連續(xù)離子交換在L-乳酸分離中的應(yīng)用.pdf

1、L-乳酸是一種重要的有機(jī)酸，應(yīng)用廣泛，發(fā)展前景極為可觀。研究解決L-乳酸分離中存在的工藝長、成本高、效率低、環(huán)境污染等問題，有著重大的意義。本文針對發(fā)酵液成分復(fù)雜，除雜難度大等問題，采用絮凝工藝預(yù)處理發(fā)酵液，并優(yōu)化其工藝參數(shù)；通過靜態(tài)離子交換和固定床離子交換工藝研究，獲得連續(xù)離子交換工藝的基礎(chǔ)參數(shù)；對連續(xù)離子交換工藝和分區(qū)方案進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，優(yōu)化并確立連續(xù)離子交換的最佳工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)L-乳酸的經(jīng)濟(jì)、高效分離。主要研究結(jié)果如下：
　　

2、(1)通過單因素和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化了絮凝工藝預(yù)處理L-乳酸銨的工藝參數(shù)：硫酸鎂(MgSO4)添加量2‰、氫氧化鈣(Ca(OH)2)添加量5‰、活性炭添加量7‰、絮凝溫度80℃，絮凝時(shí)間40min。在此條件下，殘?zhí)侨コ?0.32%，蛋白質(zhì)去除率90.96%，L-乳酸銨損失率3.22%。
　　(2)通過樹脂初篩實(shí)驗(yàn)，篩選出具有較好分離效果的732樹脂，可在1min內(nèi)迅速完成交換，飽和交換量345.97mg/g；通過解吸劑及其濃度的研

3、究，確立較適解吸劑0.5mol/L H2SO4。
　　(3)通過單因素實(shí)驗(yàn)，確立了靜態(tài)離子交換實(shí)驗(yàn)中影響顯著的因素僅有pH值，且pH值范圍4-5時(shí)獲得較好的離子交換效果；建立L-乳酸銨與732樹脂離子交換的吸附等溫線，擬合方程結(jié)果符合Langmuir類型；考察了流速和高徑比對固定床離子交換工藝的影響，確定較優(yōu)流速為40mL/min，較優(yōu)高徑比7.5:1，穿透時(shí)間21.5min，解吸時(shí)間60min，解吸率可達(dá)96%以上；在此條件下，

4、繪制固定床的吸附曲線和解吸曲線。
　　(4)以靜態(tài)和固定床離子交換實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，初步設(shè)計(jì)連續(xù)離子交換中試分離L-乳酸的工藝流程和分區(qū)方案，考察各分區(qū)流速變化對連續(xù)離子交換工藝的影響，確定交換區(qū)(1-6#)、交換后水洗區(qū)(18-20#)、再生區(qū)(12-17#)、再生后水洗區(qū)(9-11#)和產(chǎn)品頂水區(qū)(7-8#)的較適進(jìn)料流速分別為40、40、140、35和20mL/min，且各出口濃度呈周期性穩(wěn)定變化。
　　(5)對連續(xù)離子交換