?；撬嵘a(chǎn)中粗品母液的電滲析分離工藝

任　舉，王建峰

（江蘇遠(yuǎn)洋藥業(yè)股份有限公司，江蘇蘇州215531）

?；撬嵘a(chǎn)中粗品母液的電滲析分離工藝

任舉，王建峰

（江蘇遠(yuǎn)洋藥業(yè)股份有限公司，江蘇蘇州215531）

通過(guò)對(duì)?；撬岽制纺敢哼M(jìn)行預(yù)處理，改變?；撬岽制纺敢簼舛?、電滲析器的電極板電壓以及試驗(yàn)前濃水罐自來(lái)水量三個(gè)變量來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)分離時(shí)間越長(zhǎng)，牛磺酸的回收率越為下降，可采用加大電極板電壓來(lái)提高?；撬峄厥章?；若增加濃水罐自來(lái)水量和加水稀釋粗品母液也會(huì)縮短分離時(shí)間，提高牛磺酸回收率，但同時(shí)增加水的處理量。

?；撬?；預(yù)處理；電滲析器；分離工藝

牛磺酸（Taurine）又稱(chēng)牛膽酸，化學(xué)名為2－氨基乙磺酸，是人體內(nèi)存在的一種具有多種生理功能的含硫非蛋白質(zhì)氨基酸，是人體內(nèi)最重要的氨基酸之一。牛磺酸具有極其重要的生理功能，不僅參與維持正常機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，而且對(duì)中樞神經(jīng)、心血管、消化、泌尿、免疫、內(nèi)分泌、生殖等系統(tǒng)生理功能的正常發(fā)揮具有重要的調(diào)節(jié)作用，幾乎所有正常生理功能的維持和調(diào)節(jié)都需要?；撬岬膮⑴c[1]。?；撬嵩趪?guó)外大量用作營(yíng)養(yǎng)保健品和食品添加劑，隨著世界化工產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移，我國(guó)已成為全球主要的?；撬嵘a(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，2010年的出口量超過(guò)4萬(wàn)噸。我國(guó)?；撬?0%出口歐美和東南亞，出口量逐年增加。

?；撬岙a(chǎn)業(yè)鏈正在迅速發(fā)展，下游深加工產(chǎn)業(yè)使牛磺酸的需求量日益增大，含有?；撬岬墓δ茱嬃?、能量飲料深受人們尤其是從事健美運(yùn)動(dòng)人士的歡迎，含有?；撬岬募t牛飲料2009年全球銷(xiāo)售接近30億罐[2]。因而研究?；撬岬墓に嚫倪M(jìn)對(duì)行業(yè)發(fā)展有著重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

牛磺酸自發(fā)現(xiàn)以來(lái)，人們就在不斷地探索其人工合成途徑。至今，有關(guān)牛磺酸的合成方法報(bào)道文獻(xiàn)也較多。目前我國(guó)工業(yè)化?；撬嵘a(chǎn)方法主要有乙醇胺法和環(huán)氧乙烷法，且兩種工藝有一共同點(diǎn)：生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的母液中都含有無(wú)機(jī)鹽和?；撬帷１疚囊砸掖及贩ń?jīng)酯化磺化合成?；撬釣槔?，研究的?；撬岽制纺敢褐校∟H4）2SO3與（NH4）2SO4總含量為40%左右，而?；撬岷繛?%左右。國(guó)內(nèi)廠家現(xiàn)有工藝是采用濃縮后趁熱抽濾去鹽，由于（NH4）2SO3與（NH4）2SO4極易粘結(jié)，因而牛磺酸和無(wú)機(jī)鹽的分離難以達(dá)到理想的效果，導(dǎo)致?；撬釆A帶于無(wú)機(jī)鹽中,直接影響?；撬岬氖章?整個(gè)過(guò)程中消耗大量蒸汽，因而此法生產(chǎn)成本高。其它分離方法主要有大孔吸附樹(shù)脂法[3-4]、離子交換樹(shù)脂脫鹽法[5-6]、離子膜電滲析脫鹽法[7-8]、結(jié)晶法及溶劑浸取法。大孔吸附樹(shù)脂法與離子交換樹(shù)脂脫鹽法，對(duì)?；撬岢}雖然有一定的效果，但是這兩種方法都經(jīng)常需要大量酸堿進(jìn)行再生，環(huán)境污染較為嚴(yán)重；結(jié)晶法用作?；撬岽制纺敢鹤饔煤苄?；溶劑法牛磺酸體系中引入其它物質(zhì)，帶來(lái)二次分離的麻煩，所以不適合工業(yè)化生產(chǎn)的應(yīng)用。

