DE69213998T2

DE69213998T2 - Dehalogenierung von Organohalogen enthaltenden Verbindungen

Info

Publication number: DE69213998T2
Application number: DE69213998T
Authority: DE
Inventors: Alan Bull; David J Hardman; Paul J Sallis; Brian M Stubbs
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Hercules LLC
Priority date: 1991-04-24
Filing date: 1992-04-23
Publication date: 1997-02-13
Anticipated expiration: 2012-04-24
Also published as: ES2092033T3; AU1513092A; EP0510987B1; FI921828A; EP0718342A2; ATE143396T1; DE69213998D1; US5871616A; EP0718342A3; US5470742A; JP3752141B2; JP2001157575A; HK209096A; SG49036A1; JPH05130879A; US5843763A; CA2066378C; EP0510987A1; NZ242491A; FI921828A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verringerung der Anteile an stickstofffreien Organohalogenverbindungen in wäßrigen Zusammensetzungen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Reinigung von wäßrigen Zusammen- Setzungen mit einem Gehalt an einer stickstofffreien Organohalogenverbindung und einem stickstoffhaltigen kationischen Polymeren. Die Erfindung betrifft auch eine Zusammensetzung mit einem Gehalt an einem stickstoffhaltigen kationischen Polymeren zusammen mit einer stickstofffreien Organohalogenverbindung und einem Enzym. Ferner betrifft die Erfindung ein Papier-Naßfestpräparat sowie ein Papierprodukt mit einem stickstoffhaltigen kationischen Polymeren zusammen mit einem Rückstand eines Mikroorganismus. Schließlich betrifft die Erfindung kontinuierliche, absatzweise und halbkontinuierliche Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen wäßrigen Zusammensetzung sowie ein Papierherstellungsverfahren unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.
Wäßrige Polymerprodukte, die unter Anwendung von Verfahren, bei denen Halogenalkylenoxid-Reaktanten beteiligt sind, hergestellt worden sind, enthalten häufig unerwünschte stickstofffreie Organohalogen-Nebenprodukte, die als umweltschädlich angesehen werden. Beispielsweise kennen Reaktionen unter Beteiligung von Epichlorhydrin, das als Zwischenprodukt bei der Herstellung einer Vielzahl von Chemikalien und Polymeren in wäßrigen Medien eingesetzt wird, zur Bildung von 1,3-Dichlor-2-propanol (DCP) und 1-Chlor-2,3-propandiol (CPD) führen. Diese unerwunschten Nebenprodukte werden durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit entwickelten Chloridionen und Wasser gebildet. Aufgrund eines steigenden Umweltbewußtseins ist ein Bedarf nach Produkten entstanden, die frei von derartigen, für die Umwelt schädlichen Nebenprodukten, wie 1,3-Dichlor-2-propanol und 1- Chlor-2,3-propandiol, sowie von nicht-umgesetztem Epichlorhydrin und anderen halogenierten Oxyalkylenverbindungen sind.
Physikalische Verfahren zur Dekontamination von wäßrigen Reaktionsprodukten mit einem Gehalt an unerwünschten stickstofffreien Organohabgen-Nebenprodukten sind bekannt, wie die Lösungsmittelextraktion mit einem mit Wasser nicht-mischbaren Lösungsmittel oder die Adsorption an einem festen Adsorptionsmittel, wie Aktivkohle. Jedoch können diese bekannten Verfahren zur Verarmung des Reaktionsprodukts funren sowie kostspielige Maßnahmen zur Gewinnung und Reinigung des Lösungsmittels oder Adsorptionsmittels erforderlich machen. Ferner können derartige Verfahren schwierigkeiten bezüglich der endgültigen Beseitigung der Verunreinigungen, d. h. der unerwünschten halogenierten Oxyalkylenverbindungen, mit sich bringen.
Es ist bekannt, daß stickstofffreie organohalogenhaltige Verbindungen in relativ harmlose Substanzen übergeführt werden können. Beispielsweise wurden 1,3-Dichlor-2-propanol, 1-Chlor-2,3-propandiol und Epichlorhydrin mit Alkali unter Bildung von Glycerin behandelt.
Die Umwandlung von stickstofffreien Organohalogenverbindungen mit Mikroorganismen mit einem Gehalt an einer Dehalogenase ist ebenfalls bekannt. Beispielsweise beschreiben C. E. Castro et al. ("Biological Cleavage of Carbon-Halogen Bonds Metabolism of 3-Brompropanol by Pseudomonas sp.", Biochimica et Biophysica Acta, Bd. 100 (1965), S. 384-392) die Verwendung von aus dem Boden isolierter Pseudomonas sp., das 3-Brompropanol nacheinander zu 3-Brompropionsäure, 3-Hydroxypropionsäure und CO&sub2; metabelisiert.
Verschiedene US-Patente beschreiben ebenfalls die Verwendung von Mikroorganismen zur Dehalogenierung von Halogenhydrinen, z. B. die US-Patente 4 452 894, 4 477 570 und 4 493 895.
Schließlich werden bei gewerblichen Papierherstellungsverfahren Papier-Naßfestpräparate eingesetzt, die stickstoffhaltige kationische Polymere sowie stickstofffreie Organohalogenverbindungen enthalten. Bei der Herstellung von Papier wird das Abfallmaterial häufig in Deponien und dergl. entsorgt. Bei diesem Abfallmaterial handelt es sich um eine im wesentlichen feste Materialmasse, die der Umgebung ausgesetzt wird. Die Einwirkung der Umgebung auf das Abfallmaterial führt zur Selektion von Mikroorganismen, die sich von den Komponenten des Abfalls ernähren. Es ist bekannt, daß es Mikroorganismen gibt, die sich von stickstofffreien Organohalogenverbindungen im festen Abfall ernähren.
Die vorliegende Erfindung ist auf die enzymatische Dehalogenierung von halogenierten stickstofffreien organischen Verbindungen unter Bildung von polymeren Produkten in anwendbarer Form abgestellt.
Seit einiger Zeit ist es bekannt, daß es bestimmte Mikroorganismen gibt, die ein Enzym enthalten, das zur Dehalogenierung von stickstofffreien organohalogenverbindungen befähigt ist. Diese Mikroorganismen bewirken eine Dehalogenierung von umweltschädlichen organohalogenverbindungen. Jedoch wurden derartige Mikroorganismen nicht bei der gewerblichen Papierherstellung eingesetzt. Vielmehr wurden verworfene Organohalogen- Abfallmaterialien durch diese Mikroorganismen, die frei in der Umgebung vorkommen, dehalogeniert.
Erfindungsgemäß werden Mittel zum Ausnutzen des Dehalogenierungsvermögens bestimmter Enzyme bei gewerblichen Vorgängen bereitgestellt, wobei Zusammensetzungen in "anwendbarer Form" gebildet werden, d. h. Zusammensetzungen, die nicht mit Erdreich kontaminiert sind. Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß stickstoffhaltige kationische Polymere im wesentlichen bei der enzymatischen Dehalogenierung von stickstofffreien organohalogenverbindungen in intaktem Zustand verbleiben. Dieses Ergebnis ist überraschend, da kationische Polymere durch die übrigen Bedingungen, die zur Dehalogenierung führen, beeinträchtigt werden. Beispielsweise werden Polyamide und tatsächlich sämtliche Amide durch starke wäßrige Alkalien unter Bildung eines Polyamids und der Dicarbonsäure, aus der das Polyamidgerüst hergestellt wurde, angegriffen. Dieses Ergebnis ist ebenfalls überraschend, da von den Mikroorganismen festgestellt wurde, daß sie keinen wesentlichen unerwünschten Einfluß auf das kationische Polymere ausüben.
Es wurde ferner überraschenderweise festgestellt, daß bestimmte Mikroorganismen zur Dehalogenierung von stickstoff freien Organohalogenverbindungen befähigt sind, die in relativ hohen Konzentrationen beispielsweise in einem Reaktionsprodukt der Polymerisation von Reaktanten zur Bildung eines Epichlorhydrinharzes vorhanden sind. Überraschenderweise sind derartige Mikroorganismen zur Dehalogenierung von stickstofffreien Organohalogenverbindungen, die in derartigen Reaktionsprodukten enthalten sind, befähigt, ohne daß die stickstofffreien Organohalogenverbindungen die Mikroorganismen abtöten, insbesondere wenn derartige Reaktionsprodukte in einer Konzentration vorliegen, die für ein Papier-Naßfestpräparat geeignet ist.
Beispielsweise stellen kationische Polymere mit 3-Hydroxyazetidiniumgruppen wichtige Beispiele für nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigte Polymere dar. Die kationische 3-Hydroxyazetidiniumchloridgruppe ist mit alkalischen Lösungen reaktiv, die die kationischen Gruppen auffolgende Weise in ungeladene Gruppen umwandeln:
Diese Reaktion ist unerwünscht, da die Umwandlung von positiv geladenen kationischen polymeren Gruppen zu ungeladenen polymeren Gruppen die Fähigkeit des Polymeren, dem Papier eine naßfeste Beschaffenheit zu verleihen, verringert. Diese unerwünschte Reaktion beeinträchtigt das Verhalten des Polymeren, da das positiv geladene (d. h. kationisch geladene) Polymere von negativ (d. h. anionisch) geladenen Papierfasern angezogen wird. Die vorstehende Reaktion verringert die positive Ladung am kationischen Polymeren und beeinträchtigt dadurch die Bindung des Polymeren an die Cellulosefasern.
Demgemäß besteht ein überraschendes Ergebnis der vorliegenden Erfindung im Auffinden eines Verfahrens zur Dehalogenierung von umweltverschmutzenden Materialien, ohne daß die stickstoffhaltigen kationischen Polymeren, die während der Dehalogenierungsphase vorhanden sind, beeinträchtigt werden.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Behandlung einer wäßrigen Zusammensetzung mit einem Gehalt an einem stickstoffhaltigen kationischen Polymeren und einer stickstofffreien Organohalogenverbindung. Das Verfahren umfaßt die Stufen (1) der Zugabe eines Enzyms zu der wäßrigen Zusammensetzung und (2) der Dehalogenierung der stickstofffreien Organohalogenverbindung. Ferner umfaßt die Erfindung eine Zusammensetzung mit einem Gehalt an einem stickstoffhaltigen kationischen Polymeren, einer stickstoff freien organohalogenverbindung und einem Dehabgenase-Enzym.
Das Enzym wird vorzugsweise aus Mikroorganismen erhalten, d. h. es ist in einer Zelle enthalten. Zu speziellen Mikroorganismen, die eine Dehalogenase enthalten, gehören ein oder mehr Bestandteile aus folgender Gruppe: Coryneform-organismus 1, Agrobacterium biovar I, Pseudomonas cepacia, Arthrobacter sp, Agrobacterium biovar III, Coryneform-Organismus 2, Arthrobacter histidinolovorans und Agrobacterium tumefaciens.
