CN214346389U - 用于制备离子态反应产物的系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于制备离子态反应产物的系统，其包括固液反应装置和电渗析分离装置。固液反应装置包括具有倾斜底面的反应容器和过滤构件，反应容器包括：设置为接收固态和液态的反应物的进料口；设置为允许反应产物从反应容器排出的出料口；设置为允许固态反应物从反应容器排出的卸料口。卸料口位于底面的较低一侧。过滤构件布置于出料口上游，以在允许反应产物从出料口排出的同时，阻挡固态反应物排出。电渗析分离装置包括：阳极、阴极和设置于二者之间的淡化隔室和浓缩隔室，淡化隔室和浓缩隔室间通过离子交换膜彼此隔开。固液反应装置的出料口与淡化隔室的入口流体连通，使得进入淡化隔室的反应产物中的离子部分经离子交换膜进入浓缩隔室。

Description

用于制备离子态反应产物的系统

技术领域

本申请涉及用于进行化学反应以制备反应产物的系统，更具体地，涉及一种用于进行固液反应以制备离子态反应产物的系统。

背景技术

固液反应是指有固态反应物和液态反应物参与的化学反应。固液反应装置属于生物、化工、医药、食品等领域常用的反应装置或设备，其被构造成为容纳固态反应物和液态反应物并为之提供反应条件，以使固态反应物和液态反应物彼此充分混合并发生化学反应，在反应结束后导出反应产物。通过固液反应来制备离子态反应产物是常用的化工生产工艺之一，其被广泛地应用于各种化工产品或中间体的生产环节。例如，通过酶促反应拆分D-泛解酸内酯(D-Pantolactone)以获取D-泛酸钙就被认为相比于传统拆分方法具有反应条件温和、光学选择性好和环境友好等优势。

然而，固液反应获取离子态反应产物的化工生产工艺在具体应用中也存在一些问题。例如，一些固液反应中，固态反应物属于可重复利用的反应物，例如固体催化剂、固定化酶、固定化细胞等等。在此情况下，需要在保证固液反应装置中固态反应物和液态反应物充分接触的同时，进一步提供有效地固液分离功能来分离反应产物和固态反应物，从而便于固态反应物的重复再利用。此外，在一些固液反应(如上述拆分 D-泛解酸内酯以获取D-泛酸钙的酶促反应)的反应产物中，既存在后续处理所需的离子态产物也存在后续处理不需要的非离子态产物，需要对固液反应的产物执行分离工序，以得到所需的离子态产物。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种用于制备离子态反应产物的系统，其能够提高固态反应物的分离效率和利用率，并能够高效地得到离子态反应产物。

本申请提供了一种用于制备离子态反应产物的系统，所述系统包括固液反应装置和电渗析分离装置。所述固液反应装置包括：具有倾斜底面的反应容器，所述反应容器包括：进料口，所述进料口被设置为接收固态和液态的反应物；出料口，所述出料口被设置为允许反应产物从所述反应容器排出；卸料口，所述卸料口被设置为允许固态反应物从所述反应容器排出，其中所述卸料口位于所述底面的较低的一侧；过滤构件，所述过滤构件被布置于所述出料口的上游，以在允许所述反应产物从所述出料口排出的同时，阻挡固态反应物从所述出料口排出。所述电渗析分离装置包括：阳极；阴极；设置于所述阳极和阴极之间的淡化隔室和浓缩隔室，所述淡化隔室和浓缩隔室之间通过离子交换膜彼此隔开；其中所述固液反应装置的出料口与所述淡化隔室的入口流体连通，使得进入所述淡化隔室的反应产物中的离子态部分经所述离子交换膜进入与之相邻的浓缩隔室。

在一些实施例中，所述电渗析分离装置进一步包括：淡化流体回流通道，所述淡化流体回流通道与所述淡化隔室的出口流体连通，并配置有使从所述淡化隔室的出口流出的流体至少部分回流至所述淡化隔室的淡化流体泵送装置；淡化流体电导率测量仪，所述淡化流体电导率测量仪设置于所述淡化隔室的出口，以测量从所述淡化隔室的出口流出的流体的电导率；控制器，所述控制器与所述淡化流体电导率测量仪和所述淡化流体泵送装置信号连接。

