JPH07100375A - 高密度大表面積吸着剤 - Google Patents
高密度大表面積吸着剤Info
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Abstract
の溶媒の使用という問題を解消する。 【構成】本発明の高密度大表面積吸着剤は、約1.01
g/cm3 以上の密度を示す吸着剤を得るために有効な
量の臭素化ビニル芳香族モノマー;及び架橋モノマーで
あって、1分子につき2以上のエチレン性不飽和部位を
含む架橋モノマー;の架橋重合生成物を含み、表面積が
約10m2 /g以上である粒子吸着剤であることを特徴
とする。
Description
ら細胞外生成物を単離するための、全ブイヨン溶媒抽出
法に代わるものとして注目されている。全ブイヨン溶媒
抽出法は、非混和性溶媒で直接抽出し、次に、遠心分離
機を用いた層分離を行うことを含んでいる。全ブイヨン
溶媒抽出法に関連したいくつかの不利益がある。すなわ
ち、該方法には高価な遠心分離装置が必要であり、ま
た、大容量の溶媒を、容量の大きなタンク及び溶媒回収
加工に関係する装置と共に使用する必要がある。
醗酵ブイヨンから逆流の流動層中の吸着剤上へ直接抽出
され、その後該吸着剤粒子から溶離することができる。
流動層吸着は、全ブイヨン抽出法が有する高価な装置及
び大容量の溶媒の使用という問題を解消する。
使用する吸着剤は、ブイヨン固形物よりも速い末端沈降
速度(terminal settling velocity)、ここで、末端沈降
速度とは、粒子が塔中に残存しない逆流速度を意味す
る、を有していなければならず、したがって、吸着剤粒
子は塔中に残存する。また、吸着剤粒子は十分に高い固
有吸着能力(すなわち、吸着剤1gに吸着された生成物
のグラム)を、流動層中、動的条件下で分離する生成物
に関して示す必要があり、これにより、加工コストを費
用効果的に優れたものにする。
れているため、粒子が生成物を汚染する可能性のある加
工の間、いかなる不純物も放出しないことが非常に望ま
しい。例えば、スチレン−ジビニルベンゼンコポリマー
の臭素化によって製造される臭素化ビニル芳香族吸着剤
は、日本国特開昭第59−89311号に開示されてい
る。該吸着剤は、少なくとも200m2 /gの比表面積
を有し、3〜20重量%の臭素含量を有している。臭素
化スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーは、醗酵ブイ
ヨンからインミュノマイシン(immunomycin)を分離す
るため使用されている(Gaillot,F.T.,Gleason,C.,Wils
on,J.J. 及びZwark,J.,"Fluidized BedAdsorption for
Whole Broth Extraction",Biotechol.Prog.6, 370〜375
(1990)。
m3 以上の密度を得るために有効な量の臭素化ビニル芳
香族モノマー;及び架橋モノマーであって、1分子につ
き2以上のエチレン性(ethylenically) 不飽和部位を含
む架橋モノマー;の架橋重合生成物であり、約10m2
/g以上の表面積を示す。
は、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、トリブロモス
チレン、トリブロモフェニルマレインイミド、(ペンタ
ブロモフェニル)メチル2−プロペノエート及びこれら
の混合物からなる群から選ばれる。
ニルベンゼン、ジビニルエチルベンゼン、トリビニルベ
ンゼン及びこれらの混合物から選ばれる。
橋されたランダム重合生成物であり、第1のコモノマー
単位は、それぞれ臭素化芳香族モノマーから誘導され、
第2のコモノマー単位は、それぞれ多エチレン性(polye
thylenically)不飽和架橋モノマーから誘導される。
は、1分子につき少なくとも1つの芳香族部を含むもの
であって、該芳香族部上に1以上の置換臭素原子を有
し、さらに、1分子につき少なくとも1つの不飽和部位
を含むもので、例えば、ブロモスチレン、ジブロモスチ
レン、トリブロモスチレン、トリブロモフェニルマレイ
ンイミド、(ペンタブロモフェニル)メチル2−プロペ
ノエート及びこれらの混合物が挙げられる。
としては、1分子につき1つのエチレン性不飽和部位及
び1分子につき2以上の臭素原子を含むもの、例えば、
ジブロモスチレン、トリブロモスチレン、トリブロモフ
ェニルマレインイミド、(ペンタブロモフェニル)メチ
ル2−プロペノエート及びこれらの混合物が挙げられ
る。
マーとしてトリブロモスチレンを含む。臭素化モノマー