Diese Mikroorganismen sind besonders wirksam, wenn sie in hoher Konzentration gezüchtet und anschließend angereichert und isoliert werden. Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ferner ein Verfahren zur Anreicherung und Isolierung von Dehalogenase enthaltenden Mikroorganismen und die anschließende Züchtung der isolierten Mikroorganismen zur Erhöhung der Population der Mikroorganismen auf ein Niveau, das für eine Dehalogenierung der in einem Polymerisationsreaktionsprodukt vorhandenen stickstoff freien Organohalogenverbindungen wirksam ist. Die Stufe der Anreicherung und Isolierung eines eine Dehalogenase enthaltenden Mikroorganismus wird folgendermaßen durchgeführt: (A) Zugabe einer aus der Umwelt entnommenen Probe mit einem Gehalt an gemischten mikrobiellen Populationen zu einem stickstoffhaltigen Polymeren und einer stickstofffreien Organohalogenverbindung; (B) Inkubieren des Gemisches entweder absatzweise (vorzugsweise in einer Mehrzahl von Subkulturstufen) oder kontinuierlich (d. h. durch kontinuierliche Zufuhr von stickstoffhaltigem Polymerem und stickstofffreien Organohalogenverbindungen und kontinuierliche Entfernung des ausströmenden Produkts; und (C) Isolieren (d. h. Auswählen) von speziellen Mikroorganismen, die eine oder mehrere Dehalogenasen enthalten, aus der angereicherten Kultur auf der Basis ihrer Fähigkeit zur Verwertung von stickstofffreien Organohalogenverbindungen für ihr Wachstum. Die Inkubation der Mikroorganismen wird vorzugsweise durchgeführt, indem man 2 bis 5 Subkulturstufen unter Zugabe von steigenden Konzentrationen der stickstofffreien Organohalogenverbindung vornimmt. Die angereicherten und isolierten Mikroorganismen werden sodann auf eine Konzentration von mindestens 5 x 10&sup7; Zellen pro ml unter Verwendung einer stickstofffreien Organohalogenverbindung als Nährstoffquelle gezüchtet.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen in der Papierherstellungsindustrie. Die vorliegende Erfindung stellt eine Zusammensetzung bereit, die sich als Papier-Naßfestpräparat eignet. Das Präparat enthält Wasser, ein stickstoffhaltiges kationisches Polymeres und vorzugsweise weniger als etwa 2,6 Gew.-% einer stickstofffreien Organohalogenverbindung, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
Die vorliegende Erfindung umfaßt auch ein Papierprodukt, das ein stickstoffhaltiges kationisches Polymeres und einen Rückstand eines Mikroorganismus enthält. Der Ausdruck "Papierprodukt" umfaßt sämtliche blatt- und bahnförmigen Materialien, die durch Ablegen von pflanzlichen, mineralischen, tierischen oder synthetischen Fasern oder deren Gemischen und insbesondere von Cellulosefasern gebildet worden sind. Der "Rückstand des Mikroorganismus" im Papierprodukt ist der Teil eines eine Dehabgenase enthaltenden Mikroorganismus, der nach Beendigung des Papierherstellungsverfahrens im trockenen Papierprodukt verbleibt. Das Papierprodukt enthält im allgemeinen den Mikroorganismenrückstand in einer Menge bis zu etwa 100 g und insbesondere in einer Menge von 2,5 g bis 100 g des Mikroorganismenrückstands pro Tonne Papierprodukt.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch absatzweise, kontinuierliche und halbkontinuierliche Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Zu verschiedenen wichtigen Parametern bei allen diesen Verfahren gehören: (1) der Typ und die Konzentration des Polymeren, (2) der Typ und die Konzentration der Organohalogenverbindung und (3) der Typ und die Konzentration des Biokatalysators.
Das kontinuierliche Verfahren umfaßt folgende Stufen: (i) kontinuierliches Einspeisen des Stroms der wäßrigen Zusammensetzung in den Reaktor und (ii) kontinuierliches Entfernen des behandelten Produkts aus dem Reaktor. Selbstverständlich sind auch die Strömungsgeschwindigkeiten und die Verweilzeiten von Bedeutung bei der erfolgreichen Durchführung des kontinuierlichen Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch intermittierend durchgeführt werden, wobei in diesem Fall das Verfahren als "halbkontinuierlich" bezeichnet wird. Beim halbkontinuierlichen Verfahren kann der Reaktor beispielsweise für eine Zeitspanne von 8 bis 16 Stunden betrieben werden, wonach für den Rest des Tages ein absatzweiser Betrieb folgt. Beim halbkontinuierlichen Verfahren gelten die kritischen Parameter sowohl des kontinuierlichen als auch des absatzweisen Verfahrens.
Da sich die vorliegende Erfindung insbesondere für die Herstellung eines Papier-Naßfestpräparats eignet, umfaßt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Papierherstellung. Das Verfahren umfaßt folgende Stufen: (1) Bereitstellen einer wäßrigen Zusammensetzung mit einem Gehalt an einem stickstoffhaltigen kationischen Polymeren und einer stickstofffreien Organohalogenverbindung; (2) Zugeben eines Enzyms zu der wäßrigen Zusammensetzung; (3) Dehalogenieren der stickstofffreien Organohalogenverbindung, wodurch eine behandelte Zusammensetzung entsteht; (4) Verwenden der behandelten Zusammensetzung zur Herstellung eines Papier-Naßfestpräparats; und (5) Zugeben des Papier-Naßfestpräparats zu einem Strom in einem Papierherstellungsverfahren.
Das Enzym ist zur Dehalogenierung der stickstoff freien Organohalogenverbindung befähigt, wobei das stickstoffhaltige Polymere im wesentlichen intakt bleibt.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Umweltverschmutzung durch Dehalogenierung von stickstofffreien Organohalogenverbindungen zu verringern, insbesondere von Organohalogenverbindungen, die in Verbindung mit der Herstellung von stickstoffhaltigen kationischen Polymeren gebildet worden sind. Infolgedessen besteht eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Papier-Naßfestpräparats sowie in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Papierherstellung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Papier-Naßfestpräparats.
Schließlich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Papier-Naßfestpräparat sowie ein Papierprodukt bereitzustellen, die beide im wesentlichen frei von stickstofffreien Organohalogenverbindungen sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Behandlung einer wäßrigen Zusammensetzung mit einem Gehalt an einem stickstoffhaltigen kationischen Polymeren und einer stickstofffreien Organohalogenverbindung. Ein Hauptanwendungsgebiet für stickstoffhaltige kationische Polymere liegt in der Herstellung von Papierprodukten, insbesondere von Naßfestpräparaten, die bei der Papierherstellung verwendet werden.
Eine bevorzugte Gruppe von Polymeren zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind kationische Polymere, allein oder zusammen mit anderen Polymeren, die dazu verwendet werden, Papier eine naßfeste Beschaffenheit zu verleihen. Eine Aufzählung von zahlreichen Polymeren, die sich für Papier-Naßfestpräparate eignen, ist beschrieben in Paper Chemistry, ISBN 0-216-92909-1, S. 78-96, veröffentlicht in den USA von Chapman Hall, New York. Kapitel 6 dieses Buchs trägt den Titel "Wet Strength Chemistry" (Naßfest-Chemie) und wird in vollständigem Umfang durch Verweis zum Gegenstand der Beschreibung gemacht. Kapitel 6 beschreibt mehrere Klassen von Polymeren, die zur Herbeiführung von Naßfestigkeit bei Papier verwendet werden, darunter: Polyaminoamid-Epichlorhydrin-Harze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Melamin-Formaldehyd-Harze, epoxidierte Polyamidharze, glyoxalierte Polyacrylamidharze, Polyethyleniminharze, Dialdehyd-Stärken, mit Formaldehyd behandelte proteinhaltige Haftmittel, Cellulosexanthogenate (Viskosen), synthetische Latices, pflanzliche Gummen, Glyoxal und Epichlorhydrinharze. Beim Polyaminoamid-Epichlorhydrin-Harz kann es sich um ein Kymene -Polyaminoamid-Epichlorhydrin-Harz handeln, wie die Kymene 517-, Kymene 2064-, Kymene 450- und Kymene 367-Harze.
Die Erfindung ist auf kationische Polymere, wie Polyaminoamid-Epichlorhydrin-Harze, abgestellt, die allein oder in Kombination mit den übrigen Polymeren zur Naßfestausrüstung von Papier verwendet werden können. Bevorzugte Harze für die Zwecke dieser Erfindung sind Polyaminoamid-Epichlorhydrin-Naßfestharze, wie sie in den US-Patenten 2 926 154, 3 332 901, 3 891 589, 3 197 427, 4 240 935, 4 857 586, in der Europäischen Patentveröffentlichung 0 349 935 und im GB-Patent 865 727 beschrieben sind. Verfahren zur Herstellung dieser bekannten Harze sind in diesen Druckschriften offenbart. Zu diesen Harzen gehören Epichlorhydrin-Harze und stickstoffhaltige kationische Polymere, die sich beide von Epichlorhydrin-Reaktanten ableiten.
Beispielhafte Epichlorhydrinharze in diesen Patenten sind durch die Anwesenheit von N-Chlorhydringruppen der folgenden Formel
und isomere 3-Hydroxyazetidiniumchloridgruppen der Formel
gekennzeichnet.
Ein bevorzugtes kationisches Polymeres, das erfindungsgemäß verwendet wird, ist ein Polymeres der folgenden Formel:
worin das mit einem Stern versehene tetrasubstituierte Stickstoffatom positiv geladen (ein quaternäres Stickstoffatom) und somit kationisch ist. Das Stickstoffatom befindet sich in einem 4-gliedrigen Ring (d. h. eine 3-Hydroxyazetidiniumgruppe). Weitere ungeladene Polymereinheiten liegen ferner zusammen mit Polymerketten dieses Harztyps vor. Selbst wenn einige negativ geladene (d. h. anionische) Gruppen ebenfalls im Polymeren vorhanden sein können, ist die Nettoladung entlang der Polymerkette positiv. X&supmin; ist ein einfaches Anion, das nicht kovalent an die Polymerkette gebunden ist Im allgemeinen handelt es sich beim Anion um ein Chloridion und bei n um eine ganze Zahl von 5 bis mehrere Tausend.
Die nachstehend aufgeführten Beispiele beinhalten die Behandlung einer Klasse von Polymeren, die sowohl ein polymeres Gerüst als auch ionische 3-Hydroxyazetidiniumchloridgruppen umfassen.
Das polymere Reaktionsprodukt (d. h. das stickstoffhaltige kationische Polymere) liegt im allgemeinen in der zu behandelnden wäßrigen Zusammensetzung in einer Konzentration von mindestens etwa 1 Gew.-%, vorzugsweise mindestens etwa 5 Gew.-% und insbesondere mindestens etwa 10 Gew.-% vor, bezogen auf das Gesamtgewicht der wäßrigen Zusammensetzung.
In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung liegt das stickstoffhaltige kationische Polymere vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, insbesondere von 5 bis 35 Gew.-% und ganz besonders von 10 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vor.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann selbst als Papier-Naßfestpräparat verwendet werden. Die Zusammensetzung kann auch in Verbindung mit zusätzlichen Polymeren eingesetzt werden, die vorzugsweise in die Zusammensetzung eingemischt werden, wonach die Verwendung als Papier-Naßfestmittel folgt.
Zu stickstofffreien Organohalogenverbindungen, die erfindungsgemäß behandelt werden können, gehören nicht-umgesetzte Reaktanten sowie Reaktionsnebenprodukte der Verfahren zur Herstellung der vorbeschriebenen Polyaminoamid-Epichlorhydrin-Polymeren. Zu diesen stickstofffreien Organohalogenverbindungen gehören beispielsweise Dihalogenalkanole der Formel
X - CH&sub2;CH(OH)(CH&sub2;)n - X
und Halogenalkandiole der Formel
HO-CH&sub2;CH(OH)(CH&sub2;)n - X
worin n eine ganze Zahl von 1 bis (einschließlich) 4 bedeutet und insbesondere n den Wert 1 hat und X ein Halogenatom, wie Chlor, Brom oder Iod und insbesondere Chlor bedeutet. Im allgemeinen handelt es sich bei den stickstofffreien organohalogenverbindungen um Monohalogenalkandiole und Dihalogenalkanole. Beispiele für Dihalogenalkanole sind 1,3-Dichlor-2- propanol und 1,4-Dichlor-2-butanol. Beispiele für Halogenalkandiole sind 1-Chlor-2,3-propandiol und 1-Chlor-3,4-propandiol. Weitere verunreinigende Bestandteile, die erfindungsgemäß dehalogeniert werden können, sind für den Fachmann leicht erkennbar.
