电渗析法脱除多元醇溶液中有机酸盐工艺研究.pdf

天津大学
硕士学位论文
电渗析法脱除多元醇溶液中有机酸盐工艺的研究
姓名:薄德臣
申请学位级别:硕士
专业:化学工程
指导教师:李凭力
20070601
摘要关键词:玉米经生物发酵、加氢催化裂解可以制取多元醇溶液,产品液中含有一定量的有机酸盐和无机盐/,采用反应萃取和渗透汽化等方法分离多元醇产品在实际大规模生产中面临诸多问题,而采用传统精馏方法进行后处理时,多元醇溶液中存在的一定量有机酸盐和无机盐使得过程能耗过高、产品损失过大,阻碍了工业化生产的进行。电渗析技术是在离子交换基础上发展起来的一种高效膜分离技术,也是选择性分离电解质离子的有效方法之一,由于具有能耗低、操作简便、无环境污染等优点而日益受到重视,应用领域也在不断拓宽。本文研究了电渗析法脱除多元醇溶液中有机酸盐的可行性。发现,采用电渗析法脱除约%的有机酸盐后可以显著降低发酵法生产多元醇的后处理能耗及产品损失,具有工业可行性。电渗析实验研究表明,极室溶液导电性能过低,易造成极室极化,;三种离子交换膜对比实验表明:专用膜综合性能明显优于普通膜和均相膜,采用专用膜可以在控制浓淡室溶液体积比为,在脱盐的同时达到浓室盐溶液浓缩的目的,且对脱盐性能影响不大,当浓淡室流速比为时,多元醇损失率降到ィ伊魉僭谑笛榉段谘≡.玪/R耍ざ缘缪越高,能耗越高,在实验范围内膜对电压选择为宣。选择/僮髁魉和ざ缘缪梗嘣4既芤捍锏ネ蜒温仕枘芎奈。模拟扩散实验表明,均相膜多元醇产品损失主要来自于浓差扩散,普通膜和化工分离专用膜多元醇损失则由于浓差扩散和漏渗,在控制与电渗析实验相同的条件下,浓淡室流速比为,
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黼期:沙阭⋯期:刁年多月笕导师签名:李彳黝学位论文作者签名:螽德,臣签字日期:学位论文作者签名:蒿翟砉。艮独创性声明学位论文版权使用授权书或撰写过的研究成果,也不包含为获得蠢鲞盘堂或其他教育机构的学位或证动月/艿日本学位论文作者完全了解鑫叠盘茔有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨壅叁堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我~同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得作了明确的说明并表示了谢意。
刖现代生物技术是以现代生命科学为基础,结合先进的工程技术手段和其它基础学科的科学原理,按照预先的设计改造生物体后,加工生物原料,为人类生产出所需产品或达到某种目的的一种技术;主要包括发酵工程、基因工程、细胞工程、蛋白质工程、酶工程等五大工程技术,就其研发过程可分为上游过程和下游过程两部分。上游过程的任务是构建能够表达目标产品的生物反应体系如工程菌等及产品的规模培养;而下游过程主要围绕目标产品的分离纯化过程展开【俊基因重组和细胞融合等技术的出现很大程度上促进了生物技术上游过程的研究和发展,相比之下,以分离纯化为目的的下游过程进展则较为缓慢。通常,生物分离的主要难点在于混合物体系中目标组分的浓度过低且易于变性失活。而对于发酵过程而言,现代生物技术着重完成了从基因工程改造到现代发酵工程生产蛋白这一过程,却忽视了一个重要的问题。那就是,发酵完成后得到的发酵液实际上是一个混合体系,除了含有表达的目的产物以外,还有残余的培养基、细菌代谢过程中产生的各种杂质和微生物的菌体等大量杂质。为了获得发酵产品必须进行分离和纯化的下游处理工作。目前,下游处理已成为整个发酵生产过程的瓶颈问题。据统计,下游处理的费用往往占到了整个产品成本的%左右【。因此,发酵产品的下游处理已引起越来越多研究者的重视,这一领域的研究工作及实际应用也已逐步形成了一个新的技术领域,也就是所谓的产品后处理工程。而对于一个具体的生物技术而言,开发新型的或利用传统的分离技术有效、经济、环保的解决生物产品的分离纯化问题已成为当前发展生物产业的关键。膜分离技术是一门新兴的高科技技术。继电渗析和反渗透之后,超滤、纳滤、渗析、气体分离、渗透汽化、液膜等多种膜过程和膜技术相继工业化,并迅速在各个领域得到广泛应用;徼滤工业也进入了一个新的发展阶段;膜分离技术和传统分离技术的结合又派生出诸如膜蒸馏、膜萃取、膜吸收、膜色谱、膜亲和、膜反应器和膜控制释放等许多新型膜过程和膜技术。膜分离作为一门新型的分离技术,具有设备简单、常温操作、无