在一些实施例中，所述电渗析分离装置进一步包括：浓缩流体回流通道，所述浓缩流体回流通道与所述浓缩隔室的出口流体连通，并配置有使从所述浓缩隔室的出口流出的流体回流至所述浓缩隔室的浓缩流体泵送装置；浓缩流体电导率测量仪，所述浓缩流体电导率测量仪设置于所述浓缩隔室的出口，以测量从所述浓缩隔室的出口流出的流体的电导率；控制器，所述控制器与所述浓缩流体电导率测量仪和所述浓缩流体泵送装置信号连接。

在一些实施例中，所述反应容器设有底面调节装置，所述底面调节装置配置成可调节所述底面相对于水平面的倾斜角度。

在一些实施例中，所述底面上设置有延伸至所述卸料口的沟槽。

在一些实施例中，所述固液反应装置还包括至少部分设置于所述反应容器内的搅拌构件，所述搅拌构件包括搅拌杆和从所述搅拌杆横向向外延伸的多个叶片，且其中至少两个叶片从所述搅拌杆上的不同的轴向位置延伸。

在一些实施例中，所述搅拌杆被设置为可在所述反应容器内运动。

在一些实施例中，所述进料口包括固态反应物进料口和液态反应物进料口，所述固态反应物进料口和/或液态反应物进料口设置有计量构件，所述计量构件被设置为计量通过所述进料口的反应物的量。

在一些实施例中，所述出料口下游设置有反应转化率测量构件，所述反应转化率测量构件被设置为测量从所述出料口排出的反应产物的至少一项参数，并基于所述至少一项参数确定所述反应容器内反应产物的转化率。

在一些实施例中，所述系统进一步包括：流量计，所述流量计设置于所述出料口，以测量从所述出料口排出的反应产物的体积；定量泵送机构，所述定量泵送机构被配置为将一定体积的溶剂输送入所述浓缩隔室；控制器，所述控制器与所述流量计和定量泵送机构信号连接。

以上为本申请的概述，可能有简化、概括和省略细节的情况，因此本领域的技术人员应该认识到，该部分仅是示例说明性的，而非旨在以任何方式限定本申请范围。本概述部分既非旨在确定所要求保护主题的关键特征或必要特征，也非旨在用作为确定所要求保护主题的范围的辅助手段。

附图说明

通过下面说明书和所附的权利要求书并与附图结合，将会更加充分地清楚理解本申请内容的上述和其他特征。可以理解，这些附图仅描绘了本申请内容的若干实施方式，因此不应认为是对本申请内容范围的限定。通过参考附图，本申请的内容将会得到更加明确和详细的说明。

图1示出了根据本申请一个实施例的用于制备离子态反应产物的系统的示意性框图。

图2示出了根据本申请一个实施例的固液反应装置的示意性结构图。

图3示出了根据本申请另一个实施例的固液反应装置的示意性结构图。

图4示出了根据本申请一个实施例的固液反应装置的搅拌构件的示意图。

图5示出了根据本申请另一个实施例的固液反应装置的搅拌构件的示意图。

图6示出了根据本申请又一个实施例的固液反应装置的搅拌构件的示意图。

图7示出了根据本申请一个实施例的电渗析分离装置的示意性结构图。

图8示出了根据本申请另一个实施例的电渗析分离装置的示意性结构图。

上述附图中的附图标记对应为：100-固液反应装置，101-反应容器，102-过滤构件，103-搅拌构件，111-液态反应物进料口，112-固态反应物进料口，113-出料口， 114-卸料口，115-反应空间，116-底面，131-搅拌杆，132-叶片，200-固液反应装置， 203-搅拌构件，231-搅拌杆，232-叶片，301-直叶式搅拌器，302-锚式搅拌器，303- 锚框式搅拌器，400-电渗析分离装置，401-淡化隔室，402-浓缩隔室，403-离子交换膜，404-阴极，405-阳极，411-淡化隔室入口，412-淡化隔室出口，413-淡化流体回流通道，421-浓缩隔室入口，422-浓缩隔室出口，423-浓缩流体回流通道，500-电渗析分离装置，501-浓缩流体存储单元，502-淡化流体存储单元，503-极水存储单元，504- 电渗析单元，505电源，506-浓缩流体回流通道，507-淡化流体回流通道，508-极水回流通道，509-溶剂入口，510-极水入口，511-反应产物入口，512-浓缩流体排出口， 513-淡化流体排出口。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考了构成其一部分的附图。详细描述、附图和权利要求书中描述的说明性实施方式并非旨在限定。在不偏离本申请的主题的精神或范围的情况下，可以采用其他实施方式，并且可以做出其他变化。可以理解，可以对本申请中一般性描述的、在附图中图解说明的本申请内容的各个方面进行多种不同构成的配置、替换、组合、设计，而所有这些都明确地构成本申请内容的一部分。

