JPH11246498A - アクリルアミド水溶液の精製法及びアクリルアミド系ポリマーの製造法 - Google Patents
アクリルアミド水溶液の精製法及びアクリルアミド系ポリマーの製造法Info
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- JPH11246498A JPH11246498A JP10282500A JP28250098A JPH11246498A JP H11246498 A JPH11246498 A JP H11246498A JP 10282500 A JP10282500 A JP 10282500A JP 28250098 A JP28250098 A JP 28250098A JP H11246498 A JPH11246498 A JP H11246498A
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- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アクリルアミド水溶液を、従来知られる方法
よりも簡易に、かつ高品質にアクリルアミド水溶液を精
製する方法を提供する。このような方法により製造され
たアクリルアミド水溶液は、特に分子量が1500万〜
2000万程度の高分子量のアクリルアミド系重合体が
得られ、しかも該重合体が水溶性などの高性能を有する
ものが得られる。 【解決手段】 アクリロニトリルを銅触媒存在下で水和
して得られたアクリルアミド水溶液を、脱銅処理した
後、5〜40℃、pH=10〜12にて保持することを
特徴とするアクリルアミド水溶液の精製法、及び該精製
法により得られたアクリルアミド水溶液を用いて単独重
合あるいは共重合によりアクリルアミド系重合体を得る
方法。
よりも簡易に、かつ高品質にアクリルアミド水溶液を精
製する方法を提供する。このような方法により製造され
たアクリルアミド水溶液は、特に分子量が1500万〜
2000万程度の高分子量のアクリルアミド系重合体が
得られ、しかも該重合体が水溶性などの高性能を有する
ものが得られる。 【解決手段】 アクリロニトリルを銅触媒存在下で水和
して得られたアクリルアミド水溶液を、脱銅処理した
後、5〜40℃、pH=10〜12にて保持することを
特徴とするアクリルアミド水溶液の精製法、及び該精製
法により得られたアクリルアミド水溶液を用いて単独重
合あるいは共重合によりアクリルアミド系重合体を得る
方法。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアクリロニトリルの
接触水和法により得られるアクリルアミド水溶液の精製
法及び精製されたアクリルアミド水溶液を用いてアクリ
ルアミド系ポリマーを製造する方法に関するものであ
る。
接触水和法により得られるアクリルアミド水溶液の精製
法及び精製されたアクリルアミド水溶液を用いてアクリ
ルアミド系ポリマーを製造する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】アクリルアミドは凝集剤、石油回収用薬
剤、繊維処理剤、抄紙用粘剤、紙力増強剤等に利用され
るアクリルアミド系ポリマーの製造に用いられる他、多
方面で大量に使用される、産業上有用なモノマーであ
る。上記のようなポリマーは、特に最近は凝集剤向けや
石油回収薬剤向け等のものは、高分子量であることが要
求されている。アクリロニトリルを銅触媒の存在下で接
触水和反応を行い、アクリルアミド水溶液を得る方法は
すでに良く知られている。しかしながら、この接触触媒
法を用いて製造されたアクリルアミドには、原料アクリ
ロニトリル由来の不純物、水和反応副生成物、触媒から
の溶出物などの不純物を含んでいる。
剤、繊維処理剤、抄紙用粘剤、紙力増強剤等に利用され
るアクリルアミド系ポリマーの製造に用いられる他、多
方面で大量に使用される、産業上有用なモノマーであ
る。上記のようなポリマーは、特に最近は凝集剤向けや
石油回収薬剤向け等のものは、高分子量であることが要
求されている。アクリロニトリルを銅触媒の存在下で接
触水和反応を行い、アクリルアミド水溶液を得る方法は
すでに良く知られている。しかしながら、この接触触媒
法を用いて製造されたアクリルアミドには、原料アクリ
ロニトリル由来の不純物、水和反応副生成物、触媒から
の溶出物などの不純物を含んでいる。
【0003】このような接触触媒法で得られたアクリル
アミド水溶液を用いて、紙力増強剤のような比較的低分
子量のアクリルアミド重合体を製造する場合には、通常
は問題はない。しかしながら、このような水溶液を用い
て、たとえば凝集剤や石油回収薬剤などに使用される、
分子量が1500万ないしは2000万程度の高分子量
のアクリルアミド系重合体を得ようとすることは非常に
困難である。しかも、得られたアクリルアミド系重合体
は水溶性が悪く、高性能アクリルアミド系重合体を製造
する上での大きな問題点となっていた。
アミド水溶液を用いて、紙力増強剤のような比較的低分
子量のアクリルアミド重合体を製造する場合には、通常
は問題はない。しかしながら、このような水溶液を用い
て、たとえば凝集剤や石油回収薬剤などに使用される、
分子量が1500万ないしは2000万程度の高分子量
