双极性膜电渗析技术在酒石酸生产中的应用研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com·58·化学工程2002年第30卷第3期双极性膜电渗析技术在酒石酸生产中的应用研究林涛，余立新(清华大学化工系，北京100084)摘要：实验验证了二室式和三室式双极性膜电渗析法用于从酒石酸盐制备酒石酸过程的可行性。系统研究了制备过程中的电流效率、能耗、产品浓度和纯度等技术指标。结果表明，在酒石酸钠(或钾)的转化率达97％时，电流效率在80％以上。平均电耗为2．31kW·h／kg(二室式)和7．04kW·h／kg(三室式)。关键词：双极性膜；电渗析；酒石酸中图分类号：TQO28．8文献标识码：A文章编号：1005-9954(2002)03-0

2、058-04现在葡萄糖直接发酵法或顺式环氧琥珀酸二钠外，由酒石(主要成份是酒石酸氢钾)生产酒石半生物合成法制备酒石酸的过程中，将发酵液中的酸过程中，也是先将酒石用碳酸钙和氯化钙沉淀为酒石酸钠转化为酒石酸的方法如图1所示。另酒石酸钙，其他后续步骤与图1一致引。Ca(OH)2H20水洗图1酒石酸的钙盐沉淀法生产过程示意图Fig．1Diagramoftheprocessofcalciumsaltdepositmethodfortheproductionoftartaricacid以上提到的钙盐法流程较长、物质消耗较高，由于有两步沉淀过滤过程产品的收率较低。本文探讨了使用双极性膜电渗析法实现酒石

3、酸的生产，㈨使用该法可以直接将酒石酸盐转化为酒石酸，并且HH副产碱液，可有效地提高收率，降低生产成本。酣OH1实验方法¨毫验．．，⋯⋯。酸钠盐本．实验分别采用二室式和三室式电渗析组装方Fjg，2ipl0fbi：‘：b=二=：odi二yiihhbred式进行酒石酸钠及酒石酸钾转化为酒石酸的实验，lectrodialyf0rth0fsodiumtanart。acid其原理分别如图2和图3所示。作者简介：林涛(1978一)，男，清华大学硕士研究生；余立新为联系人。维普资讯http://www.cqvip.com林涛等双极性膜电渗析技术在酒石酸生产中的应用研究在二室式膜器中，在直流电场的作用下，

4、酸室极性膜离解而来的OH一形成KOH，酒石酸根离子中的Na通过阳膜从盐溶液中分离出来，剩下的酒与双极性膜离解而得的H形成酒石酸。石酸根离子与从双极性膜离解出的H结合形成酒实验中使用的双极性膜为BP一1型均相双极性石酸。酒石酸钠在系统中不断循环直到完全转化为膜，阳膜和阴膜为北京万国佳源科技发展有限责任酒石酸。迁移到碱室的钠离子和从双极性膜来的氢公司提供的均相膜。膜尺寸为200ram×100mm，氧根离子结合得到副产的碱液。每张膜有效面积为98cm。1．2检测分析实验过程中用两台pH计监测酸室和碱室中的pH值变化以定性观察转化进度。在不同时刻取酸0de阴室样品，请有专业生产经验的河北长城生物

5、化学工：⋯e程有限公司分析其浓度和纯度。碱室样可由滴定法确定浓度。2结果讨论2．1技术可行性对于7％、15％、20％和30％浓度的酒石酸溶液以二室式双极性膜电渗析进行了一系列的转化实在三室式膜器中，盐室中的K和酒石酸根离验，所得结果如表1所示。子分别通过阳膜和阴膜进人碱室和酸室，K与双表1二室式双极性膜电渗析法处理酒石酸钠的条件及结果Tab．1Someexperimentalconditionsandresultswithtwo—chamberedelectrodialyzerfortheconvemionofsodiumsalt从表1的结果可明显看出二室式双极性膜电渗室，因而整个过程效

6、率很高。析技术用于酒石酸钠转化酒石酸过程是可行的。原表2列出了三室式电渗析实验的若干数据。从料中的酒石酸钠绝大部分(除No．3外都大于表2结果看出，由三室式电渗析制备酒石酸在技术97％)转化为酒石酸，而且在碱室NaOH溶液中没上是可行的。所得的酒石酸纯度大于98％，且在有检测到酒石酸根，这说明酒石酸没有渗漏到碱碱室也未检测到酒石酸根离子。表2三室式双极性膜电渗析法处理酒石酸钠和酒石酸钾的条件及结果Tab．2Someexperimentalconditionsandresultswiththree-chamberedelectrodialyzerfortheconVersionofsodi

7、umsalt维普资讯http://www.cqvip.com·60·化学工程2002年第30卷第3期2．2电流效率电流效率是衡量电渗析过程的一个重要技术指标，它表征了整个过程对电流的有效利用率。电流效率定义为＼71=Q／Q(1)辞其中，为迁移MtoolNa(或K)理论上所需电量，Q=MF，F为法拉第常数(96500C／mo1)；Q为实际电渗析过程中加入的电量，Q=nit，凡为电渗析器中使用的膜对数，本实验中二室式凡=2。三室式凡=1