專利名稱：一種利用海水淡化膜分離技術(shù)處理衣康酸發(fā)酵廢母液的新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從衣康酸發(fā)酵廢母液中提取衣康酸的方法，具體涉及ー種利用海水淡化膜分離技術(shù)從衣康酸發(fā)酵廢母液中提取衣康酸的新エ藝。
背景技術(shù)：
衣康酸又名亞甲基丁ニ酸、亞甲基琥珀酸或分解烏頭酸，是ー種不飽和的ニ元有機(jī)酸。衣康酸含有兩個羧基(一C00H)和一個亞甲基(一CH2—)并且含有不飽和雙鍵，這決定了它具有十分活潑的化學(xué)性質(zhì)，能進(jìn)行各種加成反應(yīng)、酷化反應(yīng)和聚合反應(yīng)，是ー種應(yīng)用前景十分廣闊的化工中間體。 目前，衣康酸的生產(chǎn)方法有合成法和發(fā)酵法，合成法又主要為檸檬酸合成法和順酐合成法。檸檬酸合成法由于成本高工業(yè)上不宜采用；順酐合成法的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)成本低，選擇性高，但是目前尚未實(shí)現(xiàn)エ業(yè)化；而發(fā)酵法原料易得，エ藝技術(shù)成熟，是國際上エ業(yè)生產(chǎn)普遍采用的方法。目前國內(nèi)通用的從發(fā)酵液中分離提取衣康酸的方法是重結(jié)晶法，在粗結(jié)晶階段對結(jié)晶分離的母液已重復(fù)濃縮結(jié)晶ニ至三次，但最后一次母液中所含飽和濃度的衣康酸無法回收利用，而且由于其中含有大量的雜酸、殘?zhí)恰⑸?、蛋白等雜質(zhì)，如果返回到前面流程的任何環(huán)節(jié)中去，都很難將這些雜質(zhì)分離出去，反而會在過程中重復(fù)積累，所以只能放棄，產(chǎn)生大量的廢母液。衣康酸廢母液是發(fā)酵法生產(chǎn)衣康酸的主要廢棄物之一，其主要成分是衣康酸和殘?zhí)?，S042' Cr等無機(jī)陰離子含量較高，COD含量達(dá)304800mg/L，BOD值為60000mg/L，pH值為2. O 2. 5，直接排放既污染了環(huán)境又造成了資源浪費(fèi)。研究衣康酸發(fā)酵廢母液中衣康酸的回收技術(shù)，對進(jìn)一步提高衣康酸收率、減少資源浪費(fèi)，節(jié)能減排、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容
基于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供ー種利用海水淡化膜分離技術(shù)處理衣康酸發(fā)酵廢母液的新エ藝。其技術(shù)解決方案是ー種利用海水淡化膜分離技術(shù)處理衣康酸發(fā)酵廢母液的新エ藝，包括以下步驟(I)將衣康酸發(fā)酵廢母液送入電滲析設(shè)備中，在直流電場的作用下，廢母液中的無機(jī)陰離子進(jìn)入電滲析設(shè)備的濃縮室，衣康酸停留在電滲析設(shè)備的淡化室；(2)將電滲析設(shè)備的淡化室中脫除無機(jī)陰離子后的衣康酸母液與氫氧化鈉溶液混合反應(yīng)，得到衣康酸鹽溶液；(3)將反應(yīng)得到的衣康酸鹽溶液送入到三隔室的雙極膜電滲析設(shè)備的鹽室中，在直流電場的作用下，衣康酸根離子穿過陰離子交換膜進(jìn)入到雙極膜電滲析設(shè)備的酸室，并與雙極膜產(chǎn)生的氫離子結(jié)合生成衣康酸，鈉離子穿過陽離子交換膜進(jìn)入到雙極膜電滲析設(shè)備的堿室，并與雙極膜產(chǎn)生的氫氧根離子結(jié)合生成氫氧化鈉；(4)將雙極膜電滲析設(shè)備的酸室中所得的衣康酸水溶液重復(fù)濃縮結(jié)晶，即得衣康酸。步驟(2)中，所述氫氧化鈉溶液需添加過量，即氫氧化鈉溶液的添加量需確保其能夠與衣康酸母液中的衣康酸反應(yīng)完全。