のアクリルアミド系重合体を得ようとすることは非常に
困難である。しかも、得られたアクリルアミド系重合体
は水溶性が悪く、高性能アクリルアミド系重合体を製造
する上での大きな問題点となっていた。
【0004】このような観点から、接触水和法により得
られるアクリルアミド水溶液を精製する方法が数多く提
案されており、たとえば銅イオンを吸着させた後に活性
炭処理する方法(特開昭48−62714号)、強酸性
陽イオン交換樹脂で処理した後に弱塩基性陰イオン交換
樹脂で処理する方法(特開昭52−91819号)、酸
素処理と強酸性陽イオン交換樹脂処理後に弱塩基性アニ
オン交換樹脂で処理する方法(特開昭52−10041
8号)、膜透過処理する方法(特開昭55−62054
号)などが挙げられる。
られるアクリルアミド水溶液を精製する方法が数多く提
案されており、たとえば銅イオンを吸着させた後に活性
炭処理する方法(特開昭48−62714号)、強酸性
陽イオン交換樹脂で処理した後に弱塩基性陰イオン交換
樹脂で処理する方法(特開昭52−91819号)、酸
素処理と強酸性陽イオン交換樹脂処理後に弱塩基性アニ
オン交換樹脂で処理する方法(特開昭52−10041
8号)、膜透過処理する方法(特開昭55−62054
号)などが挙げられる。
【0005】しかしながら、上記の方法はいずれも付帯
設備が繁雑となり、またその操作条件の制御も複雑であ
る。さらに、アクリルアミドは非常に反応性に富み、上
記操作中に逆に副反応を誘起することもあり、しばしば
アクリルアミドの重合が起こることが良く知られてい
る。また特開昭49−49506号には、60℃迄の温
度で、アンモニアを除く無機塩類を対アクリルアミド
0.1〜1.5重量%添加し、pH=12〜13.7に
おいてアクリルアミド水溶液に不活性気体を吹き込む方
法が開示されているが、この中で好ましいとされている
条件でアクリルアミド水溶液を処理した場合、アクリル
酸などの不純物の増大が著しく、また重合成績も好まし
くない。
設備が繁雑となり、またその操作条件の制御も複雑であ
る。さらに、アクリルアミドは非常に反応性に富み、上
記操作中に逆に副反応を誘起することもあり、しばしば
アクリルアミドの重合が起こることが良く知られてい
る。また特開昭49−49506号には、60℃迄の温
度で、アンモニアを除く無機塩類を対アクリルアミド
0.1〜1.5重量%添加し、pH=12〜13.7に
おいてアクリルアミド水溶液に不活性気体を吹き込む方
法が開示されているが、この中で好ましいとされている
条件でアクリルアミド水溶液を処理した場合、アクリル
酸などの不純物の増大が著しく、また重合成績も好まし
くない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記実状に鑑
み、接触水和法により得られるアクリルアミド水溶液を
重合等の副反応させることなく、従来知られている方法
よりも簡易に、アクリルアミド水溶液を高品質化するた
めの精製方法を提供することである。
み、接触水和法により得られるアクリルアミド水溶液を
重合等の副反応させることなく、従来知られている方法
よりも簡易に、アクリルアミド水溶液を高品質化するた
めの精製方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記のよ
うな問題点を解決すべく種々検討を重ねた結果、アクリ
ルアミド水溶液を、ある一定の条件下で保持することに
より、前記した問題点が解決できることを見いだした。
すなわち、本発明の要旨は、アクリロニトリルを銅触媒
の存在下で水和反応させて得られたアクリルアミド水溶
液を、脱銅処理した後、5〜40℃、pH=10〜12
にて保持する(以下、この脱銅処理後の処理を「アルカ
リ処理」と呼ぶことがある)ことを特徴とするアクリル
アミド水溶液の精製法に関するものである。
うな問題点を解決すべく種々検討を重ねた結果、アクリ
ルアミド水溶液を、ある一定の条件下で保持することに
より、前記した問題点が解決できることを見いだした。
すなわち、本発明の要旨は、アクリロニトリルを銅触媒
の存在下で水和反応させて得られたアクリルアミド水溶
液を、脱銅処理した後、5〜40℃、pH=10〜12
にて保持する(以下、この脱銅処理後の処理を「アルカ
リ処理」と呼ぶことがある)ことを特徴とするアクリル
アミド水溶液の精製法に関するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の内容について詳細
に説明する。本発明で対象となるアクリルアミド水溶液
の製造方法における反応条件は、アクリロニトリルを銅
触媒の存在下、水と反応させてアクリルアミドの水溶液
を得る方法であり、例えば、特公昭55−35376号
公報等に記載されている。銅触媒としては、金属銅;ウ
ルマン銅;ラネー銅;還元銅;銅酸化物;硫酸銅;硝酸
銅;燐酸銅;チオシアン酸銅;塩化銅のような無機酸の
銅塩;脂肪酸銅のような有機酸の銅塩などが挙げられ
る。この銅触媒中には更に、触媒性能を向上させるため
にCr,Ni,Co,Mo,Zn,Fe,W,Pd,T
i,Pt,Si,Rh、Rb、V等の金属をそのまま、
あるいはそれらの酸化物、硫化物として加えても良く、
あるいはそれらと銅が結合して複合化合物を形成したも
のでもよい。また、これらの触媒は、石綿、シリカゲ
ル、グラファイト、カーボンブラック、イオン交換樹脂