としてトリブロモスチレンを使用して製造される本発明
の吸着剤粒子が、臭素化モノマーとしてジブロモベンゼ
ンを用いた同様の条件下で製造され、同じ臭素含有量を
有する本発明の粒子よりも、高い密度と大きな表面積を
示すことを見いだした。
は、多エチレン性不飽和の、すなわち1分子につき2以
上のエチレン性不飽和部位を有する芳香族炭化水素、例
えば、ジビニルベンゼン、ジビニルエチルベンゼン、ト
リビニルベンゼン、ジビニルアントラセン、ジビニルナ
フタセン及びこれらの混合物、並びに、多エチレン性不
飽和脂肪族化合物、例えば、トリメチロールプロパント
リメタクリレート、ポリ(エチレングリコール)ジメタ
クリレート、アリルメタクリレートが挙げられる。
チレン性不飽和の、すなわち、1分子につき単一のエチ
レン性不飽和部位を有するモノマー、例えば、エチルビ
ニルベンゼン、スチレン、アルキルアクリレート、アル
キルメタクリレート及びこれらの混合物から誘導される
第3のコモノマー単位を含んでいてもよい。
g以上を示し、約1.01g/cm3 以上の密度を有す
る吸着剤を得るために有効な臭素含有量を有している。
ここで、密度は、比重瓶による密度である。
約1.05g/cm3 〜約1.6g/cm3 の密度を示
す。より好ましい態様においては、吸着剤粒子は、約
1.10g/cm3 〜約1.55g/cm3 の密度を示
す。最も好ましくは、吸着剤粒子は、約1.12g/c
m3 〜約1.5g/cm3 の密度を示す。
効な量の置換臭素原子を含む。好ましい態様では、該吸
着剤粒子は、約10重量%以上の臭素を含む。より好ま
しくは、該吸着剤粒子は、約20重量%〜約55重量%
の臭素を含む。
重合することによって製造される。本発明の吸着剤粒子
の臭素成分は、コポリマーの各芳香族炭素原子にそれぞ
れ結合されている臭素原子の形態で全て存在し、該粒子
は透明ないし白色に見える。
on) は、危険物すなわち元素臭素の取扱い及び使用が要
求される。後臭素化された吸着剤粒子は、ランダムに臭
素化されている。すなわち、該臭素成分は、非芳香族炭
素原子、例えばポリマー主鎖の炭素原子に結合された臭
素原子の形態で、また、芳香族炭素原子に結合された臭
素原子の形態で存在し、茶色に見える。後臭素化された
コポリマーの非芳香族炭素原子に結合されている臭素原
子は、芳香族炭素原子に結合されたものよりも熱力学的
安定性が劣っており、後臭素化されたポリマー吸着剤粒
子は、相対的に不安定な臭素原子を除去するため、更な
る工程、例えば、苛性アルカリ洗浄が必要である。
重量%〜約90重量%のコモノマー単位が、臭素化芳香
族モノマーから誘導され、コポリマー中、約10重量%
〜約90重量%のコモノマー単位が芳香族架橋モノマー
から誘導され、約30重量%以下のコモノマー単位が非
臭素化モノエチレン性不飽和モノマーから誘導される。
20重量%〜約80重量%のコモノマー単位が、臭素化
芳香族モノマーから誘導され、コポリマー中、約20重
量%〜約80重量%のコモノマー単位が芳香族架橋モノ
マーから誘導され、約20重量%以下のコモノマー単位
が非臭素化モノエチレン性不飽和モノマーから誘導され
る。
30重量%〜約65重量%のコモノマー単位が、臭素化
芳香族モノマーから誘導され、コポリマー中、約30重
量%〜約65重量%のコモノマー単位が芳香族架橋モノ
マーから誘導され、約5〜約15重量%以下のコモノマ
ー単位が非臭素化モノエチレン性不飽和モノマーから誘
導される。
40m2 /g〜約900m2 /gの表面積を示す。ここ
で使用される用語”粒子表面積”は、Brunauer、Emmett
及びTellerの方法によって測定された吸着剤粒子の表面
積、すなわち、該粒子の”BET”表面積を意味する。
より好ましい態様においては、該吸着剤粒子は、約10
0m2 /g〜約700m2 /gの表面積を示す。最も好
ましくは、該吸着剤粒子は、約200m2 /g〜約70
0m2 /gの表面積を示す。
1μm〜約5000μmの平均粒径を示す。より好まし
い態様では、該粒子は、約35μm〜約2000μmの
平均粒径を示す。最も好ましくは、該粒子は、約300
μm〜約800μmの平均粒径を示す。
術、例えば、沈殿重合、懸濁重合、エマルション重合に
よって製造される。好ましい態様では、該吸着剤は、臭
素化芳香族モノマーと芳香族架橋モノマーの混合物のフ
リーラジカル開始水性懸濁重合によって製造される。
化用化合物、例えば、o−キシレン、トルエン、メチル
イソブチルカルビノールが重合中の有機相中に含まれ、
引き続き、重合された粒子から除去され粒子中にマクロ
ポアを形成する。ここで使用される用語”マクロポア”
