中空纖維支撐液膜萃取頭孢氨芐過程的傳質(zhì)研究.pdf

1、中空纖維支撐液膜萃取頭孢氨芐中空纖維支撐液膜萃取頭孢氨芐過程過程的傳的傳質(zhì)研究質(zhì)研究MassTransferStudyontheExtractionofCephalexinbyHollowFiberSupptedLiquidMembrane學(xué)科專業(yè)：制藥工程研究生：申龍指導(dǎo)教師：高瑞昶副教授企業(yè)導(dǎo)師：劉桂同高級(jí)工程師天津大學(xué)化工學(xué)院二零一四年五月摘要頭孢氨芐是廣泛應(yīng)用的頭孢菌素類廣譜抗菌藥，主要生產(chǎn)方法有化學(xué)合成法與酶法。其中酶法以其無

2、毒、能耗低、溶劑使用量小且更加環(huán)保的特點(diǎn)受到許多學(xué)者的重視。然而發(fā)酵液中的頭孢濃度很低，給分離純化來帶了許多困難。相比傳統(tǒng)萃取技術(shù)，支撐液膜法作為一種新型的分離方法，具有高分離效率、低能耗、低操作成本的優(yōu)勢(shì)，近年來得到廣泛應(yīng)用。本文針對(duì)中空纖維支撐液膜萃取頭孢氨芐的傳質(zhì)過程進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)部分，萃取體系選用Aliquat336為載體，IsoparL為有機(jī)相，氯化鉀溶液為反萃相，并將反萃相分散至殼程有機(jī)相中。建立了過程的總傳質(zhì)系數(shù)模型，利

3、用實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行了求解，得到了各傳質(zhì)系數(shù)的值。同時(shí)對(duì)液膜制備過程進(jìn)行了考察，確定了最佳的膜浸泡時(shí)間。以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）對(duì)頭孢萃取過程進(jìn)行了模擬。根據(jù)Happel自由表面模型假設(shè)，以單根膜絲為研究對(duì)象，建立了二維軸對(duì)稱模型，使用有限元法（FEM）結(jié)合自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)求解了連續(xù)性方程和動(dòng)量方程，得到了頭孢在組件內(nèi)的濃度分布情況以及殼程的速度分布。模型結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值具有較好的一致性。借助模型，分別考察了萃取過程的操作參數(shù)

4、與膜組件參數(shù)的影響。模擬結(jié)果表明：低的頭孢進(jìn)料濃度有助于管程的傳質(zhì)；載體Aliquat336濃度的增加能夠提高萃取率，但濃度過高對(duì)反應(yīng)不利；殼程的速度分布呈拋物線型，在入口處經(jīng)歷了短暫的發(fā)展段；組件的壓降很小，可予以忽略；管程與殼程的流量對(duì)萃取過程的影響相反，管程低流量可增加溶質(zhì)的停留時(shí)間，殼程高流量可減小殼程阻力，共同促進(jìn)頭孢的傳質(zhì)；在同一膜組件中，膜的內(nèi)徑、孔隙率與裝填密度的比值的增加對(duì)過程的萃取率有一定的提升作用，但膜厚度的影響相