等の担体に担持させたものでも良い。
に説明する。本発明で対象となるアクリルアミド水溶液
の製造方法における反応条件は、アクリロニトリルを銅
触媒の存在下、水と反応させてアクリルアミドの水溶液
を得る方法であり、例えば、特公昭55−35376号
公報等に記載されている。銅触媒としては、金属銅;ウ
ルマン銅;ラネー銅;還元銅;銅酸化物;硫酸銅;硝酸
銅;燐酸銅;チオシアン酸銅;塩化銅のような無機酸の
銅塩;脂肪酸銅のような有機酸の銅塩などが挙げられ
る。この銅触媒中には更に、触媒性能を向上させるため
にCr,Ni,Co,Mo,Zn,Fe,W,Pd,T
i,Pt,Si,Rh、Rb、V等の金属をそのまま、
あるいはそれらの酸化物、硫化物として加えても良く、
あるいはそれらと銅が結合して複合化合物を形成したも
のでもよい。また、これらの触媒は、石綿、シリカゲ
ル、グラファイト、カーボンブラック、イオン交換樹脂
等の担体に担持させたものでも良い。
【0009】アクリロニトリルの水和反応は上記触媒の
存在下、固定床または懸濁床で連続的または回分的に行
われる。反応温度としては、通常50〜200℃、好ま
しくは70〜150℃である。反応圧力は、通常、常圧
〜2MPa、好ましくは常圧〜0.6MPaである。水
の使用量はアクリロニトリルの化学量論量以上であれば
よいが、アクリロニトリルの水に対する溶解度は余り大
きくなく、均一反応を行うことが難しいので、通常アク
リロニトリルの化学量論量の数倍から数十倍が用いられ
る。また、場合によっては、メタノール、エタノール等
のアルコール類を併用することもできる。生成するアク
リルアミドは重合性に富んでいるので、反応を行うにあ
たっては、ハイドロキノン、t−ブチルカテコール等の
重合禁止剤を使用するのが望ましく、触媒寿命を永続さ
せるために反応系は酸素不在下にしてもよい。連続反応
の場合、原料となるアクリロニトリルは反応器に連続的
に供給され、反応器中で所定時間滞留して、未反応原料
を含む反応液として連続的に抜き出される。反応器は1
段の他、2〜5段程度の複数の反応器を用いた多段反応
としてもよい。
存在下、固定床または懸濁床で連続的または回分的に行
われる。反応温度としては、通常50〜200℃、好ま
しくは70〜150℃である。反応圧力は、通常、常圧
〜2MPa、好ましくは常圧〜0.6MPaである。水
の使用量はアクリロニトリルの化学量論量以上であれば
よいが、アクリロニトリルの水に対する溶解度は余り大
きくなく、均一反応を行うことが難しいので、通常アク
リロニトリルの化学量論量の数倍から数十倍が用いられ
る。また、場合によっては、メタノール、エタノール等
のアルコール類を併用することもできる。生成するアク
リルアミドは重合性に富んでいるので、反応を行うにあ
たっては、ハイドロキノン、t−ブチルカテコール等の
重合禁止剤を使用するのが望ましく、触媒寿命を永続さ
せるために反応系は酸素不在下にしてもよい。連続反応
の場合、原料となるアクリロニトリルは反応器に連続的
に供給され、反応器中で所定時間滞留して、未反応原料
を含む反応液として連続的に抜き出される。反応器は1
段の他、2〜5段程度の複数の反応器を用いた多段反応
としてもよい。
【0010】かくして得られた反応物を触媒と分離し、
アクリルアミド水溶液を得る。この得られたアクリルア
ミド水溶液を本特許の方法で精製処理する場合、水溶液
中に未反応のアクリロニトリルが残存していると、逆に
品質を悪化させることになるため、未反応のアクリロニ
トリルを分離することが好ましい。このアクリロニトリ
ルを含むアクリルアミド水溶液から、アクリロニトリル
を分離する方法としては、蒸留による分離、不活性ガス
や空気を用いたストリッピングによる分離等の方法が挙
げられる。
アクリルアミド水溶液を得る。この得られたアクリルア
ミド水溶液を本特許の方法で精製処理する場合、水溶液
中に未反応のアクリロニトリルが残存していると、逆に
品質を悪化させることになるため、未反応のアクリロニ
トリルを分離することが好ましい。このアクリロニトリ
ルを含むアクリルアミド水溶液から、アクリロニトリル
を分離する方法としては、蒸留による分離、不活性ガス
や空気を用いたストリッピングによる分離等の方法が挙
げられる。
【0011】このようにして得られたアクリルアミド水
溶液は、重合反応を阻害する原因となる微量の銅イオン
及び副生不純物を含有しており、通常、陽イオン交換樹
脂、陰イオン交換樹脂に接触させたり、活性炭処理のよ
うな方法によって処理される。イオン交換樹脂処理前の
アクリルアミドには、触媒から溶出した銅イオンを、通
常、数ppmから数十ppm含んでいる。
溶液は、重合反応を阻害する原因となる微量の銅イオン
及び副生不純物を含有しており、通常、陽イオン交換樹
脂、陰イオン交換樹脂に接触させたり、活性炭処理のよ
うな方法によって処理される。イオン交換樹脂処理前の
アクリルアミドには、触媒から溶出した銅イオンを、通
常、数ppmから数十ppm含んでいる。
【0012】後述のアルカリ処理の後に上記脱銅処理を
行った場合、アルカリ処理の際にこれらの溶存銅が水酸
化銅類へと変化し、脱銅効率(イオン交換樹脂を使用し
た場合はイオン交換樹脂効率)を低下させるため、アル
カリ処理に先立って銅イオンを除去しておかねばならな
い。アクリルアミド水溶液と樹脂との接触は、懸濁法、
