中空纖維支撐液膜萃取頭孢氨芐過程的傳質研究.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研究質研究MassTransferStudyontheExtractionofCephalexinbyHollowFiberSupptedLiquidMembrane學科專業(yè)：制藥工程研究生：申龍指導教師：高瑞昶副教授企業(yè)導師：劉桂同高級工程師天津大學化工學院二零一四年五月摘要頭孢氨芐是廣泛應用的頭孢菌素類廣譜抗菌藥，主要生產方法有化學合成法與酶法。其中酶法以其無

2、毒、能耗低、溶劑使用量小且更加環(huán)保的特點受到許多學者的重視。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，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，近年來得到廣泛應用。本文針對中空纖維支撐液膜萃取頭孢氨芐的傳質過程進行了研究。實驗部分，萃取體系選用Aliquat336為載體，IsoparL為有機相，氯化鉀溶液為反萃相，并將反萃相分散至殼程有機相中。建立了過程的總傳質系數模型，利

3、用實驗結果對模型進行了求解，得到了各傳質系數的值。同時對液膜制備過程進行了考察，確定了最佳的膜浸泡時間。以實驗為基礎，采用計算流體力學（CFD）對頭孢萃取過程進行了模擬。根據Happel自由表面模型假設，以單根膜絲為研究對象，建立了二維軸對稱模型，使用有限元法（FEM）結合自適應網格技術求解了連續(xù)性方程和動量方程，得到了頭孢在組件內的濃度分布情況以及殼程的速度分布。模型結果與實驗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

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