衣康酸提取工艺的优化研究

第18卷第2期2003年6月

天津轻工业学院学报

JOU RN AL O F T IA NJIN U NI VERSIT Y OF L IGHT IN DU ST RY

V ol.18 N o.2Jun. 2003

衣康酸提取工艺的优化研究

林 立,张恺瑞,刘武宏

(天津科技大学材料科学与化学工程学院天津300222)

摘 要:采用732和D30l 树脂对发酵液提取过程中的一次母液进行分离提纯。通过动态实验研究了对一次母液的分离效果,732强酸性树脂对镁离子杂质去除率达96%以上,D301弱碱性树脂几乎可以把一次母液中阴离子杂质除尽,而衣康酸的损失量小于1%。关键词:阳离子交换树脂;阴离子交换树脂;衣康酸;分离

中图分类号:T Q 225.15 文献标识码:A 文章编号:1001 456X (2003)02 0020 03

OPTIMIZES ON EXTRACTION TEC HNOLOGY IN ITAC ONIC AC ID FERMENTATION BROTH

LIN Li,ZHANG Kai kui,LIU Wu hong

(College of material science and chem ical engineering,T ianjin University of Sci ence and Technology,Tianjin 300222,China)

Abstract:T he met hod of separation from Itaconic acid fermentation bro th by ion exchangeresins was studied.Some main technolog y conditions were tested and discussed by ex periment of dynamic state.Rate of eliminating cation impur ity of 732strong acid exchange resin can reach 96%.D301weak basic ex chang e resin eliminated most anion foreign matter.T he loss of Itaconic acid is less 1%.

Keywords:Cation ex change r esins;Anion ex chang e r esins;Itaconic acid;Separation

衣康酸是聚合物生产中的一种重要中间体,其发展前景极其广阔,从玉米淀粉发酵液分离提取衣康酸是衣康酸生产技术开发的重要内容之一。衣康酸是较易结晶的一种有机酸,浓缩结晶法提取工艺是最常用的。我国生产企业基本上使用该工艺提取衣康酸。该

工艺的主要优点是设备简单、操作方便、提取成本低,但是由于发酵水平、质量的差异,必须根据具体情况采用不同的提取方法。对于含杂质较多的发酵液,仅采用浓缩结晶法易出现不合格产品,且造成衣康酸回收

率无法提高,而用离子交换来完成的分离较单纯的结晶蒸发有更理想的效果[1]。本文对现今国内普遍采用的浓缩结晶法结合了离子交换法来提纯衣康酸,从而优化了提取的工艺流程。

1 结晶工艺

(1)直接浓缩结晶的简单工艺流程如图1。

图1 直接浓缩结晶的简单工艺流程

收稿日期:2002 10 16

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作者简介:林 立(1977-),女,四川成都人,硕士研究生。

此工艺的弊端在于,二次结晶后所得的二次母液中所含杂酸和杂质阳离子太多,无法进行再提取而排放,造成收率降低和环境的污染。且在流程中,各个结晶过程中所得的晶体所含杂酸根离子太多,造成洗涤的困难,同时增加了蒸发器的负荷,增加了动力消耗,使提取工艺的费用大,衣康酸的生产成本高。

对这一工艺流程中各阶段提取母液的成分进行分析见表1。

从表1可以看出,在发酵液中,杂酸和镁离子含量都很小,并不影响一次结晶。而在一次母液中,杂酸和镁离子含量大,使得二次结晶的晶体中所含杂质的量超标,所含的镁离子杂质在蒸发过程中容易结垢,给蒸发器的清洁工作造成了困难。且由此所得的二次母液

中杂酸量超过了衣康酸的含量,使结晶时产生的硫酸镁晶体影响了衣康酸的结晶,二次母液无法进一步结晶而只能排放,造成环境污染和衣康酸的浪费。因此从一次母液开始进行处理,先通过强酸性阳树脂除去阳离子杂质,再通过弱碱性阴树脂除去大部分杂酸根。

表1 直接浓缩结晶各阶段母液中各成分的含量

母 液总酸含量/mol L -1

衣康酸含量/mol L -1镁离子含量/mol L -1发酵液0.950.930.02一次母液 1.45 1.360.15二次母液

4.08

1.41

0.31

(2)改进后直接浓缩结晶的工艺流程如图2

。

图2 改进后直接浓缩结晶工艺

2 材料和方法

2.1 药品和试剂

各阶段母液由某工厂提供。使用的离子交换树脂为732、D301。其余试剂均为化学纯。

2.2 动态柱吸附法对一次母液中杂质去除能力的实验

732强酸性树脂柱( 24mm 900mm )除阳离子杂质。

D301弱碱性树脂柱( 32mm 900m m)除杂酸根。

2.3 Cl -、Mg 2+、SO 42-和衣康酸的测定

用美国产Cary50型紫外!可见光分光光度计测定氯根和硫酸根。用EDTA 标定镁离子含量。用标准Na0H 滴定总酸含量。用修正碘量法[2]测定衣康酸含量。

3 结果与讨论

3.1 去除阳离子杂质的效果

732树脂在25∀下对一次母液中阳离子动态交

换曲线的测定结果见图3

。

图3 732树脂去除阳离子曲线

图3可见流出液体积为1.1L 时,液体中镁离子浓度开始增加。经测定除去阳离子杂质后总酸度为1.75mol/L,衣康酸的含量为1.34mol/L 。即杂质阳离子被氢离子取代,增大了一次母液的酸度。M g 2+去除率为96%以上。使用732树脂就可以满足要求,此树脂的工作交换容量为1mol/L 。3.2 D 301弱碱性树脂去除杂酸的效果

根据后继浓缩结晶和成品质量的要求,应在离子交换工序把无机阴离子SO 42-、Cl -降低到规定指标,故选择阴离子交换树脂。衣康酸分子能呈几种阴离子状态同时在树脂上交换造成最终产品的损失。因此,

21 2003年6月 林 立,等:衣康酸提取工艺的优化研究