CN105254489B - 一种萃取分离丁二酸的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种萃取分离丁二酸的方法。以离子液体为萃取剂，进行丁二酸水溶液的萃取。萃取结束后，离心分离得到萃取相与萃余相。向萃取相中加入碱溶液进行反萃，得到的离子液体经过去离子水洗涤、真空干燥后重复使用，对反萃液进行酸析、结晶，可得到丁二酸。本发明使用离子液体对丁二酸进行液液萃取，萃取能力强，减少有机溶剂的使用量，环境友好，而且回收的离子液体循环使用，实现了萃取过程的绿色化。

Description

一种萃取分离丁二酸的方法
技术领域
本发明涉及一种萃取丁二酸的方法，尤其涉及使用离子液体萃取分离丁二酸的方法。
背景技术
丁二酸又称琥珀酸，是一种常见的天然有机羧酸，广泛地存在于自然界动植物之中。纯净的丁二酸是一种白色单斜晶体,共分为α、β两种晶形。它是一种二元羧酸，在结构中有两个亚甲基，因此具有许多的反应特性，如进行酰化、氧化、还原等反应。生产丁二酸的方法主要有化学合成法、生物转化法和发酵法等方法。其中发酵法具有生产原料经济性、可持续等特点，得到了广泛的重视和应用。
目前，提取发酵液中的丁二酸工艺有溶剂萃取法、钙盐法、离子交换吸附法等。传统的溶剂萃取法使用有机溶剂对液相中的丁二酸进行萃取，存在着有机溶剂消耗量大、污染环境等缺点。钙盐法是在发酵液中加入CaCl2，反应之后产生不溶于水的丁二酸钙，经过洗涤、酸解、浓缩等过程后制得丁二酸固体，但是纯度不高。离子交换法吸附法是使用利用有机高分子树脂较高的选择离子交换性，寻找适用于萃取体系的树脂，直接从处理后的发酵滤液中提取有机羧酸，但该方法生产成本较高。
中国专利CN201310366258.9公开了一种通过双水相萃取从发酵液中提取丁二酸的方法，该方法作过程繁琐、有机溶剂消耗量大。中国专利CN200910087820.8公开了一种采用钙盐法生产丁二酸的方法，操作过程简单，但是提取的丁二酸纯度不高，残存的杂质较多。美国专利US5168055报道了钙盐法提取丁二酸的方法，该方法虽然操作简便，但存在离子交换柱交换能力有限，再生困难等问题。中国专利CN201210192466.7公开了一种H-型强酸性阳离子交换树脂提取丁二酸的方法，该方法选择性好，产品纯度高，但是操作过程过于繁琐而且生产成本较高。
发明内容
本发明的目的在于为了改进现有技术的不足而提供一种萃取分离丁二酸的方法，取代传统的溶剂萃取法，达到高效萃取丁二酸的效果。
本发明的技术方案为：一种萃取分离丁二酸的方法，其具体步骤如下：
(1)萃取：以离子液体为萃取剂，进行丁二酸水溶液的萃取；萃取完成后，分离得到萃取相和萃余相；
(2)萃取剂再生：向萃取相中加入碱溶液进行反萃；反萃结束后，分离得到离子液体和反萃液；离子液体经过去离子水洗涤后真空干燥，循环使用；
(3)丁二酸回收：向反萃液中加入酸溶液进行酸析，再进行结晶，得到丁二酸。
优选步骤(1)中所述的离子液体为双十烷基二甲基胺、双十烷基二甲基胺三氟甲基磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、四丁基膦磺胺二甲嘧啶盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酰亚胺盐或四丁基膦糖精盐中的一种。
优选步骤(1)中所述的丁二酸溶液浓度为0.05～0.25mol/L。优选步骤(1)中丁二酸溶液与离子液体进行萃取时的体积比为0.5～2：1。
优选步骤(1)中萃取温度为15～40℃，萃取时间为2～8h。
优选步骤(2)中所述的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液的一种；碱溶液的摩尔浓度为0.2～0.5mol/L；碱溶液与步骤(1)得到的萃取相体积比为1～4：1。
优选步骤(2)中反萃温度为15～50℃，反萃时间为2～6h。优选步骤(2)中真空干燥温度为50～70℃，真空度为0.09～0.099MPa，干燥时间为6～12h。
优选步骤(3)中加入的酸为盐酸、硝酸或硫酸中的一种；酸析时调节pH为1～3。
有益效果：
(1)本发明中所用离子液体是一种绿色溶剂，具有很好的环境友好性，而且重复使用性很强，具有良好的经济性。
(2)本发明中离子液体对丁二酸类有机羧酸具有很好的萃取选择性，萃取效率高，产品纯度高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步说明本发明。
实施例1
取10ml浓度为0.05mol/L的丁二酸溶液与10ml双十烷基二甲基胺糖精盐离子液体进行液液萃取，萃取温度为25℃，萃取时间为8h。萃取结束后，将两相离心分离，得到11ml萃取相。
向萃取相中加入11ml的0.5mol/L的NaOH溶液进行反萃，反萃时间为2h，反萃温度为15℃。反萃结束后，离子液体经过去离子水洗涤后，在0.099MPa真空度下60℃真空干燥12h后循环使用。得到的反萃液加入硝酸溶液调节pH为2进行酸析，结晶之后得到丁二酸0.039g，回收率为66.1％；产品纯度达99.99％。
实施例2
取10ml浓度为0.15mol/L的丁二酸溶液与20ml双十烷基二甲基胺三氟甲基磺酸盐离子液体进行液液萃取，萃取温度为15℃，萃取时间为2h。萃取结束后，将两相离心分离，得到21ml萃取相。
向萃取相中加入42ml的0.2mol/L的KOH溶液进行反萃，反萃时间为6h，反萃温度为50℃。反萃结束后，离子液体经过去离子水洗涤后，在0.09MPa真空度下70℃真空干燥8h后循环使用。得到的反萃液加入盐酸溶液调节pH为3进行酸析，结晶之后得到丁二酸0.15g，回收率为84.7％；产品纯度达99.98％。
实施例3
取20ml浓度为0.25mol/L的丁二酸溶液与10ml1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体进行液液萃取，萃取温度为40℃，萃取时间为6h。萃取结束后，将两相离心分离，得到11ml萃取相。
向萃取相中加入44ml的0.3mol/L的KOH溶液进行反萃，反萃时间为4h，反萃温度为30℃。反萃结束后，离子液体经过去离子水洗涤后，在0.095MPa真空度下60℃真空干燥6h后循环使用。得到的反萃液加入硫酸溶液调节pH为1进行酸析，结晶之后得到丁二酸0.35g，回收率为61.3％；产品纯度达99.99％。
实施例4
取10ml浓度为0.15mol/L的丁二酸溶液与10ml四丁基膦磺胺二甲嘧啶盐离子液体进行液液萃取，萃取温度为30℃，萃取时间为4h。萃取结束后，将两相离心分离，得到11ml萃取相。
向萃取相中加入11ml的0.5mol/L的NaOH溶液进行反萃，反萃时间为3h，反萃温度为20℃。反萃结束后，离子液体经过去离子水洗涤后，在0.095MPa真空度下50℃真空干燥7h后循环使用。得到的反萃液加入盐酸溶液调节pH为3进行酸析，结晶之后得到丁二酸0.14g，回收率为79.1％；产品纯度达99.98％。
实施例5
取10ml浓度为0.25mol/L的丁二酸溶液与10ml1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酰亚胺盐离子液体进行液液萃取，萃取温度为25℃，萃取时间为5h。萃取结束后，将两相离心分离，得到11ml萃取相。
向萃取相中加入22ml的0.3mol/L的KOH溶液进行反萃，反萃时间为4h，反萃温度为25℃。反萃结束后，离子液体经过去离子水洗涤后，在0.096MPa真空度下60℃真空干燥9h后循环使用。得到的反萃液加入硝酸溶液调节pH为2进行酸析，结晶之后得到丁二酸0.22g，回收率为74.6％；产品纯度达99.99％。
实施例6
取10ml浓度为0.05mol/L的丁二酸溶液与20ml季膦三氟甲基磺酸根离子液体进行液液萃取，萃取温度为15℃，萃取时间为8h。萃取结束后，将两相离心分离，得到21ml萃取相。
向萃取相中加入42ml的0.4mol/L的NaOH溶液进行反萃，反萃时间为5h，反萃温度为35℃。反萃结束后，离子液体经过去离子水洗涤后，在0.097MPa真空度下50℃真空干燥8h后循环使用。得到的反萃液加入硫酸溶液调节pH为2进行酸析，结晶之后得到丁二酸0.042g，回收率为71.2％；产品纯度达99.97％。