Bei der Herstellung von typischen, handelsüblichen, synthetischen, wasserlöslichen Epichlorhydrinharzen, wie einem Polyaminoamid-Epichlorhydrin-Naßfestharz, ist im allgemeinen mindestens ein Bestandteil aus folgender Gruppe vorhanden: stickstofffreie, nicht-polymere, halogenhaltige Alkohole und stickstofffreie Halogenalkylenoxide. Beim unerwünschten Organohalogen-Nebenprodukt, das gebildet wird, handelt es sich im allgemeinen um mindestens einen Bestandteil aus folgender Gruppe: stickstofffreie, nicht-polymere, halogenhaltige Alkohole und stickstofffreie Habgenalkylenoxide. Zu polymeren Reaktionsprodukten gehören häufig 1,3-Dichlor-2-propanol und 1-Chlor-2,3-propandiol, wobei beide Verbindungen Nebenprodukte der Umsetzung von Epichlorhydrin mit einem Polyaminoamidharz darstellen.
Vor der Dehalogenierung beträgt die Menge der stickstofffreien Organohalogen-Verunreinigungen in wäßrigen Lösungen im allgemeinen 0,1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Zusammensetzung. Vorzugsweise sind die stickstofffreien Organohalogenverbindungen in einer Menge von 0,2 bis 12 Gew.-% und insbesondere von 0,3 bis 8 Gew.-% vorhanden.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei Halogenalkylenoxiden um Verbindungen der Formel
worin X ein Halogenatom, wie Chlor, Brom oder Iod, bedeutet und n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist. Vorzugsweise handelt es sich bei X um Chlor. Vorzugsweise hat n den Wert 1. Zu speziellen Halogenalkylenoxiden, die häufig im Reaktionsproduktgemisch vorhanden sind, gehören 1-Chlor-2,3- epoxypropan (d. h. nicht-umgesetztes Epichlorhydrin), 1-Brom-2,3-epoxypropan und 1-Chlor-3,4-epoxybutan. Zu den stickstofffreien Halogenalkylenoxidverbindungen, die die meisten Schwierigkeiten bereiten, gehört nicht-umgesetztes Epichlorhydrin.
Bei der Herstellung der vorstehend beschriebenen stickstoffhaltigen kationischen Polymeren gehören zu stickstofffreien Organohalogenverbindungen,sowohl restliche Reaktanten (z. B. Epichlorhydrin) sowie unerwünschte Nebenprodukte, wie die vorerwähnten halogenierten Alkohole. Da Organohalogenverbindungen als Umweltschadstoffe angesehen werden, ist es bevorzugt, sie in eine vom Umweltstandpunkt aus unbedenkliche Form überzuführen.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet die Umsetzung eines Enzyms mit einer stickstofffreien Organohalogenverbindung, wobei das stickstofffreie organohalogen dehalogeniert wird. Der hier verwendete Ausdruck "Enzym" bezieht sich auf eine beliebige Dehalogenase, d. h. ein beliebiges Enzym, das zur Dehalogenierung einer stickstofffreien Organohalogenverbindung befähigt ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Enzym um einen "Biokatalysator", d. h. ein Enzym, das aus einer lebenden Zelle erhalten wird, die anschließend für die Dehalogenierung von stickstofffreien Organohalogenverbindungen verwendet wird.
Der Biokatalysator kann entweder in Form von lebenden Zellen oder als ein immobilisierter, nicht-gereinigter, zellfreier Extrakt oder als gereinigte Dehalogenase bereitgestellt werden. Der Ausdruck "Biodehalogenierung" bezieht sich auf die Dehalogenierung einer stickstofffreien organohalogenverbindung unter Verwendung eines Biokatalysators.
Als Mikroorganismus, der erfindungsgemäß zur Biodehalogenierung der stickstofffreien Organohalogenverbindung befähigt ist, kommen beliebige Mikroorganismen in Betracht, die in einem starken Maße zur Dehalogenierung der vorstehend beschriebenen stickstofffreien Organohalogenverbindungen in Gegenwart des stickstoffhaltigen kationischen Polymeren befähigt sind, wobei sie das stickstoffhaltige kationische Polymere in intaktem Zustand belassen. Die Konzentration des Mikroorganismus in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt vorzugsweise mindestens 5 x 10&sup7; Zellen pro ml, insbesondere mindestens 10&sup8; Zellen pro ml und ganz besonders mindestens 10&sup9; Zellen pro ml. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Mikroorganismus (oder dem Gemisch von Mikroorganismen) um einen Typ, der die stickstofffreien Organohalogenverbindungen selbst dann dehalogeniert, wenn der Mikroorganismus in einer Menge von weniger als 1 Gew.-% in bezug zum restlichen wäßrigen Produkt vorhanden ist, d. h. weniger als 1%, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Lösung eines Polyaminoamid-Epichlorhydrin-Naßfestharzes.
Derartige Mikoorganismen sind durch eine absatzweise Anreicherungszüchtung erhältlich. Die Inokulation von Anreicherungs-Isolierungs-Medien mit Bodenproben aus mit organohalogenverbindungen verunreinigtem Boden führt zu gemischten mikrobiellen Verbänden, die einer Subkultur in einer Mehrzahl von Subkulturstufen (vorzugsweise 2 bis 5 Subkulturstufen) unterzogen werden können, wobei zunehmende Konzentrationen der speziellen organohalogenverbindung, für die eine Selektion angestrebt wird, verwendet werden.
Die Dehalogenierung der stickstofffreien Organohalogenverbindungen in einem kontinuierlichen Verfahren wird vorzugsweise unter Verwendung der stickstofffreien organohalogenverbindung als wachstumslimitierender Nährstoff verwendet. Die Temperatur und der pH-Wert werden vorzugsweise so eingestellt, daß der Wirkungsgrad der Mikroorganismen ein Maximum erreicht. Eine Temperatur von etwa 30ºC und ein pH-Wert von etwa 5,8 haben sich als die bevorzugten Bedingungen für eine kontinuierliche Dehalogenierung herausgestellt. Ferner ist es bevorzugt, das Züchtungsgefäß zu bewegen, vorzugsweise mit einer Bewegungsgeschwindigkeit von etwa 350 U/min.
Während eines Verfahrens, bei dem eine kontinuierliche Kultur von Mikroorganismen stickstofffreie Organohalogenverbindungen dehalogeniert, wird der pH-Wert mit fortschreitender Verarbeitung vorzugsweise gesenkt, da das Hydroxylion aus dem Wasser abgezogen wird und gleichzeitig die Wasserstoffionenkonzentration im Wasser zunimmt. Somit sinkt während dieses Verfahrens der pH-Wert beispielsweise von etwa 6,5 auf etwa 2,8. Während dieser Zeitspanne ist es auch bevorzugt, die Strömungsgeschwindigkeit der in das Kulturmedium eingespeisten wäßrigen Zusammensetzung zu erhöhen, um die Verweilzeit des Produktstroms im Reaktor zu verkürzen. Somit kann während des Verfahrens die Strömungsgeschwindigkeit beispielsweise von etwa 0,1 Liter pro Stunde auf 0,18 Liter pro Stunde erhöht werden.
Ein bevorzugter Verband setzt 100% des organischen Chlors aus 1,3- Dichlor-2-propanol in das Medium in Form von anorganischem Chlor in absatzweisen Kulturen frei, die 26 g 1,3-Dichlor-2-propanol pro Liter, vorzugsweise 0,950 g pro Liter und insbesondere 0,0000625 g pro Liter 1,3- Dichlor-2-propanol enthalten. Ein weiterer bevorzugter Verband setzt aus 26 g 1-Chlor-2,3-propandiol pro Liter anorganisches Chlor in das Medium frei, vorzugsweise aus 0,950 g pro Liter und insbesondere aus 0,005 g pro Liter 1-Chlor-2,3-propandiol.
Bei der erfindungsgemäßen Dehalogenierung von 1,3-Dichlor-2-propanol und 1-Chlor-2,3-propandiol, d. h. der Umwandlung von kovalent gebundenem Chlor in Chloridionen, dehalogeniert der Mikroorganismus vorzugsweise die stickstofffreie Organohalogenverbindung bis das wäßrige Gemisch (auf nasser Basis, 12,5% Feststoffe, bezogen auf nicht-flüchtige Bestandteile) weniger als etwa 26 000 Teile pro 1 Million Teile 1-Chlor-2,3-propandiol und 26 000 Teile pro 1 Million Teile 1,3-Dichlor-2-propanol aufweist. Bezogen auf das Trockengewicht eines synthetischen, wasserlöslichen Epichlorhydrin-Polyaminoamid-Harzes verläuft die Dehalogenierung bis auf weniger als etwa 208 000 Teile pro 1 Million Teile 1-Chlor-2,3-propandiol und 208 000 Teile pro 1 Million Teile 1,3-Dichlor-2-propanol ab. Insbesondere wird die Menge der stickstofffreien, nicht-polymeren, halogenhaltigen Alkohole (z. B. 1-Chlor-2,3-propandiol und 1,3-Dichlor-2-propanol) auf weniger als etwa 950 Teile pro 1 Million Teile auf nasser Basis (7600 Teile pro 1 Million Teile auf Trockenbasis) verringert. Ganz besonders bevorzugt ist es, daß die Menge der stickstofffreien, nicht polymeren, halogenhaltigen Alkohole auf etwa 5 Teile pro 1 Million Teile auf nasser Basis (40 Teile pro 1 Million Teile auf Trockenbasis) verringert wird. Die Mikroorganismen, die zu derartigen Dehalogenierungsgraden der stickstofffreien Organohalogenverbindungen befähigt sind, werden für die erfindungsgemäße Praxis als bevorzugte Mikroorganismen angesehen.
Zu beispielhaften Mikroorganismen gehören (1) Coryneform-Organismus 1 (NCIMB 40271), (2) Agrobacterium biovar I (NCIMB 40272), (3) Pseudomonas cepacia (NCIMB 40273), (4) Arthrobacter sp (NCIMB 40274), (5) Agrobacterium biovar III, und (6) Coryneform-Organismus 2 (NCIMB 40383). Aus diesen Mikroorganismen erhaltene Enzyme (Dehalogenasen) sowie daraus erhaltene Zellextrakte sind ebenfalls erfindungsgemäß geeignet, da es die Enzyme (d. h. die Dehalogenasen) sind, die die aktiven Bestandteile innerhalb der Mikroorganismen darstellen.
NCIMB 40313 stellt den besonders bevorzugten Biokatalysator zur Anwendung im erfindungsgemäßen Verfahren dar. (NCIMB ist die Abkürzung für "National Collection of Industrial and Marine Bacteria". NCIMB ist eine Organisation im Vereinigten Königreich, die für die Dokumentation und Aufbewahrung von Proben von Bakterien, die für die Zwecke von Patentanmeldungen hinterlegt werden, verantwortlich ist. In Patentangelegenheiten liefert NCIMB interessierten Parteien auf Antrag authentische Proben von in der Patentliteratur beanspruchten Bakterien).
NCIMB 40313 stellt ein Zweikomponentengemisch von Agrobacterium tumefaciens und Arthrobacter histidinolovorans dar. Obgleich die genaue Identität der Enzyme, die die Ausführbarkeit des Verfahrens gewährleisten, nicht bekannt ist, wird angenommen, daß die Enzyme, die für das Verfahren verantwortlich sind, zur Klasse der Enzyme mit der Bezeichnung Dehalogenasen vom "Wasserstoffhalogenid-Lyase-Typ" gehören.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Biodehalogenierung wird durchgeführt, indem man einen Mikroorganismus oder einen zelifreien, enzymhaltigen Extrakt mit der wäßrigen Zusammensetzung, die die unerwünschten Organohalogen-Verunreinigungen enthält, in Kontakt bringt. Ein derartiger Kontakt wird typischerweise erreicht, indem man eine Aufschlämmung des Mikroorganismus oder des zellfreien Extrakts in der wäßrigen Zusammensetzung unter ausreichendem Rühren bildet.