とは、約20オングストロームより大きな平均径を有す
る孔を意味する。
流動層吸着剤層中で、例えば水性液のような液体を接触
させることにより液体を処理し、該液体から、該液体に
溶解された例えば有機化合物のような化合物を分離する
ために有用である。
剤と接触させて醗酵ブインヨンを処理し、該ブイヨンか
ら醗酵生成物又は副生物を分離するために有用である。
途に有用であり、粒子の高密度により速い沈降速度と塔
中の均一に充填された吸着層が得られる。
化若しくはクロロメチル化技術によって、コーティング
し、後官能化することができ、また、コーティング及び
後官能化して、例えばイオン交換樹脂として有用な高密
度有機官能性粒子を得ることができる。
造される。硼酸(1.13g)、分散剤(0.86g
Culminal CMMC−2000)及び0.97
gの50%水酸化ナトリウムを、2リットルの丸底フラ
スコ中の脱イオン水(570g)に溶解した。
のジビニルベンゼン((DVB),57g)及びジブロ
モスチレン((DBS),115g)を混合容器中に充
填した。この80%のジビニルベンゼン(ダウケミカル
社製)は、市販の約80重量%のジビニルベンゼンと約
20重量%のエチルビニルベンゼンの混合物であった。
孔形成化溶剤としてo−キシレン(266g)及び開始
剤(97%ベンゾイルペルオキシド,3.42g)を攪
拌しながら容器に充填した。混合物を窒素スパージ下で
30分間攪拌した。
をスイープ(sweep)下、排除して攪拌しながら添加し
た。混合物を79℃に加熱し、12時間かかる温度を保
持して、球形のコポリマー粒子を生成した。生成混合物
を35℃に冷却し、脱イオン水でバッチを洗浄して分散
剤を除去した。該バッチを85℃に加熱し、次に、乾燥
蒸気でヘッドスペースをスイープして更に加熱すること
によって、孔形成剤(porogen)を除去した。こ
のストリッピングを孔形成剤の除去後2時間続行し、バ
ッチを35℃に冷却して、1回の洗浄につき1層分の脱
イオン水で3回洗浄した。この工程により、下記表2に
示される特性を有する白色の球形粒子を得た。
し、有機相は、57.4gの80%DVB、151gの
トリブロモスチレン(TBS)、343gのo−キシレ
ン及び1.14gのt−ブチルペルオクトエート(t−
BPO)から構成し;有機相は、572.97gの水性
相に添加し;及び重合反応は72℃で12時間行なっ
た。
分散剤(CMMC−2000)、0.079kgの硼酸
及び0.070kgの水酸化ナトリウムの50%水溶液
を混合することによって調製した。
で使用した反応体の量を下記表1に示す。固形トリブロ
モスチレンをポリテトラフルオロエチレン製のボトル中
に検量して入れた。o−キシレンを検量し、トリブロモ
スチレンと共に該ボトルに入れた。高純度のジビニルベ
ンゼン(表示では80%のDVB,ダウケミカル社製)
を検量して、電磁攪拌しながら該有機混合物に添加し、
攪拌してトリブロモスチレンを溶解した(〜15分)。
ed stirrer) が装着された丸底フラスコに移し、30分
間窒素でスパージした。次に、このフラスコを、引き続
き窒素でスイープした。重合開始剤(t−BPO,純度
80%)を有機相に添加し、有機相をフラスコ中の攪拌
水性相に添加した。混合物を加熱しないで5分間攪拌し
た。攪拌混合物の温度は、1℃/分の速度で、周囲温度
(〜25℃)から72℃まで上昇した。72℃で12時
間保持してポリマー粒子を生成した。
と置換し、次に、該混同物を100℃に加熱して、2時
間、有機留出物が観察されなくなるまでこの温度を維持
することによってポリマー粒子から有機溶剤をストリッ
ピングした。次に、該粒子をブフナー漏斗で液相から分
離した。
製造した。但し、臭素化モノマーをジブロモスチレンか
らトリブロモスチレンへ置換した。有機相は、57.0
gの80%DVB、115.0gのDBS、266.0
gのo−キシレン及び1.14gのt−BPOを含んで
いた。
し、o−オキシレンは使用せず、トリブロモベンゼンモ
ノマーをブロモベンゼン(BB)とペンタブロモベンジ
ルアクリレート((PBBA,純度98%,Broomchemi
e, Terneuzen)との混合物と置換した。有機相は、10
2.44gの80%DVB、570gのBB、97.5
4gのPBBA及び1.82gのt−BPOを含んでい
た。
し、トリブロモベンゼンモノマーをトリブロモフェニル
マレインイミド((TBBM),純度99.6%,Brom
ine Compounds, Ltd., Beer-Sheva, Israel)と置換し
た。有機相は、97.38gの80%DVB、102.
