CN209759353U - 一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统，包括依次连接的超滤单元、植酸吸附单元、纳滤单元、蒸发单元、金属离子吸附单元、双极膜电渗析单元和蒸馏单元。超滤单元的进液端连接米糠浸出液输送管，渗透液出口连接植酸吸附单元。植酸吸附单元外接碱液冲洗管，纳滤单元的浓缩液出口与蒸发单元相连，双极膜电渗析单元设有酸进料口、碱进料口、酸液出口和碱液出口，酸进料口与金属离子吸附单元相连，碱进料口与纳滤单元的渗透液出口相连，酸液出口与蒸馏单元相连，碱液出口与碱液冲洗管相连。通过纳滤进行浓缩处理，大大减少蒸发单元的负荷并可回收NaOH，用双极膜电渗析代替离子交换，减少了盐酸的使用，大大减少了废水量，具有良好的效益。

Description

一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统

技术领域

本实用新型涉及植酸提取技术领域，特别涉及一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统。

背景技术

植酸是一类天然的含磷有机化合物，学名为环己六醇-六磷酸酯，又名肌醇六磷酸酯，广泛存在于谷物、豆类及油料植物种子中。由于植酸对金属的独特螯合作用和天然抗氧化作用使其在食品、环保、医疗等方面的应用备受人们关注。因此，综合利用我国丰富的植物资源获取植酸具有广阔的应用前景。

目前工业上通常采用从米糠等原料中提取，通常米糠经过浸提后浸出液采用树脂吸附法吸附植酸，使用NaOH解吸后进行蒸发浓缩，浓缩结晶后得到植酸钠，如需要制取植酸则再将植酸钠复溶进入离子交换树脂进行转型制取植酸，在该过程中，树脂再生消耗酸碱及耗水量极大，环保压力极大，料液被稀释，蒸发成本极高。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统，通过纳滤进行浓缩处理，大大减少蒸发单元的负荷并可回收NaOH，用双极膜电渗析代替离子交换，减少了盐酸的使用，大大减少了废水量，具有良好的经济效益和环境效益。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统，包括依次连接的超滤单元、植酸吸附单元、纳滤单元、蒸发单元、金属离子吸附单元、双极膜电渗析单元和蒸馏单元。所述超滤单元的进液端连接米糠浸出液输送管，浓缩液出口连接截留液排放管，渗透液出口连接植酸吸附单元。所述植酸吸附单元外接碱液冲洗管，所述纳滤单元的浓缩液出口与所述蒸发单元相连。所述双极膜电渗析单元设有酸进料口、碱进料口、酸液出口和碱液出口，所述酸进料口与所述金属离子吸附单元相连，所述碱进料口与所述纳滤单元的渗透液出口相连，所述酸液出口与所述蒸馏单元相连，所述碱液出口与所述碱液冲洗管相连。

进一步地，所述的纳滤单元包括一级纳滤单元和二级纳滤单元，所述一级纳滤单元的进液端与植酸吸附单元的出液端相连，一级纳滤单元的浓缩液出口与蒸发单元的进液端相连，渗透液出口与二级纳滤单元的进液端相连；所述二级纳滤单元的浓缩液出口通过回流管道与一级纳滤单元的进液端相连，渗透液出口与所述双极膜电渗析单元的碱进料口相连。

其中，所述一级纳滤单元所采用的纳滤膜的截留分子量为500-800道尔顿，所述二级纳滤单元所采用的纳滤膜的截留分子量为200-500道尔顿。

进一步地，植酸制作系统还包括电渗析单元，所述电渗析单元的进液端与所述二级纳滤单元的渗透液出口相连，所述的电渗析单元设有淡化液出口和碱性液体排出口，所述的碱性液体排出口与所述碱液冲洗管相连。

其中，所述的电渗析单元为由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成的电渗析器，所述的阴离子交换膜和阳离子交换膜均为耐碱型均相离子膜。