Claims (8)

1.一种萃取分离丁二酸的方法，其具体步骤如下：
(1)萃取：以离子液体为萃取剂，进行丁二酸水溶液的萃取；萃取完成后，分离得到萃取相和萃余相；其中所述的离子液体为双十烷基二甲基胺、双十烷基二甲基胺三氟甲基磺酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、四丁基膦磺胺二甲嘧啶盐、1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酰亚胺盐或四丁基膦糖精盐中的一种；
(2)萃取剂再生：向萃取相中加入碱溶液进行反萃；反萃结束后，分离得到离子液体和反萃液；离子液体经过去离子水洗涤后真空干燥，循环使用；
(3)丁二酸回收：向反萃液中加入酸溶液进行酸析，再进行结晶，得到丁二酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述的丁二酸溶液浓度为0.05～0.25mol/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中丁二酸溶液与离子液体进行萃取时的体积比为0.5～2：1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中萃取温度为15～40℃，萃取时间为2～8h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中所述的碱溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液的一种；碱溶液的摩尔浓度为0.2～0.5mol/L；碱溶液与步骤(1)得到的萃取相体积比为1～4：1。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中反萃温度为15～50℃，反萃时间为2～6h。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)中真空干燥温度为50～70℃，真空度为0.09～0.099MPa，干燥时间为6～12h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中加入的酸为盐酸、硝酸或硫酸中的一种；酸析时调节pH为1～3。
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