固定床、移動床法のいずれの方法でも良いが、通常、固
定床法が採用される。通液温度は樹脂の耐用温度以下、
かつアクリルアミドが変質しない温度、すなわち、通常
60℃以下が良い。しかしながら、これらの処理では、
重合品質に影響を及ぼす極微量の特定できない不純物が
残存していることが予想される。
行った場合、アルカリ処理の際にこれらの溶存銅が水酸
化銅類へと変化し、脱銅効率(イオン交換樹脂を使用し
た場合はイオン交換樹脂効率)を低下させるため、アル
カリ処理に先立って銅イオンを除去しておかねばならな
い。アクリルアミド水溶液と樹脂との接触は、懸濁法、
固定床、移動床法のいずれの方法でも良いが、通常、固
定床法が採用される。通液温度は樹脂の耐用温度以下、
かつアクリルアミドが変質しない温度、すなわち、通常
60℃以下が良い。しかしながら、これらの処理では、
重合品質に影響を及ぼす極微量の特定できない不純物が
残存していることが予想される。
【0013】脱銅処理の方法として、イオン交換樹脂と
の接触処理を採用した場合、使用できるイオン交換樹脂
としては、ポーラス型またはゲル型で強酸性または弱酸
性の陽イオン交換樹脂、例えば、ダイヤイオン(登録商
標、以下同じ)SK1B、ダイヤイオンPK−208や
ダイヤイオンWK−10(いずれも商品名、三菱化学
(株)製品)、アンバーライト(登録商標、以下同じ)
IR−120BやアンバーライトIRC−718(いず
れも商品名、ロームアンドハース社製品)、ダウエック
ス(登録商標、以下同じ)HCR−W2やダウエックス
MWA−1(いずれも商品名、ダウケミカル社製品)、
レバチット(登録商標、以下同じ)SP−112やレバ
チットCNP−80(いずれも商品名、バイエル社製
品)等を挙げることができる。イオン交換樹脂を用いて
脱銅処理されるアクリルアミド水溶液濃度は、通常10
重量%以上、好ましくは15〜50重量%である。但
し、均一な水溶液状態を呈する限り、この反応液を濃縮
して得られるような高濃度の水溶液も適用できる。
の接触処理を採用した場合、使用できるイオン交換樹脂
としては、ポーラス型またはゲル型で強酸性または弱酸
性の陽イオン交換樹脂、例えば、ダイヤイオン(登録商
標、以下同じ)SK1B、ダイヤイオンPK−208や
ダイヤイオンWK−10(いずれも商品名、三菱化学
(株)製品)、アンバーライト(登録商標、以下同じ)
IR−120BやアンバーライトIRC−718(いず
れも商品名、ロームアンドハース社製品)、ダウエック
ス(登録商標、以下同じ)HCR−W2やダウエックス
MWA−1(いずれも商品名、ダウケミカル社製品)、
レバチット(登録商標、以下同じ)SP−112やレバ
チットCNP−80(いずれも商品名、バイエル社製
品)等を挙げることができる。イオン交換樹脂を用いて
脱銅処理されるアクリルアミド水溶液濃度は、通常10
重量%以上、好ましくは15〜50重量%である。但
し、均一な水溶液状態を呈する限り、この反応液を濃縮
して得られるような高濃度の水溶液も適用できる。
【0014】本発明の特徴は、上記のように脱銅処理に
より得られたアクリルアミド水溶液を、塩基性とし、一
定の条件下で保持するものである。本発明の処理は、ア
クリルアミド自体が加水分解などにより変化しない程度
の穏和な条件を選んで実施するものである。該アルカリ
処理において用いる塩基性化合物としては、アクリルア
ミド水溶液に溶解するものであれば特に限定はなく、ア
ンモニア、有機アミン類、またはアルカリ金属もしくは
アルカリ土類金属の水酸化物、酸化物もしくは炭酸塩類
等がある。これらのうち、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムが好ましく、特
に水酸化ナトリウムが好ましい。
より得られたアクリルアミド水溶液を、塩基性とし、一
定の条件下で保持するものである。本発明の処理は、ア
クリルアミド自体が加水分解などにより変化しない程度
の穏和な条件を選んで実施するものである。該アルカリ
処理において用いる塩基性化合物としては、アクリルア
ミド水溶液に溶解するものであれば特に限定はなく、ア
ンモニア、有機アミン類、またはアルカリ金属もしくは
アルカリ土類金属の水酸化物、酸化物もしくは炭酸塩類
等がある。これらのうち、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムが好ましく、特
に水酸化ナトリウムが好ましい。
【0015】上記塩基性化合物の添加は、アクリルアミ
ド水溶液のpHが10〜12、より好ましくは、11.
0〜11.5を呈するように添加するのがよい。pHが
10より低い場合は期待される精製効果が十分得られ
ず、pHが12を越える場合にはアクリルアミド自体の
分解などが誘起され好ましくない。塩基性化合物は固体
のまま、あるいは水溶液で添加しても良いが、局所的反
応を避けるため、通常は水溶液の状態で添加される。ア
クリルアミド水溶液との混合形式としては、流通式や回
分式のいずれの方式も用いられる。本処理の温度条件
は、アクリルアミドが析出する温度以上であり、40℃
を越える様な場合は、アクリルアミドの加水分解などに
よるアクリル酸の副生等が起こるため、5〜40℃、好
ましくは10〜30℃、より好ましくは15〜25℃で
ある。
ド水溶液のpHが10〜12、より好ましくは、11.