进一步地，所述的双极膜电渗析单元为由双极膜和阳离子交换膜组合而成的两隔室特种电渗析器。

进一步地，所述的植酸吸附单元内设有阴离子交换树脂，所述的植酸吸附单元还设有用于将未被阴离子交换树脂吸附的杂质液排出的排液管。

进一步地，所述的金属离子吸附单元内设有螯合树脂。

本实用新型具有如下有益效果：提供一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统，通过纳滤单元对料液进行浓缩处理，大大减少了蒸发单元的负荷，并且回收大部分游离NaOH；用双极膜电渗析进行转化，代替了离子交换，减少了盐酸的使用，大大减少了废水量；双极膜电渗析产生副产物氢氧化钠，供前段工艺实用，具有较大的经济效益；使用电渗析对纳滤透析透析液进行浓缩，提高碱浓度，适用于前段工艺，同时制取淡水回用，减少环保压力，具有良好的环境效益。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图。

主要组件符号说明：1、超滤单元；10、米糠浸出液输送管；11、截留液排放管；2、植酸吸附单元；20、阴离子交换树脂；21、碱液冲洗管；22、排液管；3、纳滤单元；30、回流管道；31、一级纳滤单元；310、一级纳滤膜；32、二级纳滤单元；320、二级纳滤膜；4、蒸发单元；5、金属离子吸附单元；50、螯合树脂；6、双极膜电渗析单元；61、酸进料口；62、碱进料口；63、酸液出口；64、碱液出口；7、蒸馏单元；8、电渗析单元；81、淡化液排出口；82、碱性液体排出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统，包括超滤单元1、植酸吸附单元2、纳滤单元3、蒸发单元4、金属离子吸附单元5、双极膜电渗析单元6、蒸馏单元7和电渗析单元8。超滤单元1、植酸吸附单元2、纳滤单元3、蒸发单元4、金属离子吸附单元5、双极膜电渗析单元6和蒸馏单元7通过管道依次相连。

超滤单元1的进液端连接米糠浸出液输送管10，浓缩液出口连接截留液排放管11，渗透液出口连接植酸吸附单元2的进液端。植酸吸附单元2内设有阴离子交换树脂20，植酸吸附单元2的出液端设有用于将阴离子交换树脂20上吸附的植酸进行冲洗的碱液冲洗管21以及用于将未被阴离子交换树脂20吸附的杂质液排出的排液管22，碱液通常采用NaOH溶液。

纳滤单元3包括一级纳滤单元31和二级纳滤单元32，一级纳滤单元31的进液端与植酸吸附单元2的出液端相连，一级纳滤单元31的浓缩液出口与蒸发单元4的进液端相连，渗透液出口与二级纳滤单元32的进液端相连。二级纳滤单元32的浓缩液出口通过回流管道30与一级纳滤单元31的进液端相连，渗透液出口与双极膜电渗析单元6的碱进料口62相连。一级纳滤单元31所采用的一级纳滤膜310的截留分子量为500-800道尔顿，二级纳滤单元32所采用的二级纳滤膜320的截留分子量为200-500道尔顿。

双极膜电渗析单元6为由双极膜和阳离子交换膜(图中未示出)组合而成的两隔室特种电渗析器。双极膜电渗析单元6设有酸进料口61、碱进料口62、酸液出口63和碱液出口64，酸进料口61与金属离子吸附单元5相连，金属离子吸附单元5内设有螯合树脂50，酸液出口63与蒸馏单元7相连，碱液出口64与碱液冲洗管21相连。

电渗析单元8为由阴离子交换膜和阳离子交换膜(图中未示出)组成的电渗析器，阴离子交换膜和阳离子交换膜均为耐碱型均相离子膜。电渗析单元8的进液端与二级纳滤单元32的渗透液出口相连，电渗析单元8设有淡化液出口81和碱性液体排出口82，淡化液出口81可通过管道直接连接至系统前段回用，碱性液体排出口82与碱液冲洗管21相连。

本实用新型的工作步骤如下：

1)米糠经过盐酸浸提后得到浸出液，浸出液经过超滤处理后除去部分蛋白杂质和色素，得到色度明显降低的透析液进入阴离子交换树脂20，植酸被吸附在树脂上，水洗排掉未被吸附的杂质液。

2)使用1～2mol/L的氢氧化钠水溶液将吸附在树脂上的植酸解吸下来，得到氢氧化钠和植酸钠混合溶液解吸液。

3)解吸液进入纳滤单元3进行浓缩，通过两级纳滤单元将植酸浓缩，一级纳滤单元31将进料液浓缩到约12％，得到一级截留液，由于纳滤对一价离子不截留，大部分NaOH和极少量未被截留的植酸进入透析液中，该透析液通过第二级纳滤单元32再次截留浓缩回收，二级截留液进入一级纳滤的进料液中，同时得到透析液，作为双极膜及电渗析的进料；纳滤过程中植酸钠含量、氢氧化钠含量及相关操作条件如下表。