图1示出了根据本申请一个实施例的用于制备离子态反应产物的系统的示意性框图。如图1所示，用于制备离子态反应产物的系统包括固液反应装置和电渗析分离装置，并且固液反应装置通过流体通道与电渗析分离装置流体连通。在固液反应装置中进行由固态反应物和液态反应物参与的固液化学反应。待固液反应结束后，从固液反应装置排出的反应产物被经流体通道输送至电渗析分离装置。在电渗析分离装置中，对反应产物进行分离处理，利用电渗析原理将反应产物中的离子态部分与其余部分分离，并最终收集获得反应产物中的离子态部分，作为该系统的终产物输出。有关固液反应装置和电渗析分离装置的详细构造，将在下文中结合附图进行详述。

图2示出了根据本申请一个实施例的固液反应装置100的示意性结构图。如图2 所示，固液反应装置100包括反应容器101、过滤构件102和搅拌构件103。其中，反应容器101限定用于进行固液反应的反应空间115。一些实施例中，反应容器101 及其限定的反应空间115为大致圆柱形。另一些实施例中，反应容器101或反应空间 115也可以构造为适于进行固液反应的任何其他形状，例如球形、半球形、圆台形等等。过滤构件102设置于反应容器101的内部，用于在导出反应产物时分离其中的固态反应物。搅拌构件103设置在反应容器101内部，用于搅拌反应容器101内的反应物，以使其中的固态反应物和液态反应物充分接触，从而提高反应效率。

进一步地，反应容器101包括液态反应物进料口111和固态反应物进料口112。用于固液反应的液态反应物和固态反应物可以分别通过液态反应物进料口111和固态反应物进料口112被投入反应空间115。需要说明的是，虽然如图2所示的反应容器 101具有分别用于投放固态反应物和液态反应物的两个进料口，但在一些实施例中，反应容器101也可以只具有单个进料口，用于接收固态和液态反应物。而在另一些实施例中，反应容器101也可以具有多个液态反应物进料口和/或固态反应物进料口。例如，反应容器101上可以设置有两个或更多固态反应物进料口，这些固态反应物进料口分布在反应容器101的不同位置，从而能够从不同的固态反应物进料口投放相同或不同的固态反应物。

虽然在图2所示的实施例中，液态反应物进料口111和固态反应物进料口112均设置于反应容器101的顶部，但在一些实施例中，固液反应装置100的进料口也可以设置于反应容器101的其他部位，如侧壁上部等。在一些实施例中，进料口处设置用于打开和封闭进料口的进料口开闭构件，该进料口开闭构件可在打开位置和封闭位置之间运动。在打开位置，进料口被打开，从而允许向反应容器101内投放固态反应物和液体反应物。而在封闭位置，进料口被进料口开闭构件封闭，从而在反应期间保证反应空间115的封闭性，防止反应物和/或反应产物从反应容器101泄露。进料口开闭构件可构造为挡板、阀门或其他类似结构。

虽然图中未示出，在一些实施例中，固液反应装置100的进料口处可以设置有计量构件，用于计量通过进料口投入反应空间115的反应物的量。该计量构件可以是任意能够计量固体反应物或液体反应物的投放量的计量装置。比如，用于液态反应物进料口111处的计量构件可以是转子流量计、容积式流量计、超声波流量计等等。而用于固态反应物进料口112的计量构件则可以是布置于固态反应物进料口112上方的体积计量罐或者称重投料机构。具体地，将固态反应物首先投入体积计量罐或者置于称重投料机构上。当体积计量罐被装满或者称重投料机构所测得的固态反应物达到指定重量时，体积计量罐中或称重投料机构上的固态反应物将通过固态反应物进料口112 投入反应空间115。计量构件的存在可以使得固态反应物和液态反应物被定量投入反应空间115，从而保证理想的反应效率。

