом, фильтруя на лабораторной установке в режиме самоистечения после последовательного введения 2,5 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия, 0,04 г водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и 5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида.

Водонерастворимый катионоактивный сополимер акриламида содержит 20 мол.% акриламида и 80 мол.% диметилсульфата диметиламиноэтилметакрилата. Катионоактивный сополимер имеет степень поглощения дистиллированной воды 100 г/г и водорастворимую часть 10%. Предварительно используемое количество водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида смешивают с 10 мл воды.

Расходы сернокислого алюминия, сшитого водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,002, 0,0016 и 0,0004 мас.%.

На выходе получают 1000 мл 50%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества в режиме самоистечения прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке, предварительно отфильтровав излишки раствора из осадка под вакуумом в течение 5 минут.

Проводят сравнительную оценку эффективности способа очистки водных растворов, рассчитывая увеличение выхода целевого продукта за один фильтроцикл.

Сравнительные данные известного и предлагаемого способов очистки водного раствора акриламида приведены в таблице 3.

Пример 11
Аналогично примеру 9 очищают 20%-ный водный раствор акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous M8, фильтруя на лабораторной установке в режиме самоистечения после последовательного введения 2,5 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия и 12,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида, содержащего 90 мол. % акриламида и 10 мол.% акрилата натрия и имеющего характеристическую вязкость 6 дл/г.

Расходы сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,0002 и 0,001 мас.%.

На выходе получают 130 мл 20%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как скорость фильтрации уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке, предварительно отфильтровав излишки раствора из осадка под вакуумом в течение 5 минут.

Аналогично проводят очистку 20%-ного водного раствора акриламида предлагаемым способом, фильтруя на лабораторной установке в режиме самоистечения после последовательного введения 2,5 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия, 0,25 г водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и 12,5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида.

Водонерастворимый катионоактивный сополимер акриламида содержит 70 мол.% акриламида и 30 мол.% солянокислого диметиламиноэтилметакрилата. Катионоактивный сополимер имеет степень поглощения дистиллированной воды 40 г/г и водорастворимую часть 3%. Предварительно используемое количество водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида смешивают с 20 мл воды.

Расходы сернокислого алюминия, сшитого водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,002%, 0,01% и 0,001 мас.%.

На выходе получают 1640 мл 20%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества в режиме самоистечения прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке, предварительно отфильтровав излишки раствора из осадка под вакуумом в течение 5 минут.

Проводят сравнительную оценку эффективности способа очистки водных растворов, рассчитывая увеличение выхода целевого продукта за один фильтроцикл.

Сравнительные данные известного и предлагаемого способов очистки водного раствора акриламида приведены в таблице 3.

Пример 12
Аналогично примеру 9 очищают 6%-ный водный раствор акриламида, полученного при трансформации акрилонитрила в присутствии микроорганизмов Rhodococcus rhodochrous MB, фильтруя на лабораторной установке в режиме самоистечения после последовательного введения 1,25 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия и 5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида, содержащего 90 мол.% акриламида и 10 мол.% акрилата натрия и имеющего характеристическую вязкость 12 дл/г.

Расходы сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида составляют соответственно 0,001 и 0,0004 мас.%.

На выходе получают 130 мл 6%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества прекращают, так как скорость фильтрации уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы на фильтрующей перегородке, предварительно отфильтровав излишки раствора из осадка под вакуумом в течение 5 минут.

Аналогично проводят очистку водного 6%-ного раствора акриламида предлагаемым способом, фильтруя на лабораторной установке в режиме самоистечения после последовательного введения 1,25 мл 2%-ного раствора сернокислого алюминия, 0,01 г водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и 5 мл 0,2%-ного раствора анионоактивного полимера акриламида.

Водонерастворимый катионоактивный сополимер акриламида содержит 70 мол.% акриламида и 30 мол.% хлористого метила диэтиламиноэтилметакрилата. Катионоактивный сополимер имеет степень поглощения дистиллированной воды 65 г/г и водорастворимую часть 8%. Предварительно используемое количество водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида смешивают с 10 мл воды.

Расходы сернокислого алюминия, сшитого водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и полимера акриламида составляют соответственно 0,001, 0,0004 и 0,0004 мас.%.

На выходе получают 1400 мл 6%-ного раствора акриламида, не содержащего полимер и имеющего оптическую плотность раствора, равную 0,01. Далее подачу исходного вещества в режиме самоистечения прекращают, так как скорость фильтрации резко уменьшается. Хроматографическим методом анализируют содержание акриламида в осадке биомассы, предварительно отфильтровав излишки раствора из осадка под вакуумом в течение 5 минут.

Проводят сравнительную оценку эффективности способа очистки водных растворов, рассчитывая увеличение выхода целевого продукта за один фильтроцикл.

Сравнительные данные известного и предлагаемого способов очистки водного раствора акриламида приведены в таблице 3.

Изобретение относится к очистке водных растворов акриламида, полученного биологической трансформацией акрилонитрила, от бактериальной массы. Способ очистки водного раствора акриламида осуществляют путем фильтрации после последовательного введения в водный раствор акриламида при перемешивании 0,001-0,02 мас.% сернокислого алюминия, 0,0002-0,01 мас.% водонепроницаемого катионоактивного сополимера акриламида и диалкиламиноалкил(мет)акрилатов, или их третичных или четвертичных солей, содержащего 10-90 мол.% катионоактивных групп, и 0,0002-0,001 мас.% анионоактивного полимера акриламида. Техническим результатом данного изобретения является повышение производительности и экологической безопасности процесса очистки водных растворов акриламида. Выход целевого продукта за один фильтроцикл увеличивается в 10-48 раз. Количество потерь акриламида с осадком уменьшается в 4-9 раз. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ очистки водного раствора акриламида, полученного трансформацией акрилонитрила с использованием микроорганизмов, от бактериальной массы путем фильтрации после последовательного введения в водный раствор акриламида при перемешивании сернокислого алюминия и анионоактивного полимера акриламида, отличающийся тем, что дополнительно в водный раствор акриламида вводят водонерастворимый катионоактивный сополимер акриламида и диалкиламиноалкил(мет)акрилатов, или их третичных или четвертичных солей, содержащий 10-90 мол. %, катионоактивных групп, после введения сернокислого алюминия. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем. что в водные растворы акриламида вводят 0,001-0,02 мас. % сернокислого алюминия, 0,0002-0,01 мас. % водонерастворимого катионоактивного сополимера акриламида и 0,0002-0,001 мас. % анионоактивного полимера акриламида.