Alternativ kann der Mikroorganismus oder der zellfreie Extrakt in Filmform an einem geeigneten Trägermateriel gemäß bekannten Techniken befestigt werden und anschließend das wäßrige Gemisch über den Film gegossen werden. Wenn ein Mikroorganismus vorhanden ist, kann die wäßrige Zusammensetzung mit Nährstoffen, wie Sauerstoff, Stickstoff und Phosphor, in zur Aufrechterhaltung oder Förderung des Biodehalogenierungsverfahrens ausreichenden Mengen versetzt werden. Im Fall eines zellfreien Extrakts kann der Extrakt auch innerhalb eines geeigneten Trägers festgehalten oder eingefangen werden, wobei der Träger dazu befähigt sein muß, den Transport der Organohalogen-Verunreinigung zu ermöglichen.
Der Temperaturbereich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt vorzugsweise 10 bis 50ºC, insbesondere 15 bis 40ºC und ganz besonders 25 bis 36ºC.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise bei einem pH-Wert von 3 bis 10 durchgeführt. Der pH-Wert kann durch Verwendung von geeigneten pH-Puffern aufrechterhalten werden. Bei Verwendung von zellfreien Extrakten mit einem Gehalt an einer Dehalogenase beträgt der pH-Wert vorzugsweise 7 bis 8. Bei Verwendung von einem oder mehreren erfindungsgemäßen Mikroorganismen beträgt der pH-Wert insbesondere 4 bis 8 und ganz besonders 5 bis 8. Die Dehalogenierung verläuft bei einem neutralen oder nahezu neutralen pH-Wert, wobei sowohl die obere (alkalische) Grenze als auch die untere (saure) Grenze durch den Biokatalysator oder das Produkt festgelegt werden.
Die Viskosität des wäßrigen Gemisches kann einen Einfluß auf die physikalischen Handhabungseigenschaften im erfindungsgemäßen Verfahren haben. Demgemäß beträgt eine bevorzugte praxisgerechte obere Viskositätsgrenze etwa 1000 mPa s. Vorzugsweise liegt die Viskosität unter etwa 250 mPa s und insbesondere unter etwa 100 mPa s. Die untere Viskositätsgrenze wird vom Typ und Molekulargewicht des Produkts in der wäßrigen Zusammensetzung festgelegt.
Gegebenenfalls können der Mikroorganismus oder das Enzym neutralisiert (d. h. abgetötet) werden, nachdem ein behandeltes Produkt entstanden ist. Die Neutralisation des Mikroorganismus kann durch Verringerung des pH-Werts des wäßrigen Gemisches auf 2,8 und anschließende Zugabe eines bioziden Markenprodukts (z. B. das biozide Mittel Proxell BD, das Kahumsorbat und 1,2-Benzisothiazolin-3-on enthält) in ausreichenden Mengen, normalerweise 0,02 bzw. 0,04%, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Zusammensetzung, durchgeführt werden.
Der Mikroorganismus kann nach der Dehalogenierung aus der wäßrigen Zusammensetzung entfernt werden. Die Entfernung kann durch eine oder mehrere der folgenden Stufen durchgeführt werden: Filtration, Zentrifugation, Sedimentation oder beliebige andere bekannte Techniken zur Entfernung von Mikroorganismen aus einem Gemisch. Die Mikroorganismen führen die stickstofffreien Organohalogenverbindungen in die anorganischen Verbindungen CO&sub2; und Wasser (Mineralisation) sowie in Biomasse über, wobei kein Glycerin im Harz verbleibt. Sofern es sich beim Biokatalysator um eine immobilisierte Dehalogenase handelt, fällt als Reaktionsprodukt Glycidol an.
Ein Problem, das mit der Entfernung der Mikroorganismen aus dem Gemisch verbunden ist, besteht darin, daß intensive Trennverfahren, wie eine Mikrofiltration, nicht nur Mikroorganismen, sondern auch Teilchen des kationischen Polymeren entfernen, was zum Ergebnis hat, daß die Naßfestigkeitseigenschaften in unerwünschter Weise verringert werden. Daher ist es bevorzugt, den inaktivierten Mikroorganismus im Gemisch zu belassen, um das Problem der Verringerung der Naßfestigkeitseigenschaften zu vermeiden.
Im allgemeinen wird das Enzym der Zusammensetzung in einer Menge von 2,5 x 10&supmin;&sup6; bis 1 x 10&supmin;&sup4; Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, zugesetzt. Jedoch wird das Enzym der Zusammensetzung vorzugsweise in einer Menge von 2,5 x 10&supmin;&sup5; bis 0,75 x 10&supmin;&sup4; Gew.-% und insbesondere in einer Menge von 4 x 10&supmin;&sup5; bis 6 x 10&supmin;&sup5; Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, zugesetzt.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann es sich um ein kontinuierliches Verfahren, ein absatzweises Verfahren oder ein halbkontinuierliches Verfahren handeln.
Das kontinuierliche Verfahren beinhaltet die kontinuierliche Zufuhr eines Stroms einer wäßrigen Zusammensetzung in einen Reaktor und das kontinuierliche Kontaktieren des Stroms der wäßrigen Zusammensetzung mit dem Biokatalysator, wobei ein behandeltes Produkt entsteht, wonach sich die kontinuierliche Entfernung des behandelten Produkts aus dem Reaktor anschließt. Der Kontakt zwischen dem wäßrigen Biokatalysator und den stickstofffreien Organohalogenverbindungen führt zur Dehalogenierung und Mineralisierung (Überführung in anorganische Verbindungen) der Organohalogenverbindungen.
Während des kontinuierlichen Verfahrens unterliegt das stickstoffhaltige kationische Polymere im Reaktor vorzugsweise einer Verweilzeit von 6,5 bis 15 Stunden. Eine bevorzugte stationäre Konzentration der stickstofffreien Organohalogenverbindung im Reaktor beträgt 0,1 Teile pro 1 Million Teile bis 500 Teile pro 1 Million Teile, bezogen auf das Gewicht des behandelten Produkts.
Das absatzweise Verfahren beinhaltet die Zugabe einer charge der wäßrigen Zusammensetzung in den Reaktor, das anschließende Kontaktieren der wäßrigen Zusammensetzung mit dem Enzym und die anschließende Entfernung einer charge des behandelten Produkts aus dem Reaktor. Während des absatzweisen Verfahrens beträgt die Anfangskonzentration der stickstofffreien Organohalogenverbindung vorzugsweise weniger als etwa 2,6 Gew.-%. Die Endkonzentration der stickstofffreien Organohalogenverbindung beträgt vorzugsweise 0,1 bis 500 Teile pro 1 Million, bezogen auf das Gewicht. Das Enzym liegt vorzugsweise in Form eines Mikroorganismus vor, der vorzugsweise im Reaktor in einer Konzentration von mindestens 5 x 10&sup7; Zellen pro ml vorhanden ist. Obgleich das absatzweise Verfahren im allgemeinen durchgeführt werden kann, indem man den Mikroorganismus für eine Zeitspanne von 2 bis 56 Stunden in Kontakt mit der stickstofffreien Organohalogenverbindung bringt, wird es vorzugsweise durchgeführt, indem man den Mikroorganismus für eine Zeitspanne von 17 bis 22 Stunden mit der stickstofffreien Organohalogenverbindung in Kontakt bringt.
Das halbkontinuierliche Verfahren kann durchgeführt werden, indem man während einer Zeitspanne mit einem kontinuierlichen Betrieb kontinuierlich einen Strom einer wäßrigen Zusammensetzung in einen Reaktor leitet und den Strom der wäßrigen zusammensetzung kontinuierlich mit dem Enzym in Kontakt bringt und dabei kontinuierlich das behandelte Produkt aus dem Reaktor entfernt, wobei in periodischen Abständen folgende diskontinuierliche Stufen durchgeführt werden: i. Einspeisen des Stroms der wäßrigen Zusammensetzung in den Reaktor und ii. Entfernen des behandelten Produkts aus dem Reaktor, wobei sich an die periodische Unterbrechung gemäß diesen beiden Stufen eine Periode eines kontinuierlichen Betriebs mit diesen beiden Stufen anschließt.
Bei einem alternativen halbkontinuierlichen Verfahren erfolgt nach Beendigung der Periode des kontinuierlichen Betriebs eine partielle Entleerung des Reaktors, wonach der Zufuhrstrom mit gleicher oder verminderter Geschwindigkeit wie bei der Periode des kontinuierlichen Betriebs fortgesetzt wird, wobei aber die Entfernung des behandelten Produkts nicht vor Ende der diskontinuierlichen Periode erfolgt, im allgemeinen 2 bis 56 Stunden, vorzugsweise 8 (über Nacht) bis 56 Stunden (d. h. über ein Wochenende). Die Fortführung des Zufuhrstroms verhindert ein anschließendes Versagen des Reaktors, wenn der Strom erneut gestartet wird.
Das halbkontinuierliche Verfahren ermöglicht einem Papierherstellungsbetrieb die kontinuierliche Durchführung während des täglichen Herstellungsbetriebs, wobei eine absatzweise Behandlung der wäßrigen Zusammensetzung während der Perioden unterbrochen werden kann, in denen eine kontinuierliche Papierherstellung zeitweilig ausgesetzt wird, z. B. über Nacht, wenn der Betrieb der Papierherstellungsanlage zeitweilig unterbrochen wird. Während der Unterbrechung der kontinuierlichen Zugabe des wäßrigen Zusammensetzungsstroms in den Reaktor (zusammen mit dem Aussetzen der kontinuierlichen Entnahmestufe) kann eine absatzweise Behandlung der Zusammensetzung, die sich während der Periode der Unterbrechung der kontinuierlichen Zugabe und Entnahme im Reaktor befindet, durchgeführt werden.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Verfahren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Zusammensetzungen und ein Papier-Naßfestpräparat, die erfindungsgemäß hergestellt worden sind. Die Zusammensetzung enthält ein stickstoffhaltiges kationisches Polymeres, eine stickstofffreie Organohalogenverbindung und ein Enzym, das zur Dehalogenierung der stickstofffreien Organohalogenverbindung befähigt ist, wobei das Polymere im wesentlichen intakt bleibt. Die Zusammensetzung enthält vorzugsweise eines der vorstehend beschriebenen bevorzugten Harze. Vorzugsweise ist das Enzym in Form eines Biokatalysators (insbesondere in Form eines Mikroorganismus) in den vorstehend angegebenen Konzentrationen vorhanden.
Das erfindungsgemäße Papier-Naßfestpräparat umfaßt Wasser, ein stickstoffhaltiges kationisches Polymeres und eine stickstofffreie Organohalogenverbindung. Vorzugsweise beträgt die Gesamtmenge der stickstofffreien, im Präparat vorhandenen Organohalogenverbindungen 0,1 bis 10 Teile pro 1 Million, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung. Jedoch ist insbesondere die stickstofffreie Organohalogenverbindung in einer Menge von 0,1 bis 5 Teile pro 1 Million und ganz besonders von 0,1 bis 2 Teile pro 1 Million vorhanden. Das Papier-Naßfestpräparat kann ferner ein Enzym enthalten, sofern das Enzym nach der Dehalogenisierungsreaktion nicht aus dem Präparat entfernt worden ist. Vorzugsweise enthält das Papier-Naßfestpräparat die vorstehend beschriebenen bevorzugten Polymeren in den vorstehend beschriebenen bevorzugten Mengen.
Das erfindungsgemäße Papierprodukt enthält ein stickstoffhaltiges kationisches Polymeres und einen Rest eines Mikroorganismus. Der Rest des Mikroorganismus ist in einer Menge bis zu etwa 100 g und insbesondere von 2,5 bis 100 g pro Tonne des trockenen Papierprodukts vorhanden. Vorzugsweise enthält das Papierprodukt eine stickstofffreie Organohalogenverbindung in einer Menge von weniger als etwa 0,1 Teile pro 1 Million, bezogen auf das Trockengewicht. Das Papierprodukt enthält vorzugsweise mindestens eines der vorstehend beschriebenen bevorzugten Polymeren. Das Polymere ist vorzugsweise im Papierprodukt in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Papierprodukts, vorhanden, Nachstehend wird die Erfindung durch Beispiele erläutert. Sofern nichts anderes angegeben ist, beziehen sich sämtliche Teilangaben auf das Gewicht.