步驟(3)中，所述三隔室的雙極膜電滲析設(shè)備的酸室與鹽室的體積比為I : I I 3，所述三隔室的雙極膜電滲析設(shè)備的堿室與鹽室的體積比為I : I I : 3。步驟(3)中，所述三隔室的雙極膜電滲析設(shè)備的堿室中生成的氫氧化鈉可重復(fù)利用到步驟(2)中，氫氧化鈉溶液無需外部持續(xù)加入。 本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明首先利用電滲析設(shè)備分離出衣康酸發(fā)酵廢母液中的無機(jī)陰離子，然后以氫氧化鈉溶液將衣康酸母液進(jìn)行離子化，再利用雙極膜電滲析設(shè)備將離子化的衣康酸母液分離，并經(jīng)重復(fù)濃縮結(jié)晶，提取制備衣康酸；本發(fā)明エ藝可使衣康酸發(fā)酵廢母液資源化，提高發(fā)酵法生產(chǎn)衣康酸的總收率，降低生產(chǎn)成本，同時該エ藝中所用的氫氧化鈉溶液可重復(fù)利用，而且本發(fā)明エ藝還具有流程短、操作簡便，沒有二次污染，能耗較低等優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I將衣康酸發(fā)酵廢母液利用離心泵送入到電滲析設(shè)備中循環(huán)脫除無機(jī)陰離子，在直流電場的作用下廢母液中的無機(jī)陰離子穿過陰離子交換膜進(jìn)入到電滲析設(shè)備的濃縮室，陽離子穿過陽離子交換膜進(jìn)入到電滲析設(shè)備的濃縮室，衣康酸停留在電滲析設(shè)備的淡化室。停留在淡化室中的衣康酸母液脫除了無機(jī)陰離子，衣康酸的收率在90%以上。在脫除無機(jī)陰離子過程中保持各隔室的膜面流速相等，維持在5. Ocm/s，保持電流密度在IOmA/cm" 20mA/cm2ο向脫鹽后的衣康酸母液中加入稍過量的氫氧化鈉溶液，保證氫氧化鈉的量能與全部的衣康酸反應(yīng)，得到衣康酸鹽溶液。將衣康酸鹽溶液用離心泵送入到三隔室的雙極膜電滲析設(shè)備的鹽室，在直流電場的作用下雙極膜將水解離成氫離子和氫氧根離子，衣康酸根離子穿過陰離子交換膜進(jìn)入到雙極膜電滲析設(shè)備的酸室與氫離子結(jié)合生成衣康酸，鈉離子穿過陽離子交換膜進(jìn)入到雙極膜電滲析設(shè)備的堿室與氫氧根離子結(jié)合生成氫氧化鈉，殘?zhí)恰⑸?、蛋白等雜質(zhì)停留在鹽室中?？刂齐p極膜電滲析設(shè)備的酸室與鹽室的體積比為1:2，堿室與鹽室的體積比為1:2，各室膜面流速在3cm/iT5Cm/S，電流密度在10mA/CnT30mA/cm2。將雙極膜電滲析設(shè)備的酸室中生成的衣康酸溶液進(jìn)行兩次濃縮結(jié)晶可得到純度為94. 8%的衣康酸，雙極膜電滲析設(shè)備的堿室中生成的氫氧化鈉溶液可重復(fù)利用，即可繼續(xù)與脫鹽后的衣康酸母液反應(yīng)。實(shí)施例2將衣康酸發(fā)酵廢母液利用離心泵送入到電滲析設(shè)備中循環(huán)脫除無機(jī)陰離子，在直流電場的作用下廢母液中的無機(jī)陰離子穿過陰離子交換膜進(jìn)入到電滲析設(shè)備的濃縮室，陽離子穿過陽離子交換膜進(jìn)入到電滲析設(shè)備的濃縮室，衣康酸停留在電滲析設(shè)備的淡化室。停留在淡化室中的衣康酸母液脫除了無機(jī)陰離子(S042_、Cl—等)，衣康酸的收率在90%以上。在脫除無機(jī)陰離子過程中保持各隔室的膜面流速相等，維持在5. Ocm/s，保持電流密度在 10mA/cm2 20mA/cm2。向淡化室中脫鹽后的衣康酸母液中加入稍過量的氫氧化鈉溶液，保證氫氧化鈉的量能與全部的衣康酸反應(yīng)，得到衣康酸鹽溶液。將衣康酸鹽溶液用離心泵送入到三隔室的雙極膜電滲析設(shè)備的鹽室，在直流電場的作用下雙極膜將水解離成氫離子和氫氧根離子，衣康酸根離子穿過陰離子交換膜進(jìn)入到雙極膜電滲析設(shè)備的酸室與氫離子結(jié)合生成衣康酸，鈉離子穿過陽離子交換膜進(jìn)入到雙極膜電滲析設(shè)備的堿室與氫氧根離子結(jié)合生成氫氧化鈉，殘?zhí)恰⑸?、蛋白等雜質(zhì)停留在鹽室中?？刂齐p極膜電滲析設(shè)備的酸室與鹽室的體積比為1:3，堿室與鹽室的體積比為1:3，各室膜面流速在3cm/iT5Cm/S，電流密度在IOmA/cnT30mA/cm2。將雙極膜電滲析設(shè)備的酸室中生成的衣康酸溶液進(jìn)行三次濃縮結(jié)晶可得到純度為96. 8%的衣康酸，雙極膜電滲析設(shè)備的堿室中生成的氫氧化鈉溶液可返回淡化室中重復(fù)利用，即繼續(xù)與脫鹽后的衣康酸母液反應(yīng)·