继续参照图2，反应容器101还具有出料口113，在固液反应完成以后，反应空间115中的反应产物经由该出料口113被排出反应容器101。虽然图2仅示出两个设置于反应容器101的侧壁下方的出料口113，但在一些实施例中，反应容器101可以仅具有单个出料口113，而在另一些实施例中，反应容器101可以具有更多数量的出料口113，例如3个、4个、5个、6个、7个、8个等。当设有两个以上的出料口时，这些出料口可以围绕反应容器101的周向均匀排布，从而提高出料速度。在一些实施例中，出料口113处设置用于打开和封闭出料口113的出料口开闭构件，该出料口开闭构件可在打开位置和封闭位置之间运动。在打开位置，出料口被打开，从而允许反应空间115内的反应物和/或反应产物排出反应容器101。而在封闭位置，出料口被出料口开闭构件封闭，从而在反应期间保证反应空间115的封闭性，防止反应物和/或反应产物从反应容器101泄露。出料口开闭构件可构造为挡板、阀门或其他类似结构。

在一些实施例中，固液反应装置100还具有设置于出料口113下游的反应转化率测量构件，该反应转化率测量构件被设置为测量从出料口113排出的反应产物的至少一项参数，并基于所述至少一项参数确定反应容器内反应物的转化率。例如，在一些实施例中，反应转化率测量构件可以包括电导率测量仪，该电导率测量仪能够测量从出料口113排出的反应产物的电导率。对于反应产物中包括可电离形式的带电基团的固液反应，该电导率测量仪能够测量的反应产物的电导率，从而确定反应产物中带电基团的量，进而计算出反应容器101内反应物的转化率。另一些具体实施例中，反应转化率测量构件可以是对某种特定生物物质敏感的生物传感器。对于产物中包括该特定生物物质的固液反应，该生物传感器能够测量特定生物物质的量，进而计算出反应物的转化率。在一些实施例中，固液反应装置100还可以具有控制模块，该控制模块与反应转化率测量构件信号连接，并根据反应转化率测量构件所提供的信息，确定是否需要向反应容器101添加液态反应物或者是否更换固态反应物。

如图2所示，过滤构件102被布置于出料口113的上游，从而在允许反应产物从出料口113排出反应容器101的同时，阻止固态反应物从出料口113排出。具体如图所示，过滤构件102被布置于反应容器101内邻近出料口113的位置，反应产物在通过过滤构件102后，最终通过出料口113排出反应容器101。过滤构件102可以是用于固液分离的任何可用的过滤结构或装置。一些实施例中，过滤构件102为滤筒或滤网，其滤孔孔径为100至500目，优先为150至300目。在一些实施例中，过滤构件 102为中空圆柱形滤筒。过滤构件102可以为被焊接、铆接或粘接至反应容器101的内壁。另一些实施例中，过滤构件102可以被可拆卸地附接至反应容器101内，从而允许操作人员根据不同反应所需的固态反应物的粒径，选择不同的过滤构件102附接至反应容器101，从而提高固液反应装置100的兼容性。

在实践中，固态反应物的粒径在一定范围内分布，而非仅有一种粒径，因此过滤构件102很难将固态反应物完全阻挡反应容器101内，从出料口113排出的反应产物中可能夹杂有部分固态反应物。因此，在一些实施例中，固液反应装置100还进一步包括设置于出料口113下游的固液分离构件，以对流出的反应产物进行固液分离，以将反应产物与混入其中的固态反应物分开。