65gのTBBM、381.2gのo−キシレン及び
1.67gのt−BPOを含んでいた。
分析器を用いて測定した。粒子のBET表面積を窒素ポ
ロシメトリー(porosimetry)によって測定した。粒子の
真湿潤密度(true wet density)を比重びんを用いた水置
換によって測定した。
ポリンCを吸着する能力を、動的条件下で測定し、従来
の吸着剤の能力と比較した。
子を浸漬することにより前処理した。次に、吸着剤粒子
を塔に充填して粒子の層を形成し、10層分の体積のメ
タノールを1時間につき2層分の体積の流速で該ベッド
を通過させた。次に、10層分の体積の純水により、1
時間につき10層分の体積の流速ですすいだ。
ファロスポリンC)の溶液を、11.0000gの95
%純セファロスポリンC (Sigma-Aldrich)を硫酸でpH
2.5に調整されている1リットルの3.5%NaCl
水溶液中に溶解することによって調製し、溶液を得た。
150mlの該セファロスポリンC溶液を250mlの
ビーカーに充填し、オーバーヘッドスターラにより30
0rpmで攪拌した。次に、前処理された吸着剤(6.
4ml)を該攪拌溶液に添加した。
剤の添加後2分で取り出した。アリコートを硫酸でpH
2.5に調整されている3.5%NaCl水溶液20m
lで希釈した。希釈した試料を、該試料の吸光度と、既
知のセファロスポリンC含有量の試料を用いた検量線と
を259nmのところで比較することによって、分光光
度分析した。次に、該吸着剤によって吸着されたセファ
ロスポリンCの量を、溶液の当初のセファロスポリンC
の含有量から試料のアリコート中のセファロスポリンC
含有量を除去することによって計算した。
後及びその後5分間隔で採取し、上記説明と同様に分析
した。
量(ml/ml)、真湿潤密度(g/ml)及び1cm
3 の吸着剤に30分で吸着されたセファロスポリンCの
ミリグラムで示されるセファロスポリン動的吸着能力
(mg/cm3 )を、実施例1〜9の組成物に関し、下
記表2に示す。
質的に実施例1で説明した方法にしたがって調製した。
但し、実施例1で使用したDBSモノマーはDVB80
%に変えた。すなわち、DVB80%は実施例C1の粒
子を製造するために使用した唯一のモノマーであった。
該DVB/EVB粒子(10g)を自然乾燥してメタノ
ールで再度湿潤させ、脱イオン水ですすいだ。脱イオン
水をすすいだ粒子に添加し、60gの水中に該粒子のス
ラリーを形成した。スラリーを200mlの丸底フラス
コ中で混合し、7.5gの臭素を添加用漏斗から冷却せ
ずにスラリー温度を40℃未満に維持できるような速度
で滴下した。次に、該スラリーを、周囲温度で1時間攪
拌し、30分以内で70℃に加熱し、さらに70℃で3
時間保持した。該スラリーを冷却して、生成された茶色
の粒子を液相から分離し、脱イオン水ですすいだ。
1の後臭素化した粒子の安定性と比較した。
ー漏斗でろ過し、蒸留水で数回すすいだ。湿潤したフィ
ルターケークの一部(20g)を、水酸化ナトリウムの
5%水溶液350mlに添加し、2週間40℃で攪拌し
た。該吸着剤の試料を該溶液から定期的に取り出した。
各試料を水で、次にメタノールですすぎ、乾燥し、臭素
含有量を測定するため分析した。
に関して繰り返し行なった。安定性試験の結果を、いく
つかの処理時間(hr)における臭素含有量(%)とし
て表3に示す。
表面積及び高い動的吸収能力を示すと共に、外観は透明
ないし白色である。本発明の粒子吸着剤の臭素含有量
は、加水分解条件下で安定しており、しかも、該粒子吸
着剤は、市販の臭素化モノマーを使用して製造すること
ができ、元素臭素を取り扱う必要がない。
Claims (20)
- 【請求項1】 約1.01g/cm3 以上の密度を示す
吸着剤を得るために有効な量の臭素化ビニル芳香族モノ