Beispiel 1

Ein Polyaminoamid-Epichlorhydrin-Harz wird auffolgende Weise hergestellt. Ein gerührtes Gemisch aus 200 Gew.-teilen Diethylentriamin und 290 Gew.-teilen Adipinsäure wird 190 Minuten auf 170 bis 175ºC erwärmt, wobei eine Wasserentwicklung erfolgt. Das Gemisch wird sodann auf 140ºC gekühlt und unter Verwendung von 400 Gew.-teilen Wasser auf einen Feststoffanteil von 50 Gew.-% verdünnt. Das erhaltene Aminopolyamid weist eine reduzierte spezifische Viskosität (RSV) von 0,14 (definiert als η sp/C in 1 M wäßrigem Ammoniumchlorid bei 25ºC und bei C = 2 g/100 ml) auf. Etwa 200 Gew.-teile der Polyamidlösung mit einem Feststoffgehalt von 50 Gew.-% werden mit 400 Gew.-teilen Wasser verdünnt, auf 40ºC erwärmt und mit 54 Gew.-teilen Epichlorhydrin behandelt. Sodann wird das Reaktionsgemisch auf 63ºC erwärmt und bei dieser Temperatur belassen, bis eine Viskosität von "K" auf der Gardner-Holdt-Skala erreicht wird. Das gebildete Harz wird sodann mit 460 Gew.-teilen Wasser verdünnt und durch Zugabe von konzentrierter Schwefelsäure auf einen pH-Wert von etwa 4,6 gebracht, wodurch eine stabilisierte Harzlösung mit einem ungefähren Feststoffgehalt von 12,7 Gew.-% entsteht. Bezogen auf 100 g dieser Harzlösung mit einem Feststoffgehalt von 12,7 Gew.-% beträgt der Gehalt an 1,3-Dichlor-2-propanol etwa 8,5 Millimol (1,1 Gew.-%) und der Gehalt an 1-Chlor-2,3-propandiol etwa 4,0 Millimol (0,4 Gew.-%).

Beispiel 2

In diesem Beispiel werden gemischte Mikroorganismenverbände für die Überführung von 1,3-Dichlor-2-propanol (DCP) in anorganische Produkte verwendet. Die gemischten Mikroorganismenverbände enthalten eine Anzahl von unterschiedlichen Spezies von Bakterien. Die gemischten Verbände weisen die Fähigkeit auf, DCP als alleinige Kohlenstoff-Energiequelle zu verwerten. Die gemischten Verbände werden durch absatzweise Anreicherung einer aus verunreinigtem Boden erhaltenen Kultur isoliert. Das Anreicherungs-Isolations-Medium enthält ein ausgewogenes Gleichgewicht von Mineralsalzen und DCP (0,675 g pro Liter 0,523 Millimol-%, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Lösung). Der pH-Wert wird auf 6,5 eingestellt.
Dieses Medium wird mit Boden- oder Sedimentproben inokuliert, die an Industriestandorten mit DCP-Belastung entnommen worden sind. Diese Anreicherungskulturen ergeben eine Anzahl von gemischten Mikroorganismenverbänden. Die Kulturen können mehrfach (bis zu 5 mal) im gleichen Medium einer Subkultur unterzogen werden, wobei allmählich die DCP-Konzentration zunimmt, bis die wirksamsten Mikroorganismenverbände erhalten werden.
Die Wirksamkeit wird definiert als die Fähigkeit der Mikroorganismenverbände, 100% des Chlorids in DCP in das Medium in Form von anorganischem Chlorid in absatzweisen Kulturen mit einem Gehalt an 0,950 g pro Liter DCP (0,736 Millimol-%) freizusetzen. Ein wirksamer mikrobieller Verband mit der Bezeichnung H10 wird in einer kontinuierlichen Kultur vom Chemostat-Typ bereitgestellt, worin DCP (0,950 g pro Liter, 0,736 Millimol-%) den wachstumslimitierenden Nährstoff darstellt. Das Arbeitsvolumen dieser Kultur beträgt 1 Liter. Die Temperatur und der pH-Wert werden automatisch auf 30ºC bzw. 6,5 eingestellt. Die Rührgeschwindigkeit beträgt 350 U/min. Die Zuflußgeschwindigkeit des Mediums in das Kulturgefäß beträgt 0,1 Liter pro Stunde. Somit ergibt sich eine Verdünnungsrate der Kultur von 0,10 pro Stunde. Innerhalb einer Periode von 840 Stunden mit kontinuierlicher Verarbeitung wird der pH-Wert allmählich auf einen endgültigen Wert von 3,8 gesenkt, während die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums auf 0,18 Liter pro Stunde erhöht wird, was eine Verdünnungsrate von 0,18 Liter pro Stunde und eine hydraulische Verweilzeit von 5,5 Stunden ergibt.
Unter den letztgenannten Bedingungen werden mehr als 95% des in das Kulturgefäß eintretenden DCP vollständig mit einer Geschwindigkeit von 150 mg pro Liter pro Stunde abgebaut. Der Weg des DCP-Abbaus verläuft über Chlorpropandiol, Epichlorhydrin und Glycidol und führt letztlich zur Bildung von Glycerin. Das Glycerin wird anschließend durch die Bakterien assimiliert.
Bei DCP-Konzentrationen von mehr als 0,950 g pro Liter (d. h. mehr als 0,736 Millimol-%) sind Bakterien des H10-Verbands dazu befähigt, Chlorid aus DCP selbst dann freizusetzen, wenn das bakterielle Wachstum als Folge der DCP-Toxizität erheblich eingeschränkt ist. Somit können DCP-Konzentrationen bis zu 26 g pro Liter (20,16 Millimol-%) durch diese Bakterien dehalogeniert werden, was zeigt, daß erhebliche DCP-Belastungsschocks toleriert werden können.
Der gemischte H10-Bakterienverband enthält mindestens vier unterschiedliche Bakterientypen, von denen jeder zur Dehalogenierung von DCP bei Verwendung von DCP als alleiniger Kohlenstoff- und Energiequelle befähigt ist. Diese Bakterien sind identifiziert und haben die Bezeichnungen: Bakterielles Isolat NCIMB 40271 (Coryneform-Organismus 1), NCIMB 40272 (Agrobacterium biovar 1), NCIMB 40383 (H10f oder Coryneform-Organismus 2) und NCIMB 40273 (Pseudomonas cepacia).

