不同双极膜和离子交换膜电渗析提取琥珀酸的性能对比.pdf

第34卷 第 2期 膜 科 学 与 技 术 VoL34 No．2 2014年 4月 M=EMBRANESCIENCEAND TECHN0L()GY Apr．2014 不同双极膜和离子交换膜电渗析 提取琥珀酸的性能对比 付丽丽 ，王玉红 ，高学理 (1．中国海洋大学 海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室，青岛 266100； 2．国家海洋标准计量中心，天津 300112) 摘要：琥珀酸作为一种重要的C 平台化合物，可以直接用于表面活性剂、离子螯合剂等化学 产品的制备，其 30多种衍生物具有更广阔的应用领域．鉴于双极膜电渗析能成功将琥珀酸钠 转换成琥珀酸，对比研究了两种双极膜及两种离子交换膜提取琥珀酸的差异．研究结果表 明， 使用双极膜 BPM-2时，琥珀酸回收率在 90 以上，能耗在 4kW ·h／kg以下，电流效率大于 8O ．此外，两种离子交换膜相比较，性能上没有太大差别． 关键词：琥珀酸；双极膜 ；离子交换膜；电渗析 中图分类号：TQ028．8 文献标志码 ：A 文章编号：1007—8924(2014)02—0090—05 作为重要的有机合成原料、中间产物和化学品， 过程的经济性．因此，在研究双极膜电渗析过程中， 琥珀酸近年来在医药、染料、香料、油漆、食品和塑料 最关键的是选择合适的双极膜和离子交换膜．国外 等领域的需求量 日益增加_l1]．目前国际市场上琥珀 双极膜发展较早，从 1995年以后就有双极膜电渗析 酸的直接应用的年需求量超过 15万 t，表面活性剂 工厂的筹建，并且其化学性质稳定、电阻低 ，不足之 是其最大应用领域．然而，真正的市场价值在于其 处就是价格昂贵．国内双极膜制备相对较晚，目前已 3O多种衍生物的大规模工业原料的应用，例如：1，4 有公司在规模化生产．离子交换膜材料分为异相离 一 丁二醇(BDo)、四氢呋喃、己二酸、丁二内酯等． 子交换膜和均相离子交换膜，两者的区别也有大量 在过去的几十年，随着发酵技术的发展，发酵法 的文献报道_7]．首先用于商业用途的是异相离子 生产琥珀酸的过程中，可采用可再生资源代替不可 交换膜，但随着均相离子交换膜节能、低耗、高效等 再生资源生产琥珀酸，并具有绿色环保，低碳经济的 特点的凸显，均相离子交换膜在膜分离技术领域中 特点，因此，生物发酵生产琥珀得到更为广泛的研 占有重要的地位[1O,l1]． 究E24~．在发酵法生产琥珀酸的过程中，需要不断地 为了双极膜电渗析处理琥珀酸发酵液做更进一 加入碱性化合物 (如 NaOH)调节发酵罐的pH，以 步的研究，本论文对比研究了两种双极膜、两种离子 适应菌种的生长环境，发酵完成直接得到的产品是 交换膜在琥珀酸后处理过程 中的特性参数，为其产 琥珀酸盐．因此，需要对发酵液进行后处理．之前的 业化应用提供一定的理论依据． 研究表明[5]，双极膜电渗析可以直接将琥珀酸盐转 1 试验部分 化为琥珀酸，简化了后处理工艺，减少废弃物的 排放． 1．1 试剂与膜材料 双极膜和离子交换膜，是双极膜 电渗析过程中 本试验用异相阴离子交换膜AEM-1、异相阳离 的核心部分一【，其性能的优劣直接影响产品的纯度、 子 交换膜CEM一1、均相阴离子交换膜AEM一2、均相 收稿 日期：2013—05—29；修改稿收到 日期：2013—08—12 基金项 目：国家 863项 目(2012AA03A608) 第一作者简介 ：付~ (1986一)，