電滲析是利用半透膜的選擇透過(guò)性來(lái)分離不同溶質(zhì)粒子（如離子）的方法。在直流電場(chǎng)作用下進(jìn)行滲析時(shí)，溶液中的帶電陰離子和陽(yáng)離子分別通過(guò)陽(yáng)膜與陰膜而遷移的現(xiàn)象稱(chēng)為電滲析。由于?；撬嵩趐H為5.7左右時(shí)是它的等電點(diǎn)，這時(shí)正好是兩性基本不導(dǎo)電物質(zhì)，所以利用電滲析法對(duì)?；撬崤c無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行分離，從理論上來(lái)講是可行的。

本文擬通過(guò)先對(duì)?；撬岽制纺敢哼M(jìn)行預(yù)處理，然后通過(guò)自制電滲析器對(duì)牛磺酸粗品母液中?；撬崤c無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行分離，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證工業(yè)化的可行性。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑與儀器

電滲析器（自制）；1000mL布氏漏斗（江蘇永華精細(xì)化學(xué)品有限公司）；5000mL濾瓶（江蘇永華精細(xì)化學(xué)品有限公司）；12.5cm中速濾紙（遼寧省撫順民政濾紙廠）；SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵（上海丞明儀器設(shè)備有限公司）；雷磁PHS-3C pH計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；FG3-B電導(dǎo)率儀（梅特勒-托利多（上海）有限公司）。

1.2電滲析的實(shí)驗(yàn)原理及條件

1.2.1電滲析脫鹽的原理

圖1　牛磺酸粗品母液電滲析脫鹽原理圖

電滲析器是利用電滲析現(xiàn)象，使?；撬岽制纺敢弘娊赓|(zhì)硫酸銨與亞硫酸銨在電滲析器的隔室中發(fā)生離子遷移，?；撬岽制纺敢褐嘘庩?yáng)離子分別通過(guò)陰陽(yáng)離子交換膜而達(dá)到淡化和濃縮的目的。當(dāng)牛磺酸粗品母液含有硫酸銨與亞硫酸銨水溶液時(shí)，通過(guò)裝有陰陽(yáng)離子交換膜、濃淡水隔板交錯(cuò)排列而構(gòu)成的電滲析器隔室時(shí)，在直流電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生離子遷移，陰離子亞硫酸根離子與硫酸根離子往陽(yáng)極方向遷移，陽(yáng)離子銨根離子往陰極方向遷移，如圖1?；撬岽制纺敢弘姖B析脫鹽原理圖所示。由于離子交換膜具有選擇透過(guò)性，陰離子交換膜只能讓陰離子通過(guò)，陽(yáng)離子交換膜只能讓陽(yáng)離子通過(guò)，因此，淡化隔室中的陽(yáng)離子向陰極方向遷移，透過(guò)陽(yáng)膜進(jìn)入濃縮隔室，淡化隔室中的陰離子向陽(yáng)極方向遷移，透過(guò)陰膜進(jìn)入濃縮隔室。而在濃縮隔室中的陰陽(yáng)離子，也同樣在直流電場(chǎng)的作用下，分別向陰極和陽(yáng)極方向遷移，但由于受到隔室兩側(cè)陰陽(yáng)離子交換膜的阻擋，使硫酸銨與亞硫酸銨仍留在濃縮室中，這樣，濃縮室中的含量逐漸升高，而淡化隔室中的含鹽量逐漸降低，同時(shí)由于?；撬釋?dǎo)電率很小，基本都在淡室。電滲析器是由多層濃縮隔室和淡化隔室交替組成的，其中一半是淡化隔室，另一半是濃縮隔室，通過(guò)隔板邊緣特設(shè)的孔道，分別將各濃淡隔室的水流匯集成濃水和淡水系統(tǒng)。

1.2.2?；撬岽制纺敢弘姖B析試驗(yàn)前的預(yù)處理

田光居“上館”三月，在了解太子丹意圖及其門(mén)客的才能之后，以“欲為太子良謀，則太子不能；欲奮筋力，則臣不能”的兩難，向太子推薦了“神勇之人”荊軻。事后，卻因太子送別之時(shí)的一句叮囑“此國(guó)事，愿勿泄之”而在荊軻面前“吞舌而死”，既以保全“不為人所疑”之節(jié)操，亦借此激勵(lì)荊軻。

（1）調(diào)節(jié)pH至?；撬岬牡入婞c(diǎn)

工業(yè)?；撬岬拇制纺敢?0L測(cè)pH為5.5，加微量硫酸調(diào)至?；撬岬牡入婞c(diǎn)pH為5.7。

（2）?；撬岬拇制纺敢壕?xì)過(guò)濾

將10L?；撬岬拇制纺敢壕徛尤霂ж?fù)壓的濾瓶上方的1000mL布氏漏斗中，常溫下進(jìn)行精細(xì)過(guò)濾。

1.2.3電滲析極水的配制

用無(wú)水硫酸鈉配制5kg 2%的硫酸鈉水溶液作為冷卻和保護(hù)電極板的極水。

1.3實(shí)驗(yàn)步驟

（1）對(duì)?；撬岬拇制纺敢簷z測(cè)，測(cè)得母液中硫酸銨與亞硫酸銨總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為41.8%，?；撬岷繛?.3%。測(cè)得原水電導(dǎo)率為899ms/cm，之后將?；撬岬拇制纺敢杭尤胫岭姖B析品的原水罐中，濃水罐加入自來(lái)水，極水罐加入5L2%的硫酸鈉水溶液。

