【摘要】：本文的研究目的,是研究一種可行的膜分離法,將生物發(fā)酵制備的丁二酸與其母液中其他物質(zhì)分離,從而濃縮提純,以滿足從發(fā)酵液→丁二酸→γ-丁內(nèi)酯的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需要。首先采用納濾膜分離法,對(duì)丁二酸溶液進(jìn)行截留實(shí)驗(yàn),探究壓力、pH值以及溫度等變量對(duì)丁二酸截留率和通量的影響。然后尋找合適的數(shù)學(xué)模型,反映壓力條件和酸堿條件對(duì)丁二酸截留率和通量的影響。通過(guò)MATLAB編程對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程模擬計(jì)算,從而驗(yàn)證最優(yōu)條件。最后配制丁二酸模擬發(fā)酵液,使用納濾膜對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。考察在其他物質(zhì)的影響下,丁二酸模擬發(fā)酵液的通量和丁二酸截留率與丁二酸溶液的通量和丁二酸截留率的區(qū)別,提出相應(yīng)的解決方法并達(dá)到改進(jìn)的目的。主要內(nèi)容有:用納濾膜對(duì)丁二酸溶液進(jìn)行截留實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明當(dāng)pH值為5.5,操作壓力為1.5MPa,溫度為20℃C時(shí),截留速度最大,此時(shí)截留速度為614.73 g/(h·m2),丁二酸截留率為74.36%,膜通量為 34.44L/(h·m2)。探究納濾膜截留丁二酸過(guò)程中,不同壓力條件對(duì)丁二酸截留率的影響。以溶解-擴(kuò)散模型(SDM)為基礎(chǔ),考慮濃差極化現(xiàn)象對(duì)截留率的影響,提出添加修改項(xiàng)的溶解-擴(kuò)散模型(MSDM)。溶解擴(kuò)散模型(SDM)和考慮濃差極化的溶解擴(kuò)散模型(MSDM)絕對(duì)誤差均控制在±2.5%,相對(duì)誤差均控制在±5%。由模擬得到,24g/L的丁二酸溶液在壓力為1.5MPa下截留速度最大,MSDM模型為608.89 g/(h·m2)。探究納濾膜截留丁二酸過(guò)程中,不同酸堿條件對(duì)丁二酸截留率的影響。構(gòu)建靜電位阻模型。該模型所得到的模擬實(shí)驗(yàn)點(diǎn)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)點(diǎn)絕對(duì)誤差均小于±1.5%,相對(duì)誤差均小于±2.5%。由模型得到,當(dāng)pH值為5.44時(shí)截留速度最大,此時(shí)為419.89 g/(h·m2)。當(dāng)溶液為初始pH值時(shí),對(duì)丁二酸模擬發(fā)酵液進(jìn)行間歇滲透操作,可將葡萄糖與丁二酸模擬發(fā)酵液分離,丁二酸收率為91.1%,乙酸截留率為1.8%,葡萄糖截留率為86.6%。將透過(guò)液pH值調(diào)節(jié)為5.5時(shí),通過(guò)納濾濃縮操作,可將乙酸與丁二酸模擬發(fā)酵液分離。得到最終產(chǎn)物的丁二酸濃度為27.48g/L,乙酸截留率為91.5%,葡萄糖截留率為90.9%,丁二酸收率為75.1%,通量為32.89L/(h.m2)。丁二酸與乙酸的質(zhì)量比例較模擬發(fā)酵液提高8.88倍,丁二酸與葡萄糖的質(zhì)量比例較模擬發(fā)酵液提高8.21倍。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,可以通過(guò)間歇滲透和納濾濃縮操作,對(duì)丁二酸模擬發(fā)酵液進(jìn)行選擇性分離。
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ028.8;TQ921