0〜11.5を呈するように添加するのがよい。pHが
10より低い場合は期待される精製効果が十分得られ
ず、pHが12を越える場合にはアクリルアミド自体の
分解などが誘起され好ましくない。塩基性化合物は固体
のまま、あるいは水溶液で添加しても良いが、局所的反
応を避けるため、通常は水溶液の状態で添加される。ア
クリルアミド水溶液との混合形式としては、流通式や回
分式のいずれの方式も用いられる。本処理の温度条件
は、アクリルアミドが析出する温度以上であり、40℃
を越える様な場合は、アクリルアミドの加水分解などに
よるアクリル酸の副生等が起こるため、5〜40℃、好
ましくは10〜30℃、より好ましくは15〜25℃で
ある。
【0016】また、このアルカリ処理の時間には特に制
限はないが、長時間処理ではアクリルアミドの変質が起
こるため、通常、1〜72時間、好ましくは1〜24時
間、より好ましくは2〜6時間である。これらの時間
中、水溶液に対して特別な操作は必要では無く、通常は
単に放置しておけば良い。アルカリ処理後は、そのま
ま、あるいは必要に応じて中和処理され、アクリルアミ
ド系重合体の原料として供することができる。カチオン
性ポリマーの原料として使用される場合は、アルカリ処
理後のアクリルアミド水溶液は、通常中和され、pHを
3−8程度に調整する。中和に用いる酸性化合物として
は、塩酸,硫酸,燐酸,硝酸等の無機酸類、酢酸,蟻
酸,クエン酸,コハク酸等の有機酸類が使用できる。こ
れらの酸は直接あるいは希釈して用いてもよい。
限はないが、長時間処理ではアクリルアミドの変質が起
こるため、通常、1〜72時間、好ましくは1〜24時
間、より好ましくは2〜6時間である。これらの時間
中、水溶液に対して特別な操作は必要では無く、通常は
単に放置しておけば良い。アルカリ処理後は、そのま
ま、あるいは必要に応じて中和処理され、アクリルアミ
ド系重合体の原料として供することができる。カチオン
性ポリマーの原料として使用される場合は、アルカリ処
理後のアクリルアミド水溶液は、通常中和され、pHを
3−8程度に調整する。中和に用いる酸性化合物として
は、塩酸,硫酸,燐酸,硝酸等の無機酸類、酢酸,蟻
酸,クエン酸,コハク酸等の有機酸類が使用できる。こ
れらの酸は直接あるいは希釈して用いてもよい。
【0017】この精製処理され、好ましくは中和処理さ
れたアクリルアミド水溶液は、それ単独、あるいはアク
リルアミドと共重合可能な単量体と混合させた後、重合
させても良い。重合方法としては、水溶液重合、乳化重
合、懸濁重合、沈殿重合等の一般的な方法が用いられ
る。
れたアクリルアミド水溶液は、それ単独、あるいはアク
リルアミドと共重合可能な単量体と混合させた後、重合
させても良い。重合方法としては、水溶液重合、乳化重
合、懸濁重合、沈殿重合等の一般的な方法が用いられ
る。
【0018】アクリルアミドと共重合可能な単量体とし
ては、例えばメタクリルアミド;アクリル酸、メタクリ
ル酸またはこれらのエステル化物;アミノアルキルアク
リレートまたはアミノアルキルメタクリレート(あるい
はこれらの塩あるいはこれらの第4級アンモニウム
塩);アクリロニトリル;2−アクリルアミド−2−メ
チルプロパンスルフォネート;酢酸ビニル等を挙げるこ
とができる。好ましい単量体の具体例としては、アクリ
ロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライ
ド、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウ
ムクロライド、アクリロイルオキシエチルジエチルメチ
ルアンモニウムクロライド、アクリロイルオキシ−2−
ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライ
ド、ジメチルアミノエチルメタクリレートベンジルクロ
ライド等のカチオン性単量体を挙げることができる。本
発明の効果を十分に得るためには、混合する単量体の比
率は0〜70モル%の範囲が好ましく、特に0〜40モ
ル%の範囲がより好ましい。
ては、例えばメタクリルアミド;アクリル酸、メタクリ
ル酸またはこれらのエステル化物;アミノアルキルアク
リレートまたはアミノアルキルメタクリレート(あるい
はこれらの塩あるいはこれらの第4級アンモニウム
塩);アクリロニトリル;2−アクリルアミド−2−メ
チルプロパンスルフォネート;酢酸ビニル等を挙げるこ
とができる。好ましい単量体の具体例としては、アクリ
ロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライ
ド、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウ
ムクロライド、アクリロイルオキシエチルジエチルメチ
ルアンモニウムクロライド、アクリロイルオキシ−2−
ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライ
ド、ジメチルアミノエチルメタクリレートベンジルクロ
ライド等のカチオン性単量体を挙げることができる。本
発明の効果を十分に得るためには、混合する単量体の比
率は0〜70モル%の範囲が好ましく、特に0〜40モ
ル%の範囲がより好ましい。
【0019】アクリルアミド系ポリマーの製造に用いら
れる重合開始剤としては、2,2−アゾビス(2−アミ
ジノプロパン)塩酸塩、アゾビスイソブチロニトリル、
2,2−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバ
レロニトリル)、1,1−アゾビス(シクロヘキサンカ
ルボニトリル)等のアゾ化合物、過硫酸アンモニウム、
過硫酸カリウム、過酸化水素等の無機過酸化物、過酸化
ベンゾイル、ターシャリーブチルパーオキシド等の有機
パーオキシ化合物、硫酸第一鉄、塩化第一鉄、重亜硫酸
ナトリウム、メタ亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウ
ム等の無機化合物、およびスルフィン基、第3アミノ
基、ヒドラジン基等の基を含む有機化合物(例えばトル
エンスルフィン酸、ジメチルアニリン、フェニルヒドラ
ジン等)を挙げることができる。
れる重合開始剤としては、2,2−アゾビス(2−アミ
ジノプロパン)塩酸塩、アゾビスイソブチロニトリル、
2,2−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバ
レロニトリル)、1,1−アゾビス(シクロヘキサンカ