Beispiel 3

In diesem Beispiel wird die Überführung von 1,3-Dichlor-2-propanol (DCP) durch axenische bakterielle Kulturen in anorganische Bestandteile belegt.
Es wird gezeigt, daß die vier Komponenten des Bakterienverbands H10 eine vollständige Überführung von DCP in anorganische Bestandteile unter Bildung von Glycerin bewirken, wenn sie als solche, d. h. in axenischen Kulturen, gezüchtet werden.
Agrobacterium biovar 1 (NCIMB 40272) wird in einer kontinuierlichen Kultur vom Chemostat-Typ in einem Arbeitsvolumen von 1 Liter unter folgenden Bedingungen gezüchtet: pH-Wert 5,91 Temperatur 30ºC, Rührgeschwindigkeit 350 U/min. Pseudomonas cepacia (NCIMB 40273) wird in einer kontinuierlichen Kultur vom Chemostat-Typ in einem Arbeitsvolumen von 1 Liter unter den folgenden Bedingungen gezüchtet: pH-Wert 4,8, Temperatur 30ºC, Verdünnungsrate 0,1/Stunde, Belüftungsgeschwindigkeit 1 Liter pro Minute, DCP-Konzentration 2,5 g pro Liter (19,38 Millimol-%). Unter den vorerwähnten Bedingungen betragen die DCP-Mineralisierungsgeschwindigkeiten 120 mg pro Liter pro Stunde (Agrobacterium biovar 1) und 245 mg pro Liter pro Stunde (Pseudomonas cepacia). Es wird eine Mineralisierung von 98% bzw. 90% des DCP erreicht.

Beispiel 4

In diesem Beispiel werden mikrobielle Dehalogenasen zur Dehalogenierung von 1,3-Dichlor-2-propanol (DCP) verwendet.
Die Bakterienisolate Coryneform-Organismus 1 (NCIMB 40271), Agrobactenum biovar 1 (NCIMB 40272), Coryneform-Organismus 2 (NCIMB 40363) (H10f) und Pseudomonas cepacia (NCIMB 40273) werden auf DCP entweder in absatzweisen Kulturen bis zur späten exponentiellen Phase oder in kontinuierlichen Kulturen gezüchtet und durch Zentrifugation geerntet. Die einzelnen Bakterienpellets werden individuell in Phosphatpuffer (50 millimolar, pH-Wert 7) bis zu 1% des ursprünglichen Kulturvolumens resuspendiert. Die gepufferte Suspension wird in einer French-Druckzelle (3 Passagen bei 1,38 x 10&sup8; Pa) behandelt. Die nach Entfernen von unlöslichen Zellbruchstücken durch Zentrifugation (48 000 x g, 30 min, 4ºC) extrahierten löslichen Proteine werden gewonnen. Die auf diese Weise erhaltene überstehende Fraktion wird als zellfreier Extrakt (ZFE) bezeichnet.
Die im ZFE vorhandenen Dehalogenase-Aktivitäten werden in Tris-Sulfat-Puffer (10 millimolar, pH-Wert 6) mit einem Gehalt an 1,35 g pro Liter (1,023 Millimol-%) DCP bestimmt. Die Aktivitäten werden als Geschwindigkeiten der DCP-Dehalogenierung pro mg Protein im zellfreien Extrakt angegeben. Die aus den vier Bakterien erhaltenen zellfreien Extrakte wiesen Enzymaktivitäten auf, die sowohl DCP als auch CPD dehalogenieren. Die spezifischen Geschwindigkeiten der DCP-Dehalogenierung sind in den Extrakten der vier Bakterien mit 0,25 bis 0,40 mg DCP pro mg Protein pro Stunde ähnlich. Die Geschwindigkeiten der Dehalogenierung von CPD sind 7- fach bis 10-fach niedriger. Die Dehalogenasen der vier Bakterien sind bezüglich ihrer katalytischen Aktivitäten nicht von Cofaktoren, wie Glutathion oder NAD(P), oder von Stoffwechselvorgängen abhängig. Die aus den Bakterien extrahierten Dehalogenasen enthalten jeweils eine Anzahl (1 bis 3) an unterschiedlichen Enzymformen, wie die Anfärbung der Aktivität bei der Polyacrylamid-Gelelektrophorese ergibt.

Beispiel 5

In diesem Beispiel wird ein Verfahren zur biokatalytischen Dehalogenierung von 1,3-Dichlor-2-propanol in einem Papier-Naßfestharz erläutert.
Eine 50 ml-Probe eines Polyamid-Naßfestharzes, das gemäß Beispiel A von US-Patent 4 240 935 hergestellt ist und 12,5% (Gew./Gew.) aktive Feststoffe (bei denen es sich um gelöstes oder dispergiertes Polymeres handelt) enthält, wird analysiert. Sie enthält eine Chloridionenkonzentration von 0,96% (Gew./Gew.) und neben den Polymeren 1,17% (Gew./Gew.) (9,07 Millimol-%) 1,3-Dichlor-2-propanol (DCP) und 0,44% (Gew./Gew.) (3,95 Millimol-%) 1-chlor-2,3-propandiol (CPD). Sämtliche Konzentrationen beziehen sich auf das Gesamtgewicht der wäßrigen Lösung. Sie wird mit wäßrigem Puffer und 15 ml einer axenischen Kultur von Agrobacterium biovar 1 (NCIMB 40272) auf 100 ml verdünnt. Sodann wird die Kultur resuspendiert und mit Phosphatpuffer (pH-Wert 7,0, 50 mM) auf 1% des ursprünglichen Kulturvolumens verdünnt. Die erhaltene Suspension wird sodann beim pH-Wert 6,8 und bei Umgebungstemperatur 6 und 16 Stunden inkubiert. Anschließend werden die Zellen durch Zentrifugation entfernt. Das behandelte Naßfestharz wird sodann durch Zugabe von konzentrierter Schwefelsäure bis zum Erreichen des pH-Werts 5,5 stabilisiert. Die erhaltene Naßfest-Harzlösung wird sodann analysiert. Sie enthält kein DCP (Nachweisgrenze 0,01 Millimol-%), 1,22% (10,94 Millimol-%) (CPD) und eine Chloridionenkonzentration von 1,42% nach Korrektur der Werte auf die ursprüngliche Konzentration an aktiven Feststoffen von 12,5% (Gew./Gew.) Ein Kontrollversuch, bei dem die NCIMB 40272-Suspension von Zellen abwesend ist und durch 15 ml Phosphatpuffer ersetzt ist, ergibt keine signifikante Änderung der DCP-, CPD- oder Chloridionenkonzentrationen nach Korrektur der Werte auf die Verdünnung.
Die behandelten und unbehandelten Proben des Naßfestharzes werden zur Herstellung von handgeschöpften Papierblättern mit einem Zugabeanteil von 0,5%, bezogen auf die aktiven Harzfeststoffe und trockene Papierfasern, verwendet. Die Werte für die Naßreißfestigkeit für die getrockenten Papierblätter betragen 0,76 kN/M für das behandelte Harz und 0,78 kN/M für das unbehandelte Harz.

Beispiel 6

In diesem Beispiel wird die Mineralisierung von 1,3-Dichlor-2-propanol durch immobilisierte Bakterienkulturen gezeigt.
Eine Kultur von Agrobacterium biovar 1 (NCIMB 40272) wird auf einen 2 Liter fassenden Blasensäulen-Bioreaktor überimpft, der eine feste Polyetherschaum-Trägermatrix (Produkt der Firma Gechem-Recticel, Brüssel, Belgien, vertrieben unter der Bezeichnung Reticel TR20) enthält. Der Bioreaktor wird mit einem minimalen Salzmedium unter Supplementierung mit CPD mit einer Konzentration von 0,5 Millimol-% versorgt. Nachdem sich ein sichtbarer Biofilm gebildet hat, geht man auf ein Medium mit einem Gehalt an DCP unter kontinuierlicher Einspeisung bei einer Verdünnungsrate von 0,2 pro Stunde über. Nach 10 Tagen wird die volumetrische Abbaugeschwindigkeit zu 610 mg pro Liter pro Stunde bestimmt, was eine Umwandlung des DCP von mehr als 95% bedeutet. Dies steht im Vergleich zu einer volumetrischen Geschwindigkeit von 260 mg pro Liter pro Stunde, wenn Agrobactenum biovar 1 mit einer suspendierten Kultur in einem Chemostat gezüchtet wird.

Beispiel 7

In diesem Beispiel wird die Mineralisierung von 1,3-Dichlor-2-propanol und 1-Chlor-2,3-propandiol in einem Naßfestharz durch gemischte bakterielle Kulturen in einem kontinuierlich arbeitenden Rührtankreaktor (CSTR) erläutert.
Ein Polyaminoamid wird aus einem gerührten Gemisch von 200 Teilen Diethylentriamin und 290 Teilen Adipinsäure hergestellt, das 190 Minuten auf 170-175ºC unter Wasserentwicklung erwärmt, auf 140ºC abgekühlt und sodann mit 400 Teilen Wasser auf einen Feststoffgehalt von 50% verdünnt wird. Das erhaltene Polyaminoamid weist eine reduzierte spezifische Viskosität (RSV) von 0,16 (definiert als η sp/C in 1 M wäßrigem Ammoniumchlorid bei 25ºC und C = 2 g/100 ml) auf. Eine 50% wäßrige Lösung des Pclyaminoamids (etwa 300 Teile auf Trockenbasis) wird mit einer äquimolaren Menge an Epichlorhydrin (etwa 104,3 Teile) etwa 120 Minuten bei 40-45ºC umgesetzt. Sodann wird H&sub2;SO&sub4; (98% (Gew./Gew.)) in einem Molverhältnis von H&sub2;SO&sub4;/Polyaminoamid von etwa 0,054 zusammen mit Wasser zur Verdünnung (904,3 Teile) zugegeben. Das erhaltene Gemisch wird auf 60ºC bis zum Erreichen einer Gardner-Holdt-Viskosität von D bis E erwärmt. Man erhält ein Naßfestharz.
Ein kontinuierlich gerührter Tankreaktor mit einem Arbeitsvolumen von 2,47 Liter wird mit einer Mischkultur aus Arthrobacter histidinolovorans und Agrobacterium tumefaciens (NCIMB 40313) inokuliert. Der Reaktor wird kontinuierlich mit einer Lösung mit einem Gehalt an 11,75% (Gew./Vol.) aktiven Feststoffen des Naßfestharzes versorgt, wobei Harnstoff (0,33 g pro Liter) und KH&sub2;PO&sub4; (0,1 g pro Liter) als Nährstoffe zugegeben werden. Die Konzentration an 1,3-Dichlor-2-propanol im Harz beträgt 0,62 Millimol-%. Die Konzentration an 1-Clor-2,3-propandiol beträgt 0,36 Millimol-%, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Lösung mit einem Gehalt an 11,75% (Gew./Vol.) des Naßfestharzes. Die Zufuhrgeschwindigkeit ist so beschaffen, daß sich eine Verweilzeit im Reaktor von 6,8 Stunden ergibt. Der Reaktor wird unter Luftzufuhr mit 1 Liter pro Minute auf einem pH-Wert von 5,8 und einer Temperatur von 30ºC gehalten.
Eine Analyse des aus dem Reaktor ausströmenden Produkts auf 1,3-Dichlor-2-propanol und 1-Chlor-2,3-propandiol zeigt&sub1; daß der Biokatalysator das 1,3-Dichlor-2-propanol bis zu einer Endkonzentration von 0,0244 Millimol-% und das 1-Chlor-2,3-propandiol bis zu einer Konzentration unter der Nachweisgrenze des eingesetzten gaschromatographischen Verfahrens, die 0,0047 Millimol-%, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Lösung des handelsüblichen Naßfestharzes beträgt, entfernt.

