Способ получения композиционных анионитов Советский патент 1993 года по МПК C08J5/20 

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, точнее к способу получения сорбентов - композиционных анионитов.

Получаемые в результате реализации изобретения композиционные аниониты могут найти широкое применение для тонкой очистки биологически активных веществ, как правило, белковой природы.

Целью изобретения является достиже- ние монофункциональности композицией- ных анионитов, узкого распределения гранул композиционных анионитов по фракционному составу и повышение технологичности процесса получения целевого материала.

На фиг.Т изображены кривые потенцио- метрического титрования композиционных анионитов. Кривая 1 соответствует кривой потенциометрического титрования ДЦС- АМ-п, полученного согласно изобретению (пример 5 в табл.1}, кривая 2 ЦС-АВ-17x8, полученному по способу-прототипу (пример 12 в табл.1); на фиг,2а, б приведены хрома- тограммы разделения фосфорных эфйров рибофлавине на композиционных аниони- тах ЦС-АВ-17х8 (фиг.2а) и ДЦС-АМ-п (фиг.26), полученных согласно примерам 12 и 5 (см.табл. 1) соответственно. Обозначения на фиг.2а, б: РФ рибофлаеин, РМФ-рибоф-

лавинмонофосфат, РДФ-рибофлаеинди- фосфат, ЛФ-люмифлавин. Объем сорбента в колонке составил 200 мл. Загрузка: 5 г технической смеси, содержащей 14% РФ. 58% РМФ, 22% РДФ, 6% ЛФ. Скорость элюцйи: ЮОмл/ч.см .

Пример 5. Юг микродисперсной формы сильноосновного знионита марки АМ-n с размером частиц 3-35 мкм заливают 25 мл ацетона (из расчета на 1 г анионита - 2,5-4 мл ацетона), после набухания анионит перемешивают с 375 мл 8%-го геля диаце- тата целлюлозы в ацетоне, при этом концентрация анионита в композиционной смеси составляет 30% (в расчете на сухие компоненты), и полученную смеси диспергируют при перемешивании в щелочной раствор глицерина (2,5:1), состоящий из 500 мл глицерина и 18 г NaOH в 190 мл воды (8,6%-ный раствор NaOH), процесс ведут при перемешивании в течение 6 часов при комнатной температуре до достижения количественного гидролиза диацетата целлюлозы (контроль осуществляется титрованием). После чего реакционную смеси разбавляют водой в 3 раза, фильтруют, промывают водой, полученный гранулированный композиционный анионит фракционируют и переводят в Cl-форму путем обработки 0,5н HCI.

Выход: 240 мл набухших гранул ДЦС- АМ-п (95% от теоретического) следующего фракционного состава:

63-100 мкм 45 мл; 101-315 мкм 195мл.

Состав композиционного анионита подтвержден данными элементного анализа (по содержанию азота).

Емкость композиционного анионита по СТ.- 1,1 мг-экв/г.

П р им е ры 1-4, 6-8, 10-11 выполнены в условиях примера 5. Пример 9 - укрупненный опыт, поставлен также в условиях примера 5. Пример 12 выполнен для сравнения в условиях способа-прототипа, Все данные по примерам реализации способа сведены в табл.1 характеристики полученных композиционных анионитов приведены в табл.2.

Монофункциональность полученных по заявляемому способу композиционных анионитов подтверждалась методом потенциометрического титрования. Плавный ход кривой 1 (см,фиг.1) и наличие одного перегиба свидетельствуют о монофункциональ- ности ДЦС-AM i. Наоборот, наличие двух перегибов на кривой 2 свидетельствует о полифункциональности ЦС-АВ-17х8. Элементный анализ ЦС-АВ-17х8 показал также присутствие в нем серы в количестве 1,5-2%..

Данные табл.1 и 2 и фиг.1 свидетельствуют о том, что в результате реализации изобретения:

1. Получены монофункциональные композиционные аниониты с узким распределением сферических гранул по фракционному составу (при сохранении хорошего выхода продукта).

Для сравнения: композициные аниониты полученные по способу-прототипу, не являются монофункциональными (фиг.1) и имеют более широкое распределение гранул по фракционному составу (см, пример 12 е табл.2).

2. Повышена технологичность процесса получения композиционных анионитов по сравнению со способом-прототипом.

а) сокращено количество операций (гранулирование происходит Одновременно с гидролизом диацетата целлюлозы).

б) сокращено время процесса (6ч - в заявляемом способе, 40 ч - в способе-прототипе).