マー;及び架橋モノマーであって、1分子につき2以上
のエチレン性不飽和部位を含む架橋モノマー;の架橋重
合生成物を含み、表面積が約10m2 /g以上である粒
子吸着剤。 - 【請求項2】 臭素−置換芳香族成分が、それぞれ炭素
原子数6の芳香環を含み、該環のそれぞれが、独立し
て、1つの環につき1〜5の臭素原子で置換されている
請求項1記載の吸着剤。 - 【請求項3】 前記臭素化芳香族モノマーが、ブロモス
チレン、ジブロモスチレン、トリブロモスチレン、トリ
ブロモフェニルマレインイミド、(ペンタブロモフェニ
ル)メチル2−プロペノエート及びこれらの混合物から
なる群から選ばれる請求項1記載の吸着剤。 - 【請求項4】 前記架橋モノマーが、ジビニルベンゼ
ン、ジビニルエチルベンゼン、トリビニルベンゼン及び
これらの混合物からなる群から選ばれる請求項1記載の
吸着剤。 - 【請求項5】 前記架橋モノマーがトリビニルベンゼン
である請求項1記載の吸着剤。 - 【請求項6】 前記吸着剤が、臭素化芳香族モノマーか
ら誘導される約10重量%〜約90重量%のモノマー単
位、芳香族架橋モノマーから誘導される約10重量%〜
約90重量%のモノマー単位を含み、さらに、非臭素化
モノエチレン性不飽和モノマーから誘導される約30重
量%以下のモノマー単位を含む請求項1記載の吸着剤。 - 【請求項7】 前記吸着剤が、臭素化芳香族モノマーか
ら誘導される約20重量%〜約80重量%のモノマー単
位、芳香族架橋モノマーから誘導される約20重量%〜
約80重量%のモノマー単位を含み、さらに、非臭素化
モノエチレン性不飽和モノマーから誘導される約30重
量%以下のモノマー単位を含む請求項1記載の吸着剤。 - 【請求項8】 前記吸着剤が、臭素化芳香族モノマーか
ら誘導される約30重量%〜約65重量%のモノマー単
位、芳香族架橋モノマーから誘導される約30重量%〜
約65重量%のモノマー単位を含み、さらに、非臭素化
モノエチレン性不飽和モノマーから誘導される約5重量
%〜約15重量%のモノマー単位を含む請求項1記載の
吸着剤。 - 【請求項9】 前記コポリマーが約10重量%以上の臭
素原子を含む請求項1記載の吸着剤。 - 【請求項10】 前記吸着剤が約20重量%〜約55重
量%の臭素原子を含む請求項8記載の吸着剤。 - 【請求項11】 前記吸着剤粒子が約100m2 /g〜
約700m2 /gの比表面積を有する請求項1記載の吸
着剤。 - 【請求項12】 前記吸着剤粒子が約200m2 /g〜
約700m2 /gの比表面積を有する請求項1記載の吸
着剤。 - 【請求項13】 前記吸着剤粒子が約1.05g/cm
3 〜約1.6g/cm3 の密度を有する請求項1記載の
吸着剤。 - 【請求項14】 前記吸着剤粒子が約1.10g/cm
3 〜約1.55g/cm3 の密度を有する請求項13記
載の吸着剤。 - 【請求項15】 前記吸着剤粒子が約1.12g/cm
3 〜約1.5g/cm3 の密度を有する請求項14記載
の吸着剤。 - 【請求項16】 前記吸着剤粒子が平均粒径約0.1ミ
クロン〜約5000ミクロンである請求項1記載の吸着
剤。 - 【請求項17】 前記吸着剤粒子の外観が透明ないし白
色である請求項1記載の吸着剤。 - 【請求項18】 水性液を請求項1記載の粒子と接触さ
せることを含む、該液中に溶解された有機溶質を除去す
るための水性液の処理方法。 - 【請求項19】 前記水溶液が醗酵ブイヨンを含み、前
記溶質が醗酵生成物又は副生物を含み、さらに該水溶液
が流動層吸着剤層中で前記粒子と接触している請求項1
8記載の方法。 - 【請求項20】 前記水溶液が吸着塔中で前記粒子と接
触している請求項18記載の方法。
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