（2）依次開(kāi)啟極水泵、原水泵和濃水泵，之后調(diào)整極水泵、原水泵和濃水泵的流量分別為200L/h、500L/h和500L/h。

（3）待流速穩(wěn)定后，開(kāi)啟電極電源啟動(dòng)按鈕，緩慢調(diào)整電壓規(guī)定值，然后記錄試驗(yàn)中濃水量、原水量、原水的電導(dǎo)率（ms/cm）、濃水的電導(dǎo)率（ms/cm）與脫鹽時(shí)間（h），待原水罐內(nèi)的導(dǎo)電率降至0.5ms/cm以內(nèi)，關(guān)閉電滲析器，檢測(cè)原水中?；撬岷恳约皾馑牧蛩徜@與亞硫酸銨總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2　結(jié)果與討論

通過(guò)改變?；撬岽制纺敢簼舛?、電滲析器的電極板電壓以及試驗(yàn)前濃水罐自來(lái)水量三個(gè)變量來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，考查對(duì)?；撬峄厥章室约胺蛛x時(shí)間的影響。

（1）在?；撬岽制纺敢?kg、硫酸銨與亞硫酸銨總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為41.8%（?；撬岷繛?.3%）及電滲析器的電極板電壓25V不變的條件下，考查實(shí)驗(yàn)前濃水罐自來(lái)水量的不同對(duì)?；撬峄厥章室约胺蛛x時(shí)間的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　自來(lái)水量對(duì)分離的影響

（2）在實(shí)驗(yàn)前濃水罐自來(lái)水量5kg與電滲析器的電極板電壓25V不變的條件下，考查5kg牛磺酸粗品母液通過(guò)加自來(lái)水調(diào)節(jié)不同的濃度對(duì)?；撬峄厥章室约胺蛛x時(shí)間的影響，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　實(shí)驗(yàn)前?；撬岽制纺敢簼舛葘?duì)分離的影響

（3）在?；撬岽制纺敢?kg，硫酸銨與亞硫酸銨總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為41.8%（牛磺酸含量為5.3%）及實(shí)驗(yàn)前濃水罐自來(lái)水量5kg不變的條件下，考查電滲析器的電極板電壓對(duì)?；撬峄厥章室约胺蛛x時(shí)間的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　電壓對(duì)分離的影響

（4）通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)前濃水罐自來(lái)水量、?；撬岽制纺敢旱臐舛纫约半姖B析器的電極板電壓三個(gè)變量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)前濃水罐自來(lái)水量越多，分離的時(shí)間就越短，?；撬岬幕厥章示驮礁?；牛磺酸粗品母液通過(guò)加自來(lái)水調(diào)節(jié)濃度越低，分離的時(shí)間就越短，牛磺酸的回收率就越高；電滲析器的電極板電壓越大，分離的時(shí)間越短，?；撬岬幕厥章示驮礁摺?/p>

3　結(jié)論

通過(guò)電滲析器對(duì)?；撬岽制纺敢褐信；撬崤c無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行分離，分離的時(shí)間越長(zhǎng)，牛磺酸就會(huì)逃逸至濃水中去，直接導(dǎo)致了牛磺酸的回收率下降；只有加大電極板電壓，縮短分離時(shí)間來(lái)降低?；撬岬奶右萋?。而降低?；撬岽制纺敢簼舛群驮黾訚馑拮詠?lái)水量，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)來(lái)講無(wú)疑又加大了處理量。因此，需要在原有基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行摸索，以便找到回收率、分離時(shí)間的最佳點(diǎn)。

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Taurine in the Production of Crude Products of Mother Liquor of Electrodialysis Separation Process

REN Ju，WANG Jian-feng
（Jiangsu YuanyangPharmaceutical Co.，Ltd.，Suzhou 215531，China）

Raw of taurine by first mother liquor pretreatment，change the concentration of taurine crude products mother，electrodialyzer plate electrode voltage and test before strongwater tap water test with three variables.Found that the longer the separation time，the recovery rate of taurine drop，increase the plate electrode voltage，to enhance the recovery rate of taurine.Add thick water rawwater tap water and mother liquor alsocan shorten the separation time，improve the recoveryrate oftaurine，but at the same time increased the capacityofwater.

taurine；pretreatment；electrodialyzer；separation process

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.04.017

O623.736

A

1008-553X（2016）04-0052-03

2016-04-01

常熟市科技計(jì)劃社會(huì)發(fā)展項(xiàng)目（CS201406）

任舉（1981-），男，本科，工程師，從事有機(jī)合成研究與分析工作，13862250752，326374612@qq.com。