в) снижена температура процесса с 90- 100°С (в способе-прототипе) до 10-30°С (в заявленном решении),

г) в процессе используются и выделяются нетоксичные вещества.

Выход за пределы заявленных интервальных параметров приводит к резкому ухудшению достигаемого эффекта:

1) При уменьшении концентрации геля диацетата целлюлозы в ацетоне до 5% получены композиционные аниониты, которые из-за значительного удельного объема непригодны для использования в колонках (пример 1 в табл.2).

При увеличении концентрации геля диацетата целлюлозы в ацетоне до 16% наблюдается широкий разброс в распределении получаемых гранул аниони- та по фракционному составу (пример 2 в табл.2).

2) При концентрации анионита в реакционной смеси, равной 5% получен композиционный анионит с пониженной емкостью по СГ(0,2 мг-экв/г) что привело к уменьшению емкости анионита по выделяемым продуктам - объектам очистки (пример 10 в табл.2).

Увеличение количества анионита в реакционной смеси до 40% не приводит к увеличению емкости по СГ и т.о., дальнейшее увеличение концентрации анионита нецелесообразно (пример 4 в табл.2).

3) Использование в изобретении соотношения ингредиентов дисперсионной среды глицерин:водный раствор щелочи, равного 2,65-4,87:1. связано с необходимостью достижения определенной вязкости дисперсионной среды и, как следствие, с получением гранул сферической формы и определенного размера.

4) В изобретении для приготовления дисперсионной среды используется 8.6- 20,0%-ный водный раствор щелочи (концентрация NaOH в дисперсионной среде равна при этом 2,0-3,5%), что обеспечивает полноту гидролиза диацетата целлюлозы. При уменьшении концентрации раствора щелочи ниже 8,6% значительно увеличивается время проведения гидролиза или вообще не достигается полнота гидролиза.

При увеличении концентрации раствора щелочи до 20.0% наблюдается уменьшение выхода целевого продукта до 57% (пример 11 в табл.1). Поэтому дальнейшее увеличение концентрации раствора щелочи нецелесообразно.

Процесс получения композиционных анионитов проводят при 100-30°С. что определяется условиями формования гранул в ацетоне.

Время процесса (6 ч) установлено в результате проведения дополнительных опытов, которые показали, что за это время достигается полнота гидролиза ацетатных групп (по данным титрования).

Формула изобретения

Способ получения композиционных анионитов путем смешения набухших в рас- творителе микродисперсных частиц анионита с гелем производного целлюлозы с

последующим гранулированием полученной смеси и гидролизом, отличающий- с я тем, что, с целью достижения монофункциональности целевого материала, узкого распределения гранул по фракционному составу и повышения технологичности процесса, смешение набухших в ацетоне микродисперсных частиц анионита осуществляют с 8-14%-ным гелем диацетата целлюлозы в ацетоне при концентрации

анионита 10-35% в расчете на сухие компоненты и гранулирование полученной смеси проводят одновременно с гидролизом диацетата целлюлозы при 10-30°С в дисперсионной среде, состоящей из смеси глицерина

с 8,6-20,0%-ным водным раствором щелочи при массовом соотношении глицерин:рас- твор щелочи, равном 2,65-4,87:1.

Примечание. ДАЦ - диацетат целлюлозы; ПАВ - поверхностно-активное вещество.

В качестве ан ионита выступает АВ-17x8. Гель ксантогената целлюлозы.

Таблица 2

Использование: тонкая очистка биологически активных веществ белковой природы. Сущность изобретения: смешение набухших в ацетоне микродисперсных частиц анионитов с 8-14%-ным гелем диацета- та целлюлозы в ацетоне при концентрации анионитов 10-35% от массы сухих веществ. Гранулирование смеси с одновременным гидролизом диацетата целлюлозы в дисперсной среде, состоящей из смеси глицерина и 8,6-20,0%-ного водного раствора щелочи при массовом соотношении (2,65-4,87):1 при 10-30°С. 2 ил„ 2 табл. 00 ю N3 XI hO СО

Примечание. 8 табл.2 приведены основные для сорбентов такого типа характеристики : ЕСГ -емкость анионита по СГ ЕРМФ-емкость анионита по рибофлавинмонофосфату;

Предел эксклюзии декстранов - предельная молекулярная масса декетранов. выше которой сорбент непроницаем.

рН

.т. ..... ... .У/Mff/fr irj-jjS П1 Ј0Г

(Dut.f

о,в

1 ° 4 г

I 0.2

0.6

0,4

I0 2

1819272