ルボニトリル)等のアゾ化合物、過硫酸アンモニウム、
過硫酸カリウム、過酸化水素等の無機過酸化物、過酸化
ベンゾイル、ターシャリーブチルパーオキシド等の有機
パーオキシ化合物、硫酸第一鉄、塩化第一鉄、重亜硫酸
ナトリウム、メタ亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウ
ム等の無機化合物、およびスルフィン基、第3アミノ
基、ヒドラジン基等の基を含む有機化合物(例えばトル
エンスルフィン酸、ジメチルアニリン、フェニルヒドラ
ジン等)を挙げることができる。
【0020】本発明で精製されたアクリルアミド水溶液
を用いると、該アクリルアミドの単独重合又は上記の適
当な単量体との共重合により、分子量1500万以上、
特に2000万以上のポリマー製造が容易となる。本発
明によって得られたポリマーは高品質であり、特に凝集
剤や石油回収薬剤等向けとして、さらには繊維処理剤、
抄紙用粘剤および紙力増強剤等向けとしても有用であ
る。
を用いると、該アクリルアミドの単独重合又は上記の適
当な単量体との共重合により、分子量1500万以上、
特に2000万以上のポリマー製造が容易となる。本発
明によって得られたポリマーは高品質であり、特に凝集
剤や石油回収薬剤等向けとして、さらには繊維処理剤、
抄紙用粘剤および紙力増強剤等向けとしても有用であ
る。
【0021】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り、実施例に限
定されるものではない。「%」はすべて重量基準であ
る。
するが、本発明はその要旨を超えない限り、実施例に限
定されるものではない。「%」はすべて重量基準であ
る。
【0022】[実施例1] アクリルアミド水溶液の製造:内部に触媒を分離するた
めのフィルターを備えた反応器(90容量部)に還元銅
を仕込んだ。そこに、35%アクリロニトリル水溶液を
5容量部/hrで連続的に供給し、還元銅触媒を懸濁さ
せ、反応温度100℃、反応圧力0.4MPaの条件下
で接触水和反応を行い、アクリロニトリル、アクリルア
ミドおよび水からなる反応液を5容量部/hrで連続的
に抜き出した。抜き出した反応液は、加熱処理によって
アクリロニトリルと水を除去し、濃縮して50%のアク
リルアミド水溶液を得、これを陽イオン交換樹脂処理し
て、50%アクリルアミド水溶液を得た。
めのフィルターを備えた反応器(90容量部)に還元銅
を仕込んだ。そこに、35%アクリロニトリル水溶液を
5容量部/hrで連続的に供給し、還元銅触媒を懸濁さ
せ、反応温度100℃、反応圧力0.4MPaの条件下
で接触水和反応を行い、アクリロニトリル、アクリルア
ミドおよび水からなる反応液を5容量部/hrで連続的
に抜き出した。抜き出した反応液は、加熱処理によって
アクリロニトリルと水を除去し、濃縮して50%のアク
リルアミド水溶液を得、これを陽イオン交換樹脂処理し
て、50%アクリルアミド水溶液を得た。
【0023】アクリルアミド水溶液の精製処理:上記方
法により製造した50%アクリルアミド水溶液に、25
℃の温度で、4%水酸化ナトリウム水溶液を添加し、p
Hを11.5とした。この調整溶液を25℃で6時間保
持した後、6%酢酸溶液を添加し、アクリルアミド水溶
液のpHを6.5へ調整した。上記精製処理を行ったア
クリルアミド水溶液中のアクリル酸およびニトリロトリ
スプロピオンアミド類を液体クロマトグラフ法により定
量を実施したところ、いずれも0.02%(対アクリル
アミド)であり、未処理のアクリルアミド水溶液と同じ
含有量であった。また、上記処理におけるポリマー生成
の確認を、アクリルアミド水溶液5mLにメタノール4
5mLを混合して実施したが、アクリルアミド重合体の
生成は認められなかった。
法により製造した50%アクリルアミド水溶液に、25
℃の温度で、4%水酸化ナトリウム水溶液を添加し、p
Hを11.5とした。この調整溶液を25℃で6時間保
持した後、6%酢酸溶液を添加し、アクリルアミド水溶
液のpHを6.5へ調整した。上記精製処理を行ったア
クリルアミド水溶液中のアクリル酸およびニトリロトリ
スプロピオンアミド類を液体クロマトグラフ法により定
量を実施したところ、いずれも0.02%(対アクリル
アミド)であり、未処理のアクリルアミド水溶液と同じ
含有量であった。また、上記処理におけるポリマー生成
の確認を、アクリルアミド水溶液5mLにメタノール4
5mLを混合して実施したが、アクリルアミド重合体の
生成は認められなかった。
【0024】アクリルアミド系ポリマーの製造評価:上
記処理により得られたアクリルアミド水溶液を用い、下
記に記載した方法で重合反応を実施し、得られたポリマ
ーの性能を評価した。まず、実施例1で得られたアクリ
ルアミド水溶液285g、脱塩水289gおよびメタク
ロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド
227gを混合し、硫酸を使用してpH=4.0へ調整
した後、2Lの密閉型重合槽へ仕込んだ。窒素ガス30
Lを水溶液に吹き込み完全に脱気した後、液温10℃に
て先ず、10%2,2−アゾビス(2−アミジノプロパ
ン)塩酸塩水溶液3.2gを添加し、次いで、1%過硫
酸アンモニウム水溶液0.43gと1%硫酸第一鉄7水
和物の水溶液0.52gを順次添加し、そのまま放置し
て重合を実施した。重合後、ゲル状のポリマーを取り出
し、ミートチョッパーにて細粒化し、100℃の熱風に
より1.5時間乾燥処理した。得られたポリマーを粉砕
器で粉砕して粉末状のアクリルアミド系カチオン性ポリ
マーを得た。これを篩にかけて16〜83メッシュのも
のを分取し、性能評価サンプルとした。得られたアクリ
ルアミド系カチオン性ポリマーについて、0.2%ポリ
マー水溶液とした後、目開き0.183mmのJIS規
格の篩に通し、残存した未溶解物の有無を目視にて判定
したところ、不溶解物は存在しなかった。
記処理により得られたアクリルアミド水溶液を用い、下
記に記載した方法で重合反応を実施し、得られたポリマ
ーの性能を評価した。まず、実施例1で得られたアクリ
ルアミド水溶液285g、脱塩水289gおよびメタク
ロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド
227gを混合し、硫酸を使用してpH=4.0へ調整
した後、2Lの密閉型重合槽へ仕込んだ。窒素ガス30
Lを水溶液に吹き込み完全に脱気した後、液温10℃に
て先ず、10%2,2−アゾビス(2−アミジノプロパ
ン)塩酸塩水溶液3.2gを添加し、次いで、1%過硫