【圖文】：

的需求不斷增加，２０１４－２０２０年用于ＰＢＳ的丁二酸將以每年３８．９％的速度增加。逡逑未來(lái)到２０２０年，預(yù)計(jì)應(yīng)用于ＢＤＯ的丁二酸的生產(chǎn)量將占全球總生產(chǎn)量的５０％以逡逑上，第二大具體應(yīng)用ＰＢＳ的丁二酸也將占到１０％，如圖１．３所示。逡逑制藥行邐制藥行逡逑業(yè)，邐ＢＤ0，邐業(yè)，１１％—、邐一逡逑１３．５％邐潤(rùn)滑劑，邐增塑劑，逡逑１２．０％邐３．５０％逡逑圖１．２邋２０１３年全球丁二酸市場(chǎng)應(yīng)用邐圖１．３邋２０２０年全球丁二酸市場(chǎng)應(yīng)用（預(yù)測(cè)）逡逑Ｆｉｇ邋１．２邋Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｕｃｃｉｎｉｃ邋ａｃｉｄ邋ｉｎ邋２０１３邋Ｆｉｇ邋１．３邋Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｕｃｃｉｎｉｃ邋ａｃｉｄ邋ｉｎ邋２０２０（Ｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ）逡逑１．３．１生物制丁二酸的供給側(cè)逡逑在過(guò)去幾年里，生物制丁二酸的主要生產(chǎn)廠商己經(jīng)開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)。ＢＡＳＦ、Ｐｕｍｃ、逡逑ＢｉｏＡｍｂｅｒ、Ｍｉｔｓｕｉ、ＰＴＴ邋和邋ＭＣＣ邋均為早期參與者。ＤＳＭ邋和邋Ｒｏｕｑｕｅｔｔｅ邋的合資企業(yè)邋Ｒｅｖｅｒｄｉａ逡逑也通過(guò)新型酵母技術(shù)加入到此次工業(yè)化生產(chǎn)中。全球生物制丁二酸主要生產(chǎn)商匯總于表逡逑１．３邋中。逡逑表１．３生物制丁二酸廠商產(chǎn)能表Ｗ逡逑Ｔａｂｌｅ邋１．３邋Ｂｉｏ－ｓｕｃｃｉｎｉｃ邋ａｃｉｄ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｃａｐａｃｉｔｙ逡逑公司邐產(chǎn)能（噸／年）邐產(chǎn)地邐開(kāi)工時(shí)間逡逑ＢＡＳＦ－Ｐｕｒａｃ邋合資企業(yè)邐５０，０００邐－邐－逡逑ＢＡＳＦ－Ｐｕｒａｃ合資企業(yè)邐２５

再生消耗低的優(yōu)點(diǎn)，所以具有廣闊的前景。其原理是利用大分與溶液中的離子進(jìn)行交換從而提取出所需要的物質(zhì)。但是吸附劑相對(duì)選擇性限制了其丁二酸分離中的工業(yè)應(yīng)用。因此。如果要進(jìn)行大規(guī)模須篩選大吸附量的吸附劑。逡逑［３５］等人使用吸附劑ＮＥＲＣＢ邋０９在靜態(tài)實(shí)驗(yàn)中，將原溶液為０．１１ｇ／Ｌ的取到５ｇ／Ｌ，在填料柱實(shí)驗(yàn)中將０．５６ｇ／Ｌ的丁二酸溶液濃縮提取到５０ｇ／劑ＮＥＲＣＢ邋０９在酸性或中性條件下，可以對(duì)丁二酸具有高選擇性。逡逑極膜電滲析法逡逑膜電滲析法是通過(guò)電場(chǎng)力的作用，使離子發(fā)生定向的移動(dòng)，然后根據(jù)擇通透性的特性，截?cái)啻罅康臍潆x子和相應(yīng)的酸根離子，從而得到目需要將發(fā)酵液中懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理去除，得到離子化合溶液。丁二酸根和其他陰離子在電場(chǎng)力的影響下，通過(guò)陰離子交換膜極。但是丁二酸根不能通過(guò)陽(yáng)離子交換膜，所以丁二酸根會(huì)聚集在以使雙極膜產(chǎn)生氫離子，氫離子也不能通過(guò)陰離子交換膜，從而會(huì)與室大量集合，進(jìn)而形成丁二酸。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2713415