Beispiel 8

Dieses Beispiel erläutert die Dehalogenierung von 1,3-Dichlor-2-propanol (DCP) durch immobilisierte mikrobielle Dehalogenasen.
Agrobacterium biovar 1 (H10e, NCIMB 40272) wird auf DCP in einer absatzweisen Kultur bis zur späten exponentiellen Phase gezüchtet. Die Kultur wird durch Zentrifugation geerntet. Das bakterielle Pellet wird in Phosphatpuffer (50 millimolar, pH-Wert 7) bis zu 1% des ursprünglichen Kulturvolumens resuspendiert. Die gepufferte Suspension wird in einer French-Druckzelle (3 Passagen bei 1,38 x 10&sup8; Pa) behandelt. Die nichtaufgebrochenen Zellen und die unlöslichen Zellbruchstücke werden durch Zentrifugation (48 000 g, 30 min, 4ºC) entfernt. Die auf diese Weise erhaltene überstehende Fraktion wird als zellfreier Extrakt (ZFE) bezeichnet.
Die Aktivität der im ZFE vorhandenen Dehalogenasen wird in Tris-Sulfat-Puffer (10 millimolar, pH-Wert 8) mit einem Gehalt an 1,35 g DCP pro Liter bestimmmt. Die beobachtete Dehalogenierungsaktivität wird für die weiteren Untersuchungen als die Referenzaktivität (100%) definiert (die spezifische Geschwindigkeit der DCP-Dehalogenierung beträgt 0,25 bis 0,4 DCP pro mg Protein pro Stunde).
Die Aktivität der Dehalogenasen in Gegenwart eines Polyamid-Naßfestharzes, das gemäß der Lehre von Beispiel A von US-Patent 4 240 935 (auf die in vollem Umfang durch Verweis Bezug genommen wird) hergestellt worden ist und 12,5% (Gew./Gew.) aktive Feststoffe enthält, wird bestimmt.
Der Einfluß der Anwesenheit des Harzes auf die Dehalogenase-Aktivitäten wird in Gegenwart von 0 bis 50% (Vol./Vol.) Harz ermittelt. Die Ergebnisse zeigen eine 83% Hemmung der Enzymaktivität, wenn mehr als 20% (Vol./Vol.) Harz vorhanden sind. Eine Immobilisierung der im ZFE vorhandenen Dehalogenasen an Oxyran-Acryl-Kügelchen führt zum Schutz der Dehalogenase-Aktivitäten vor der Hemmwirkung des Harzes, so daß in Gegenwart von 88% (Vol./Vol.) Harz mehr als 60% der Aktivität der Enzyme erhalten bleibt.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung einer wäßrigen Zusammensetzung mit einem Gehalt an einer stickstofffreien Organohalogenverbindung und einem stickstoffhaltigen kationischen Polymeren zur Verringerung der Konzentration der stickstofffreien Organohalogenverbindung, umfassend folgende Stufen: A. Zugeben einer Dehalogenase zur wäßrigen Zusammensetzung, wobei die Dehalogenase zur Dehalogenierung der stickstofffreien Organohalogenverbindungen befähigt ist und das stickstoffhaltige kationische Polymere im wesentlichen in intaktem Zustand zurückbleibt; und B. Dehalogenieren der stickstofffreien Organohalogenverbindung unter Bereitstellung eines stickstoffhaltigen kationischen Polymeren in einsetzbarer Form mit einem verringerten Gehalt an der stickstoffreien Organohalogenverbindung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das stickstoffhaltige kationische Polymere mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe Polyaminoamid- Epichlorhydrin-Harze, epoxidierte Polyamidharze und Epichlorhydrinharze enthält und die Dehalogenase in Form eines Mikroorganismus in einer Menge von mindestens 5 x 10&sup7; Zellen pro ml zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Mikroorganismus mindestens ein Mitglied der folgenden Gruppe umfaßt: Coryneform-Organismus 1, Agrobacterium biovar I, Pseudomonas cepacia, Arthrobacter sp, Agrobacterium biovar III, Coryneform-Organismus 2, Arthrobacter histidinolovorans und Agrobacterium tumefaciens.

4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Mikroorganismus mindestens ein Mitglied aus folgender Gruppe umfaßt: NCIMB 40271, NCIMB 40272, NCIMB 40273, NCIMB 40274, NCIMB 40313 und NCIMB 40383.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die stickstofffreie Organohalogenverbindung mindestens ein Mitglied aus folgender Gruppe umfaßt: stickstofffreie, nicht-polymere, halogenhaltige Alkohole und stickstofffreie Halogenalkylenoxide.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der stickstofffreie, nicht-polymere, halogenhaltige Alkohol mindestens ein Mitglied aus der Gruppe Dihalogenalkanole der Formel

X - CH&sub2;CH(OH)(CH&sub2;)n - X

und Halogenalkandiole der Formel

HO-CH&sub2;CH(OH)(CH&sub2;)n - X

enthält, wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet und X ein Habgenatom bedeutet, und wobei die Menge des stickstofffreien, nicht-polymeren, halogenhaltigen Alkohols auf weniger als 950 Teile pro 1 Million, bezogen auf Naßbasis, verringert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Dihalogenalkanol mindestens ein Element aus der Gruppe 1,3-Dichlor-2-propanol und 1,4-Dichlor- 2-butanol enthält, wobei das Halogenalkandiol mindestens ein Element aus der Gruppe 1-Chlor-3,4-propandiol und 1-Chlor-2,3-propandiol enthält, wobei die Menge des 1,3-Dichlor-2-propanols auf weniger als 5 Teile pro 1 Million, bezogen auf Naßbasis, verringert wird und wobei die Menge des 1- Chlor-2,3-propandiols auf weniger als 5 Teile pro 1 Million, bezogen auf Naßbasis, verringert wird.

8. Verfahren zur Behandlung einer wäßrigen Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die wäßrige Zusammensetzung folgendes umfaßt:

A. das stickstoffhaltige kationische Polymere in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Zusammensetzung, und B. die stickstoffreie Organohalogenverbindung in einer Menge von 0,1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wäßrigen Zusammensetzung; wobei das Verfahren ferner die Zugabe des Enzyms zu der wäßrigen Zusammensetzung in einer Menge von 2,5 x 10&supmin;&sup6; bis 1 x 10&supmin;&sup4; Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, umfaßt.

9. Verfahren zum Anreichern, Isolieren und Züchten eines eine Dehalogenase enthaltenden Mikroorganismus zur Verwendung in einem Verfahren nach Anspruch 1, umfassend die folgenden Stufen: A. Zugeben einer der Umwelt entnommenen Probe mit einem Gehalt an einer gemischten mikrobiellen Population zu einem stickstoffhaltigen Polymeren und einer stickstofffreien Organohalogenverbindung; B. Inkubieren der gemischten mikrobiellen Population in Gegenwart des stickstoffhaltigen Polymeren und der stickstofffreien Organohalogenverbindung; C. Isolieren eines eine Dehalogenase enthaltenden Mikroorganismus aus der inkubierten mikrobiellen Population; und D. Züchten der Population des die Dehalogenase enthaltenden Mikroorganismus bis zu einer Konzentration von mindestens 5 x 10&sup7; Zellen pro ml.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der die Dehalogenase enthaltende Mikroorganismus mindestens ein Mitglied aus der Gruppe Coryneform- Organismus 1, Agrobacterium biovar I, Pseudomonas cepacia, Arthrobacter sp, Agrobacterium biovar III, Coryneform-Organismus 2, Arthrobacter histidinolovorans und Agrobacterium tumefaciens umfaßt und wobei die gemischte mikrobielle Population unter Durchführung von 2 bis 5 Subkulturstufen inkubiert wird, wobei zunehmende Konzentrationen der stickstofffreien Organohalogenverbindungen zugesetzt werden.

11. Wäßrige Zusammensetzung in einsetzbarer Form, umfassend: A. ein stickstoffhaltiges kationisches Polymeres; B. eine stickstofffreie Organohalogenverbindung; und C. eine Dehalogenase, die zur Dehalogenierung der stickstofffreien Organohalogenverbindung befähigt ist, wobei das Polymere im wesentlichen in intakter Form zurückbleibt.

12. Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei das stickstoffhaltige kationische Polymere mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe Polyaminoamid-Epichlorhydrin-Harze, epoxidierte Polyamidharze und Epichlorhydrinharze umfaßt, wobei A. das stickstoffhaltige kationische Polymere in der Zusammensetzung in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist; B. die stickstofffreie Organohalogenverbindung in der Zusammensetzung in einer Menge von 0,1 Teilen pro 1 Million Teile bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist, wobei die Dehalogenase in Form eines Mikroorganismus vorliegt, wobei der Mikroorganismus mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe Coryneform-Organismus 1, Agrobacterium biovar I, Pseudomonas cepacia, Arthrobacter sp, Agrobacterium biovar III, Coryneform-Organismus 2, Arthrobacter histidinolovorans und Agrobacterium tumefaciens umfaßt und wobei die stickstofffreie Organohalogenverbindung mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe stickstofffreie, nicht-polymere, habgenhaltige Alkohole und stickstofffreie Halogenalkylenoxide umfaßt.

13. Papierprodukt, umfassend: A. ein stickstoffhaltiges kationisches Polymeres; B. einen Rückstand eines Mikroorganismus in einer Menge bis zu etwa 100 g des Mikroorganismenrückstands pro Tonne des trockenen Papierprodukts, wobei der Mikroorganismus eine Dehalogenase enthält, die zur Dehalogenierung einer stickstofffreien Organohalogenverbindung befähigt ist, während das Polymere im wesentlichen in intakter Form zurückbleibt.

14. Papierprodukt nach Anspruch 13, umfassend weniger als 0,1 Teile pro 1 Million, bezogen auf Trockengewichtbasis, einer stickstofffreien Organohalogenverbindung, wobei das stickstoffhaltige kationische Polymere mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe Polyaminoamid-Epichlorhydrin- Harze, epoxidierte Polyamidharze und Epichlorhydrinharze umfaßt, wobei das stickstoffhaltige kationische Polymere in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Papierprodukts vorhanden ist, wobei der Rückstand des Mikroorganismus in einer Menge von 2,5 bis 100 g pro Tonne des trockenen Papierprodukts vorhanden ist und wobei der Rückstand des Mikroorganismus mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe Coryneform-Organismus 1, Agrobacterium biovar I, Pseudomonas cepacia, Arthrobacter sp, Agrobacterium biovar III, Coryneform-Organismus 2, Arthrobacter histidinolovorans und Agrobacterium tumefaciens enthält.

