雙極膜電滲析生產(chǎn)琥珀酸的研究.pdf

1、琥珀酸,作為一種重要的化學品,廣泛應用于食品、化學和制藥等行業(yè)。受化石資源,環(huán)境保護等因素的限制,傳統(tǒng)石化生產(chǎn)方法已經(jīng)不適合現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的要求。目前越來越多學者關注微生物發(fā)酵生產(chǎn)琥珀酸這一新型無污染“白色”生產(chǎn)技術。然而工藝成本相對較高是微生物發(fā)酵技術推向工業(yè)化應用的難題。為了解決這一難題,越來越多的研究關注于降低發(fā)酵后處理工藝成本(占發(fā)酵總工藝總成本的50％-80%)。
　　發(fā)酵法后處理工藝,即對發(fā)酵液進行分離純化得到有機酸的

2、過程,是目前關于微生物發(fā)酵工藝研究的重點之一,其成本的降低將會加快微生物發(fā)酵法工業(yè)化生產(chǎn)過程的總進展。目前已有大量的研究關注于琥珀酸發(fā)酵產(chǎn)品的分離純化,如化學沉淀、反應萃取、離子交換樹脂、結晶以及電滲析技術。然而,到目前為止還沒有適合工業(yè)大規(guī)模應用的技術。
　　琥珀酸后處理工藝的技術重點是將琥珀酸鹽轉化為琥珀酸。為了解決目前轉化工藝復雜的問題,本文采用雙極膜電滲析技術將琥珀酸鹽轉化成有機酸。雙極膜電滲析技術是一項新興的應用前景廣闊

3、的電膜驅動技術,其特殊的水解離機制可一步將有機酸鹽轉化為有機酸,過程具有回收效率高、運行簡單、無固體廢棄物污染、環(huán)保等優(yōu)勢,特別適合有機酸發(fā)酵過程。
　　鑒于雙極膜電滲析生產(chǎn)琥珀酸的研究甚少。因此本文探討不同的工藝條件及膜堆構型對雙極膜電滲析過程中技術參數(shù)的影響,為其中試及擴大化應用提供一定的理論依據(jù)和基礎數(shù)據(jù),研究內(nèi)容和主要結論如下:
　　(1)由于不同微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生琥珀酸鹽的產(chǎn)量范圍跨度比較大,此外電流作為雙極膜電

4、滲析過程的推動力,直接關系到處理過程的效果及過程的經(jīng)濟性。因此,本文首先采用BP-C-BP兩室式構型,研究不同琥珀酸鈉濃度及電流對雙極膜電滲析過程生產(chǎn)琥珀酸技術參數(shù)的影響。研究結果表明:隨著電流的增加,回收率上升,最高可以回收99%琥珀酸;電流效率下降,但均在50%以上;能耗最低為5.0kWh/kg。進料中琥珀酸濃度的增加,對回收率的影響不大,回收率均在80%以上,電流效率上升,能耗下降。
　　(2)由于離子之間競爭遷移、質子隧道

5、效應、分子擴散、電滲透等副反應的存在,在同等條件下,不同膜堆構型的處理效果不同。因此,實驗考察了三種膜堆構型在琥珀酸鈉轉化為琥珀酸過程中的差異。實驗結果表明:相同條件下,采用不同的構型,電壓、酸濃度、電流效率和能耗的規(guī)律分別為 UBP-A-C-BP>UBP-A-BP>UBP-C-BP, CBP-C-BP>CBP-A-C-BP>CBP-A-BP,?BP-A-C-BP>?BP-C-BP>?BP-A-BP和 EBP-A-BP>EBP-A-C-