酸アンモニウム水溶液0.43gと1%硫酸第一鉄7水
和物の水溶液0.52gを順次添加し、そのまま放置し
て重合を実施した。重合後、ゲル状のポリマーを取り出
し、ミートチョッパーにて細粒化し、100℃の熱風に
より1.5時間乾燥処理した。得られたポリマーを粉砕
器で粉砕して粉末状のアクリルアミド系カチオン性ポリ
マーを得た。これを篩にかけて16〜83メッシュのも
のを分取し、性能評価サンプルとした。得られたアクリ
ルアミド系カチオン性ポリマーについて、0.2%ポリ
マー水溶液とした後、目開き0.183mmのJIS規
格の篩に通し、残存した未溶解物の有無を目視にて判定
したところ、不溶解物は存在しなかった。
【0025】[実施例2〜4]実施例1において、水酸
化ナトリウム水溶液添加後のpH、保持時間、保持温度
を変えた種々の条件下で精製処理を行い、アクリル酸と
ニトリロトリスプロピオン酸の定量、ポリマー生成の確
認を行った。さらに、実施例1と同様な方法でアクリル
アミド系ポリマーの性能評価を実施した。結果をそれぞ
れ表1に示す。
化ナトリウム水溶液添加後のpH、保持時間、保持温度
を変えた種々の条件下で精製処理を行い、アクリル酸と
ニトリロトリスプロピオン酸の定量、ポリマー生成の確
認を行った。さらに、実施例1と同様な方法でアクリル
アミド系ポリマーの性能評価を実施した。結果をそれぞ
れ表1に示す。
【0026】[比較例1]実施例1において用いたアク
リルアミド水溶液について、水酸化ナトリウムおよび酢
酸水溶液によるによるpH調整を実施せずに、実施例1
と同じ方法でアクリルアミド系カチオン性ポリマーを製
造し、得られたポリマーの性能評価を実施した。結果を
表1に記載した。
リルアミド水溶液について、水酸化ナトリウムおよび酢
酸水溶液によるによるpH調整を実施せずに、実施例1
と同じ方法でアクリルアミド系カチオン性ポリマーを製
造し、得られたポリマーの性能評価を実施した。結果を
表1に記載した。
【0027】[比較例2、3]実施例1において、水酸
化ナトリウム水溶液添加後のpH、保持時間を変えた条
件下で精製処理を行った。実施例1同様、アクリル酸
(ACA)とニトリロトリスプロピオン酸(NTPA)
の定量、ポリマー生成の確認、およびアクリルアミド系
ポリマーの性能評価を実施した。結果をそれぞれ表1に
示す。
化ナトリウム水溶液添加後のpH、保持時間を変えた条
件下で精製処理を行った。実施例1同様、アクリル酸
(ACA)とニトリロトリスプロピオン酸(NTPA)
の定量、ポリマー生成の確認、およびアクリルアミド系
ポリマーの性能評価を実施した。結果をそれぞれ表1に
示す。
【0028】
【表1】 ポリマー溶解性 ○:不溶解分なし △:不溶解分若干あり ×:不溶解分多量にあり
【0029】[実施例5]実施例1と同様な精製処理を
実施したアクリルアミド水溶液を用い、下記に記載した
方法で重合反応を実施し、得られたポリマーの性能を評
価した。実施例1で得られたアクリルアミド水溶液31
7g、脱塩水92gを混合し、硫酸を使用してpH=
5.5へ調整した後、2%ターシャリーブチルパーオキ
シド水溶液1.0mLを添加して水性相を調製した。撹
拌器、温度計、還流冷却器、窒素吹き込み管を取り付け
た2Lガラス容器に、イソパラフィン系炭化水素(商品
名:アイソパーM、Exxon Chemical社製
品)146g、乳化剤としてSpan80(商品名:ソ
ルビタンモノオレート)13gを加えて油性層を調製し
た。これに上記で調製した水性相を撹拌しながら添加
し、エマルジョン溶液を形成させた。窒素を吹き込みな
がら温度を21〜22℃へ調節し、開始剤として0.0
4%亜硫酸水素ナトリウム水溶液を0.04mL/mi
nの速度で添加して重合を開始させた。溶液温度を39
〜41℃に保持するように亜硫酸水素ナトリウム水溶液
の注入量を制御し、重合熱による温度上昇が認められな
くなるまで反応を継続した。
実施したアクリルアミド水溶液を用い、下記に記載した
方法で重合反応を実施し、得られたポリマーの性能を評
価した。実施例1で得られたアクリルアミド水溶液31
7g、脱塩水92gを混合し、硫酸を使用してpH=
5.5へ調整した後、2%ターシャリーブチルパーオキ
シド水溶液1.0mLを添加して水性相を調製した。撹
拌器、温度計、還流冷却器、窒素吹き込み管を取り付け
た2Lガラス容器に、イソパラフィン系炭化水素(商品
名:アイソパーM、Exxon Chemical社製
品)146g、乳化剤としてSpan80(商品名:ソ
ルビタンモノオレート)13gを加えて油性層を調製し
た。これに上記で調製した水性相を撹拌しながら添加
し、エマルジョン溶液を形成させた。窒素を吹き込みな
がら温度を21〜22℃へ調節し、開始剤として0.0
4%亜硫酸水素ナトリウム水溶液を0.04mL/mi
nの速度で添加して重合を開始させた。溶液温度を39
〜41℃に保持するように亜硫酸水素ナトリウム水溶液
の注入量を制御し、重合熱による温度上昇が認められな
くなるまで反応を継続した。
【0030】得られたエマルジョン溶液2.0gに、反
転剤として2.0gのポリオキシエチレン(9)ノニル
フェニルエーテル(商品名:エマルゲン910、花王
(株)製品)を添加し、磁気撹拌器で10分間撹拌し
た。20メッシュのスクリーンでろ過し、イオン交換水
で希釈してアクリルアミドの濃度が0.1g/dLにな
るように溶液を調製した。この溶液5gと2M−NaC
l溶液5mLを混合し、ボルテックス撹拌器で均一化し
た。同様な方法で種々の濃度の1M−NaClポリマー
溶液を調製し、ウベローデ粘度計を用いて各濃度におけ
る還元粘度を測定した。得られた値より、極限粘度(I
V)を計算したところ、IV=20.8の値が得られ
た。尚、還元粘度、極限粘度は以下のようにして求め
た。 還元粘度=((ポリアクリルアミド(PAAM)溶液の
流下時間/1M−NaCl水溶液の流下時間)−1)/
ポリマー濃度 極限粘度:ポリマー濃度(g/dL)を横軸に、還元粘
度を縦軸にとり、各ポリマー濃度(0.1、0.05、
0.035、0.025g/dL)の還元粘度の値を直
線で近似し、ポリマー濃度=0(直線とY軸との交点)
を極限粘度として算出する。
転剤として2.0gのポリオキシエチレン(9)ノニル
フェニルエーテル(商品名:エマルゲン910、花王
(株)製品)を添加し、磁気撹拌器で10分間撹拌し
た。20メッシュのスクリーンでろ過し、イオン交換水
で希釈してアクリルアミドの濃度が0.1g/dLにな
るように溶液を調製した。この溶液5gと2M−NaC