15. Kontinuierliches Verfahren nach Anspruch 1 zur Behandlung einer wäßrigen Zusammensetzung, umfassend folgende Stufen: A. kontinuierliches Einspeisen eines Stroms einer wäßrigen Zusammensetzung in einen Reaktor, wobei die wäßrige Zusammensetzung eine stickstofffreie Organohalogenverbindung und ein stickstoffhaltiges kationisches Polymeres enthält, wobei der Reaktor eine Dehalogenase enthält, die zur Dehalogenierung der stickstofffreien Organohalogenverbindung befähigt ist, während das Polymere im wesentlichen in intakter Form zurückbleibt; B. kontinuierliches Kontaktieren des Stroms der wäßrigen Zusammensetzung mit der Dehalogenase für eine solche Kontaktzeit, daß zumindest ein Teil der stickstofffreien Organohalogenverbindung dehalogeniert wird; wobei ein behandeltes Produkt gebildet wird; und C. kontinuierliches Entfernen des behandelten Produkts aus dem Reaktor.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das stickstoffhaltige kationische Polymere mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe Polyaminoamid-Epichlorhydrin-Harze, epoxidierte Polyamidharze und Epichlorhydrinharze umfaßt, wobei die Dehalogenase in Form eines Mikroorganismus, der mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe Coryneform-Organismus 1, Agrobacterium biovar I, Pseudomonas cepacia, Arthrobacter sp, Agrobactenum biovar III, Coryneform-Organismus 2, Arthrobacter histidinolovorans und Agrobacterium tumefaciens umfaßt, enthalten ist, wobei A. die Verweilzeit des stickstoffhaltigen kationischen Polymeren im Reaktor 6,5 bis 15 Stunden beträgt; B. das behandelte Produkt eine Konzentration an stickstofffreien Organohalogenverbindungen von 0,1 Teilen pro 1 Million bis 500 Teile pro 1 Million, bezogen auf das Gewicht des behandelten Produkts, aufweist; und C. das behandelte Produkt eine Konzentration des stickstoffhaltigen kationischen Polymeren von etwa 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des behandelten Produkts, aufweist; und wobei D. die stickstofffreie Organohalogenverbindung mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe 1-Chlor-2,3-epoxypropan, 1-Brom-2,3-epoxypropan, 1-Chlor-3,4- epoxybutan, 1,3-Dichlor-2-propanol, 1-Chlor-2,3-propandiol, 1,4-Dichlor- 2-butanol und 1-Chlor-3,4-propandiol enthält; und E. die Konzentration des Mikroorganismus im Reaktor mindestens 5 x 10&sup7; Zellen pro ml beträgt.

17. Absatzweises Verfahren nach Anspruch 1 zur Behandlung einer wäßrigen Zusammensetzung, umfassend folgende Stufen: A. Zugeben einer charge einer wäßrigen Zusammensetzung mit einem Gehalt an einer stickstofffreien Organohalogenverbindung und einem stickstoffhaltigen kationischen Polymeren, wobei der Reaktor eine Dehalogenase enthält, die zur Dehalogenierung der stickstofffreien Organohalogenverbindung befähigt ist, während das stickstoffhaltige Polymere im wesentlichen in intakter Form zurückbleibt; B. Kontaktieren des wäßrigen Gemisches mit der Dehalogenase für eine solche Kontaktzeit, daß der Biokatalysator die stickstofffreie Organohalogenverbindung dehalogeniert, so daß eine charge des behandelten Produkts gebildet wird; und C. Entfernen der charge des behandelten Produkts aus dem Reaktor.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das stickstoffhaltige kationische Polymere mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe Polyaminoamid-Epichlorhydrin-Harze, epoxidierte Polyamidharze und Epichlorhydrinharze umfaßt, wobei die Dehalogenase in Form eines Mikroorganismus, die mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe Coryneform-Organismus 1, Agrobacterium biovar I, Pseudomonas cepacia, Arthrobacter sp, Agrobactenum biovar III, Coryneform-Organismus 2, Arthrobacter histidinolovorans und Agrobacterium tumefaciens umfaßt, enthält und wobei A. die Konzentration des stickstoffhaltigen kationischen Polymeren 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung im Reaktor, beträgt; B. die anfängliche Konzentration der stickstofffreien Organohalogenverbindung 0,005 bis 2,6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung im Reaktor, beträgt; C. der Mikroorganismus in einer Konzentration von mindestens 5 x 10&sup7; Zellen pro ml, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung im Reaktor, vorhanden ist; D. der Mikroorganismus für eine Zeitspanne von 2 bis 56 Stunden in Kontakt mit der stickstofffreien Organohalogenverbindung gebracht wird; und E. die Endkonzentration der stickstofffreien Organohalogenverbindung 0,1 bis 500 Teile pro 1 Million, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung im Reaktor, beträgt.

19. Halbkontinuierliches Verfahren nach Anspruch 1 zur Behandlung einer wäßrigen Zusammensetzung, umfassend folgende Stufen: A. kontinuierliches Einspeisen eines Stroms einer wäßrigen Zusammensetzung in einen Reaktor, wobei die wäßrige Zusammensetzung eine stickstofffreie Organohalogenverbindung und ein stickstoffhaltiges kationisches Polymeres umfaßt, wobei der Reaktor eine Dehalogenase enthält, die zur Dehalogenierung der stickstofffreien Organohalogenverbindung befähigt ist, während das Polymere im wesentlichen in intakter Form zurückbleibt; B. kontinuierliches Kontaktieren des Stroms der wäßrigen Zusammensetzung mit der Dehalogenase für eine Kontaktzeit von 2 bis 56 Stunden, wobei ein behandeltes Produkt gebildet wird; C. partielles Entleeren des Reaktors; D. Unterbrechen der Stufe der Entfernung des behandelten Produkts aus dem Reaktor, wobei die Einspeisung der wäßrigen Zusammensetzung in den Reaktor mit der gleichen Geschwindigkeit wie während der Zeitspanne des kontinuierlichen Betriebs oder mit einer verminderten Geschwindigkeit fortgesetzt wird; E. Wiederaufnehmen der Stufe des Entfernens des behandelten Produkts aus dem Reaktor nach einer Periode des diskontinuierlichen Betriebs.

20. Halbkontinuierliches Verfahren nach Anspruch 1 zur Behandlung einer wäßrigen Zusammensetzung, umfassend folgende Stufen: A. kontinuierliches Einspeisen eines Stroms einer wäßrigen Zusammensetzung in einen Reaktor während einer Periode eines kontinuierlichen Betriebs, wobei die wäßrige Zusammensetzung eine stickstofffreie Organohalogenverbindung und ein stickstoffhaltiges kationisches Polymeres umfaßt, wobei der Reaktor eine Dehalogenase enthält, die zur Dehalogenierung der stickstofffreien Organohalogenverbindung befähigt ist, während das Polymere in im wesentlichen intakter Form zurückbleibt; B. kontinuierliches Kontaktieren des Stroms der wäßrigen Zusammensetzung mit der Dehalogenase für eine Kontaktzeit von 2 bis 56 Stunden, wobei ein behandeltes Produkt gebildet wird; C. kontinuierliches Entfernen des behandelten Produkts aus dem Reaktor; und D. periodisches Unterbrechen sowohl (i) der Einspeisung des Stroms der wäßrigen Zusammensetzung in den Reaktor als auch (ii) der Entfernung des behandelten Produkts aus dem Reaktor; und anschließend E. periodisches Wiederaufnehmen sowohl der Einspeisung des Stroms der wäßrigen Zusammensetzung in den Reaktor als auch der Entfernung des behandelten Produkts aus dem Reaktor.

21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei die periodische Unterbrechung 2 bis 56 Stunden beträgt, wobei das stickstoffhaltige kationische Polymere mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe Polyaminoamid-Epichlorhydrin-Harze, epoxidierte Polyamidharze und Epichlorhydrinharze umfaßt, wobei das Enzym in Form eines Mikroorganismus, der mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe Coryneform-Organismus 1, Agrobacterium biovar I, Pseudomonas cepacia, Arthrobacter sp, Agrobacterium biovar III, Coryneform-Organismus 2, Arthrobacter histidinolovorans und Agrobacterium tumefaciens umfaßt, vorhanden ist, und wobei A. während der Periode des kontinuierlichen Betriebs (i) das stickstoffhaltige kationische Polymere in der Zusammensetzung in einer Menge von 0,1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist, (ii) die stickstofffreie Organohalogenverbindung in der Zusammensetzung in einer Menge von etwa 0,005 bis 2,6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, vorhanden ist, die stickstofffreie Organohalogenverbindung mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe 1-Chlor-2,3-epoxypropan, 1-Brom-2,3-epoxypropan, 1-Chlor-3,4-epoxybutan, 1,3-Dichlor-2-propanol, 1-Chlor-2,3-propandiol, 1,4-Dichlor-2-butanol und 1-Chlor-3,4-propandiol umfaßt; (iii) der Mikroorganismus im Reaktor in einer Menge von mindestens 5 x 10&sup7; Zellen pro ml vorhanden ist; B. während einer Periode der Unterbrechung der Einspeisung der wäßrigen Zusammensetzung in den Reaktor und der Unterbrechung der Entfernung des behandelten Produkts aus dem Reaktor (i) das Polymere im Reaktor in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung im Reaktor, vorhanden ist; (ii) die stickstofffreie Organohalogenverbindung im Reaktor in einer Anfangskonzentration von 0,005 bis 2,6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung im Reaktor, vorhanden ist; (iii) der Mikroorganismus im Reaktor in einer Menge von mindestens 5 x 10&sup7; Zellen pro ml vorhanden ist; und (iv) die stickstofffreie Organohalogenverbindung im Reaktor in einer Endkonzentration von weniger als 5 Teile pro 1 Million, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung im Reaktor, vorhanden ist.

22. Verfahren zur Herstellung von Papier, umfassend A. die Bereitstellung einer wäßrigen Zusammensetzung mit einem Gehalt an einem stickstoffhaltigen kationischen Polymeren und einer stickstofffreien Organohalogenverbindung; B. Zugeben einer Dehalogenase zu der wäßrigen Zusammensetzung, wobei die Dehalogenase zur Dehalogenierung der stickstofffreien Organohalogenverbindung befähigt ist, wobei das stickstoffhaltige Polymere in im wesentlichen intakter Form zurückbleibt; C. Dehalogenieren der stickstofffreien Organohalogenverbindung nach Anspruch 1 unter Bildung eines behandelten Produkts; und D. Verwenden des behandelten Produkts als Naßfestpräparat bei einem Papierherstellungsverfahren.