[發(fā)明專利]異相離子交換膜用于1,3－丙二醇發(fā)酵液的電滲析脫鹽工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810056626.9
• 申請(qǐng)日: 2008-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN101298409A
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷躍永;羅吉安;楊德華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南海納百川生物工程有限公司
• 主分類號(hào): C07C31/20
• 分類號(hào): C07C31/20;C07C29/76;C02F1/469;B01D61/42;C12M3/00;C02F103/32
• 代理公司: 北京華誼知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電滲析脫鹽技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種異相離子交換膜用于1，3-丙二醇發(fā)酵液的電滲析脫鹽工藝。

背景技術(shù)

1，3-丙二醇是許多合成反應(yīng)的重要原料，特別是作為生產(chǎn)聚酯PTT(聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)和聚氨酯的單體。與化學(xué)法合成相比，發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-丙二醇的優(yōu)點(diǎn)是選擇性高，操作條件溫和，原料是可再生等，近年來已成為國內(nèi)外研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。在微生物發(fā)酵生產(chǎn)1，3-丙二醇的過程中碳源過剩，細(xì)菌的溢流機(jī)制使得大量的有機(jī)酸伴隨著1，3-丙二醇同時(shí)合成。有機(jī)酸的積累將導(dǎo)致發(fā)酵液的pH值降低，此外有機(jī)酸的積累對(duì)菌體生長有強(qiáng)烈的抑制作用，導(dǎo)致1，3-丙二醇產(chǎn)率過低。為了減少有機(jī)酸對(duì)于發(fā)酵的影響，保證菌體正常生長，在1，3-丙二醇發(fā)酵過程中，利用NaOH將發(fā)酵液的pH值調(diào)控在7左右，使各種有機(jī)酸以鹽的形式存在于發(fā)酵液中。這樣使得發(fā)酵得到的1，3-丙二醇產(chǎn)品液中存在較大量的有機(jī)酸鹽和無機(jī)酸鹽，其電導(dǎo)率可達(dá)20000μS/cm。采用常規(guī)的發(fā)酵后提取精制工藝時(shí)，大量鹽的存在會(huì)導(dǎo)致真空蒸餾溫度不斷上升、能耗增大；隨著鹽以固體形式析出將部分1，3-丙二醇包裹在其中，引起20％以上的產(chǎn)品損失率；同時(shí)嚴(yán)重影響1，3-丙二醇的濃縮率。因此有效的脫除1，3-丙二醇中存在的大量的有機(jī)酸鹽和無機(jī)酸鹽，是1，3-丙二醇產(chǎn)品提取精制的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于1，3-丙二醇的工業(yè)放大非常關(guān)鍵。

電滲析技術(shù)是分離電解質(zhì)與非電解質(zhì)的有效方法之一，在海水淡化、淡水純化等方面應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，通常電滲析法用于發(fā)酵液，主要是脫除作為主產(chǎn)物的有機(jī)酸或有機(jī)酸鹽，例如發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸過程中通過電滲析技術(shù)將乳酸與發(fā)酵液中其它物質(zhì)分開(李學(xué)梅等.發(fā)酵液中乳酸的電滲析法分離.高校化學(xué)工程學(xué)報(bào)，1998，12(23)：231-235)、發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸過程中通過電滲析技術(shù)將乳酸鈉轉(zhuǎn)化為乳酸(L.Madzingaidzo等.Process?development?and?optimization?of?lactic?acid?purification?using?electrodialysis.Journalof?Biotechnology，2002，96：223-239)等。在電滲析法用于發(fā)酵液的工藝操作中，針對(duì)不同的操作對(duì)象，其工藝條件和操作參數(shù)菌有較大差異，在1，3-丙二醇發(fā)酵液的脫鹽工藝，用電滲析法將鹽作為副產(chǎn)物從發(fā)酵液中脫除。離子交換膜按膜體結(jié)構(gòu)主要分為異相離子交換膜和均相膜。均相離子交換膜是在高分子基膜上直接接上活性基團(tuán)，或用含活性基團(tuán)的高分子樹脂的溶液直接制得，其活性基團(tuán)分布均勻，膜的整體結(jié)構(gòu)均一，電化學(xué)性能好，但價(jià)格較高，而異相離子交換膜稱非均相離子交換膜，是直接用磨細(xì)的離子交換樹脂(250目)，加入粘合劑制成。其中含有離子交換活性基團(tuán)的部分與形成膜狀結(jié)構(gòu)的部分有不同的化學(xué)組成，活性基團(tuán)分布不均勻，膜電阻較大，選擇透過性較低。這種膜工藝成熟，價(jià)格較低。

目前國內(nèi)外除本研究機(jī)構(gòu)有采用均相離子交換膜用于1，3-丙二醇發(fā)酵液的電滲析法脫鹽工藝外(王曉琳，龔燕，唐宇，劉德華.電滲析用于1，3-丙二醇發(fā)酵液的脫鹽工藝[P].中國專利：03104871.4.2003-02-21)，國內(nèi)外尚沒有異相離子交換膜用于1，3-丙二醇發(fā)酵液的電滲析脫鹽工藝的研究。目前異相離子交換膜的價(jià)格只有均相離子交換膜的1/5左右，采用異相離子交換膜具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種異相離子交換膜用于1，3-丙二醇發(fā)酵液的電滲析脫鹽工藝，針對(duì)1，3-丙二醇發(fā)酵液的特點(diǎn)，提出了異相離子交換膜用于1，3-丙二醇發(fā)酵液的電滲析脫鹽工藝，該方法能夠有效的脫除1，3-丙二醇發(fā)酵液中的有機(jī)鹽和無機(jī)鹽，能夠提高產(chǎn)品的收率，顯著降低電滲析的成本，從而降低1，3-丙二醇生產(chǎn)成本。

本發(fā)明含有以下步驟(附圖1)：

1、測(cè)定1，3-丙二醇發(fā)酵液中1，3-丙二醇、乙酸，乳酸和丁二酸的含量；

2、在淡室罐(6)中裝入待處理的1，3-丙二醇發(fā)酵液，在濃室罐(5)中裝入鹽溶液，陽極室和陰極室共用極室罐(4)，在其中裝入硫酸鈉溶液作為極室液。

3、開啟控制上述濃室罐5的泵8A，控制上述淡室罐6的泵8D，控制上述陽極室的泵8C和陰極室的泵8B，使上述鹽溶液、1，3-丙二醇發(fā)酵液、硫酸鈉溶液在電滲析器中循環(huán)；通過調(diào)節(jié)流量計(jì)9A控制上述鹽溶液的流速，通過調(diào)節(jié)流量計(jì)9D控制上述1，3-丙二醇發(fā)酵液的流速；通過調(diào)節(jié)流量計(jì)9B和9C控制上述硫酸鈉溶液在陰極和陽極的流速。