l溶液5mLを混合し、ボルテックス撹拌器で均一化し
た。同様な方法で種々の濃度の1M−NaClポリマー
溶液を調製し、ウベローデ粘度計を用いて各濃度におけ
る還元粘度を測定した。得られた値より、極限粘度(I
V)を計算したところ、IV=20.8の値が得られ
た。尚、還元粘度、極限粘度は以下のようにして求め
た。 還元粘度=((ポリアクリルアミド(PAAM)溶液の
流下時間/1M−NaCl水溶液の流下時間)−1)/
ポリマー濃度 極限粘度:ポリマー濃度(g/dL)を横軸に、還元粘
度を縦軸にとり、各ポリマー濃度(0.1、0.05、
0.035、0.025g/dL)の還元粘度の値を直
線で近似し、ポリマー濃度=0(直線とY軸との交点)
を極限粘度として算出する。
【0031】[比較例4]実施例1と同様な精製処理を
実施したアクリルアミド水溶液を用い、水酸化ナトリウ
ム及び酢酸水溶液によるpH調整を実施せずに、実施例
5と同じ方法でアクリルアミド系ポリマーを製造し、得
られたポリマーの性能評価を実施したところ、極限粘度
IV=10.8と、実施例5に対して低い結果となっ
た。
実施したアクリルアミド水溶液を用い、水酸化ナトリウ
ム及び酢酸水溶液によるpH調整を実施せずに、実施例
5と同じ方法でアクリルアミド系ポリマーを製造し、得
られたポリマーの性能評価を実施したところ、極限粘度
IV=10.8と、実施例5に対して低い結果となっ
た。
【0032】
【発明の効果】アクリロニトリルと水を原料として水和
反応により得られるアクリルアミド水溶液を精製するに
際して、該アクリルアミド水溶液をある条件下で保持す
ることにより、従来知られる方法よりも簡易にアクリル
アミド水溶液を高品質化し、またそれを用いて高品質な
ポリマーを得ることができる。
反応により得られるアクリルアミド水溶液を精製するに
際して、該アクリルアミド水溶液をある条件下で保持す
ることにより、従来知られる方法よりも簡易にアクリル
アミド水溶液を高品質化し、またそれを用いて高品質な
ポリマーを得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72)発明者 山川 秀文 北九州市八幡西区黒崎城石1番1号 三菱 化学株式会社黒崎事業所内 (72)発明者 本田 義秋 北九州市八幡西区黒崎城石1番1号 三菱 化学株式会社黒崎事業所内
Claims (4)
- 【請求項1】 アクリロニトリルを銅触媒の存在下で水
和反応させて得られたアクリルアミド水溶液を、脱銅処
理した後、5〜40℃、pH=10〜12にて保持する
ことを特徴とするアクリルアミド水溶液の精製法。 - 【請求項2】 保持の際の温度を15〜25℃とする請
求項1記載の精製法。 - 【請求項3】 水和反応後、原料アクリロニトリルを除
去した後、脱銅処理する請求項1または2記載の精製
法。 - 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかの方法によっ
て精製されたアクリルアミド水溶液を、アクリルアミド
単独の重合反応、或いはこれと共重合可能な単量体と共
重合させる反応に用いることを特徴とするアクリルアミ
ド系ポリマーの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10282500A JPH11246498A (ja) | 1997-10-06 | 1998-10-05 | アクリルアミド水溶液の精製法及びアクリルアミド系ポリマーの製造法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-272556 | 1997-10-06 | ||
| JP27255697 | 1997-10-06 | ||
| JP10282500A JPH11246498A (ja) | 1997-10-06 | 1998-10-05 | アクリルアミド水溶液の精製法及びアクリルアミド系ポリマーの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11246498A true JPH11246498A (ja) | 1999-09-14 |
Family
ID=26550262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10282500A Pending JPH11246498A (ja) | 1997-10-06 | 1998-10-05 | アクリルアミド水溶液の精製法及びアクリルアミド系ポリマーの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11246498A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008143812A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Daiyanitorikkusu Kk | アクリルアミド水溶液の製造方法 |
| JP2008247979A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Mitsui Chemicals Inc | 高品質の(メタ)アクリルアミド系重合体の製造方法 |
-
1998
- 1998-10-05 JP JP10282500A patent/JPH11246498A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008143812A (ja) * | 2006-12-07 | 2008-06-26 | Daiyanitorikkusu Kk | アクリルアミド水溶液の製造方法 |
| JP2008247979A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Mitsui Chemicals Inc | 高品質の(メタ)アクリルアミド系重合体の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050927 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20080910 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090106 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090428 |