權(quán)利要求
1.一種利用海水淡化膜分離技術(shù)處理衣康酸發(fā)酵廢母液的新工藝，其特征在于，包括以下步驟 (1)將衣康酸發(fā)酵廢母液送入電滲析設(shè)備中，在直流電場的作用下，廢母液中的無機(jī)陰離子進(jìn)入電滲析設(shè)備的濃縮室，衣康酸停留在電滲析設(shè)備的淡化室； (2)將電滲析設(shè)備的淡化室中脫除無機(jī)陰離子后的衣康酸母液與氫氧化鈉溶液混合反應(yīng)，得到衣康酸鹽溶液； (3)將反應(yīng)得到的衣康酸鹽溶液送入到三隔室的雙極膜電滲析設(shè)備的鹽室中，在直流電場的作用下，衣康酸根離子穿過陰離子交換膜進(jìn)入到雙極膜電滲析設(shè)備的酸室，并與雙極膜產(chǎn)生的氫離子結(jié)合生成衣康酸，鈉離子穿過陽離子交換膜進(jìn)入到雙極膜電滲析設(shè)備的堿室，并與雙極膜產(chǎn)生的氫氧根離子結(jié)合生成氫氧化鈉； (4)將雙極膜電滲析設(shè)備的酸室中所得的衣康酸水溶液重復(fù)濃縮結(jié)晶，即得衣康酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用海水淡化膜分離技術(shù)處理衣康酸發(fā)酵廢母液的新工藝，其特征在于步驟(2)中，所述氫氧化鈉溶液的添加量需確保其能夠與衣康酸母液中的衣康酸反應(yīng)完全。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用海水淡化膜分離技術(shù)處理衣康酸發(fā)酵廢母液的新工藝，其特征在于步驟(3)中，所述三隔室的雙極膜電滲析設(shè)備的酸室與鹽室的體積比為I : I I : 3，所述三隔室的雙極膜電滲析設(shè)備的堿室與鹽室的體積比為I : I I : 3。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種利用海水淡化膜分離技術(shù)處理衣康酸發(fā)酵廢母液的新工藝，其特征在于步驟(3)中，所述三隔室的雙極膜電滲析設(shè)備的堿室中生成的氫氧化鈉可重復(fù)利用到步驟(2)中。
全文摘要
本發(fā)明公開一種利用海水淡化膜分離技術(shù)處理衣康酸發(fā)酵廢母液的新工藝，該工藝首先利用電滲析設(shè)備分離出衣康酸發(fā)酵廢母液中的無機(jī)陰離子，然后以氫氧化鈉溶液將衣康酸母液進(jìn)行離子化，再將離子化的衣康酸母液用離心泵送入到雙極膜電滲析設(shè)備的鹽室，并與雙極膜產(chǎn)生的氫離子結(jié)合生成衣康酸，最后將衣康酸溶液重復(fù)濃縮結(jié)晶，提取制備衣康酸。本發(fā)明工藝可使衣康酸發(fā)酵廢母液資源化，提高發(fā)酵法生產(chǎn)衣康酸的總收率，降低生產(chǎn)成本，同時該工藝中所用的氫氧化鈉溶液可重復(fù)利用，無需外部持續(xù)加入，而且本發(fā)明工藝還具有流程短、操作簡便，沒有二次污染，能耗較低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C07C51/487GK102816055SQ201210303639
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者李悅明, 高從堦, 張希銘, 高學(xué)理, 徐建春 申請人:青島瑯琊臺集團(tuán)股份有限公司