4)一级截留液进入蒸发单元4进行蒸发结晶提纯，获得植酸钠产品，部分作为产品使用，部分植酸钠溶解为20～30％水溶液进入金属离子吸附单元5中，螯合树脂50将植酸钠水溶液中的钙镁离子去除。植酸溶液通过螯合树脂的流量速度为0.5bv/h，金属离子吸附单元5内装载的树脂体积在1bv或5bv或10bv时，吸附过后的植酸钠溶液中均不含钙镁等高价金属离子，如下表。

5)去除钙镁离子后的植酸钠水溶液由酸进料口61进入双极膜电渗析单元6中，二级纳滤单元32的部分透析液由碱进料口62进入双极膜电渗析单元6中，进入双极膜电渗析单元6后，植酸钠被转化为植酸，转化率＞95％，同时产生副产物4-8％NaOH。双极膜电渗析单元6对植酸及氢氧化钠的转化数据如下表。

6)二级纳滤单元32产生的渗透液一部分进入电渗析单元8中进行浓缩，浓缩产生4-8％NaOH和＜0.3g/L的淡水，浓缩相关数据如下表。

7)电渗析单元8浓缩产生的NaOH以及双极膜电渗析单元5产生的NaOH进入碱液冲洗管中，作为植酸吸附单元2中的洗脱剂使用，淡水则作为植酸吸附单元2中水洗使用。

8)双极膜电渗析单元5产生的植酸水溶液进入蒸馏单元7中进行减压蒸馏，制得50-70％植酸。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统，其特征在于：包括依次连接的超滤单元、植酸吸附单元、纳滤单元、蒸发单元、金属离子吸附单元、双极膜电渗析单元和蒸馏单元，所述超滤单元的进液端连接米糠浸出液输送管，浓缩液出口连接截留液排放管，渗透液出口连接植酸吸附单元，所述植酸吸附单元外接碱液冲洗管，所述纳滤单元的浓缩液出口与所述蒸发单元相连，所述双极膜电渗析单元设有酸进料口、碱进料口、酸液出口和碱液出口，所述酸进料口与所述金属离子吸附单元相连，所述碱进料口与所述纳滤单元的渗透液出口相连，所述酸液出口与所述蒸馏单元相连，所述碱液出口与所述碱液冲洗管相连。

2.如权利要求1所述的一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统，其特征在于：所述的纳滤单元包括一级纳滤单元和二级纳滤单元，所述一级纳滤单元的进液端与植酸吸附单元的出液端相连，一级纳滤单元的浓缩液出口与蒸发单元的进液端相连，渗透液出口与二级纳滤单元的进液端相连，所述二级纳滤单元的浓缩液出口通过回流管道与一级纳滤单元的进液端相连，渗透液出口与所述双极膜电渗析单元的碱进料口相连。

3.如权利要求2所述的一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统，其特征在于：所述一级纳滤单元所采用的纳滤膜的截留分子量为500-800道尔顿，所述二级纳滤单元所采用的纳滤膜的截留分子量为200-500道尔顿。

4.如权利要求2所述的一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统，其特征在于：还包括电渗析单元，所述电渗析单元的进液端与所述二级纳滤单元的渗透液出口相连，所述的电渗析单元设有淡化液出口和碱性液体排出口，所述的碱性液体排出口与所述碱液冲洗管相连。

5.如权利要求4所述的一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统，其特征在于：所述的电渗析单元为由阴离子交换膜和阳离子交换膜组成的电渗析器，所述的阴离子交换膜和阳离子交换膜均为耐碱型均相离子膜。

6.如权利要求1所述的一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统，其特征在于：所述的双极膜电渗析单元为由双极膜和阳离子交换膜组合而成的两隔室特种电渗析器。

7.如权利要求1所述的一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统，其特征在于：所述的植酸吸附单元内设有阴离子交换树脂，所述的植酸吸附单元还设有用于将未被阴离子交换树脂吸附的杂质液排出的排液管。

8.如权利要求1所述的一种基于双极膜电渗析的植酸制作系统，其特征在于：所述的金属离子吸附单元内设有螯合树脂。