在一些实施例中，固液分离构件为一级或多级滤筒或滤芯。而另一些实施例中，固液分离构件为离心分离器，该离心分离器可以是市售的离心分离器，例如广州富一液体分离技术有限公司、烟台诚博机械科技有限公司、东莞市耀天电气科技有限公司、 TEMASystem、Kyte、Heinkel、GEA等公司生产的离心分离器。在一些实施例中，被固液分离构件分离出的固态反应物被实时地重新投入至反应容器101中，以提高固态反应物的利用率。在另一些实施中，被固液分离构件分离出的固态反应物被收集在一缓存容器，并在预定时间，例如一个批次的固液反应完成而将反应产物排出反应容器101以后，被重新投入反应容器101中。

继续参照图2，固液反应装置100的反应容器101还包括卸料口114，反应空间 115中的固态反应物可经由卸料口114从反应容器101中排出。卸料口114处设置有构造为挡板或阀门的卸料口开闭构件，卸料口开闭构件可在打开位置和封闭位置之间运动。在打开位置，卸料口被打开，从而允许反应容器101内的固态反应物连同部分未排净的反应产物从卸料口114排出。而在封闭位置，卸料口被卸料口开闭构件封闭，从而在反应期间保证反应空间115的封闭性，防止反应物和/或反应产物从反应容器 101泄露。该卸料口开闭构件通常处于闭合状态，一般仅在反应空间115中的固态反应物需要更换时，才打开卸料口114，以使得反应容器101中的固态反应物以及可能残留的反应产物可经由卸料口114排出反应容器101。如图2所示，反应容器101具有倾斜的底面116，而卸料口114位于倾斜的底面116的较低一侧。由于倾斜的底面 116存在，当需要卸料时，反应容器101内的固态反应物和可能存在的反应产物更容易流向较低一侧的卸料口114。

在一些实施例中，反应容器101的底面116相对于水平面的倾斜角度为10度至 30度，优选为15度至25度。虽然图中未示出，在一些实施例中，反应容器设有底面调节装置，该底面调节装置配置成可调节底面116相对于水平面的倾斜角度。例如底面调节装置被配置为设置在反应容器101的多个可升降的支撑部件，通过调节各个支撑部件的高度，可以将反应容器101的底面116在0度至30度、优选为0度至25度的范围内进行调节。

在一些实施例中，在反应进行时，底面116可以被调整为水平状态(即相对于水平面成0度)，可避免固态反应物在底面的较低处堆积。而当需要卸料时，底面116 可以被调节为相对于水平面成10度至30度，以便于卸料。虽然图中未示出，一些实施例中，底面116上还可以设置有延伸至卸料口114的一个或多个沟槽。当设有多个沟槽时，多个沟槽可以设置为从卸料口114呈放射状地延伸，使得反应容器101内的固态反应物和可能存在的反应产物更容易流向卸料口114。一些实施例中，底面116 上还可以设置有光滑不易粘附的涂层，例如陶瓷涂层或聚四氟乙烯涂层等，以便于剩余固态反应物在倾斜的底面116上的滑动或流动。

如图2所示，固液反应装置100还包括至少部分设置于反应容器101内部的搅拌构件103。搅拌构件103被设置为搅拌反应容器101内部的液态反应物和固态反应物，以使其充分接触。参照图2，搅拌构件103包括搅拌杆131和从搅拌杆131横向延伸(即与搅拌杆的轴线相交的方向)的两个叶片132。在一些实施例中，搅拌构件103 也可只具有一个从搅拌杆131横向延伸的叶片。在另一些实施例中，搅拌构件103可以具有更多从搅拌杆131横向延伸的叶片，例如3、4、5、6、7、8片。在一些实施例中，搅拌构件103可以是如图4所示的直叶式搅拌器301、图5所示的锚式搅拌器 302和图6所示的锚框式搅拌器303中的任意一种。在一些实施例中，搅拌构件103 也可以是图4、图5和图6所示的搅拌器的叶片结构的任意结合。

虽然图中仅示出一个搅拌构件103，但在一些实施例中，固液反应装置100可以包括多个搅拌构件103，从而使得反应空间115中的反应物更为充分地混匀。在一些实施例中，搅拌构件103被设置为能够在反应容器101内运动，从而避免出现搅拌死角。具体地，在一些实施例中，搅拌构件103被配置为能够在反应容器内上下运动。在一些实施例中，搅拌构件103被配置为能够在反应容器101内进行前后平移运动、左右平移运动和/或绕某个竖直轴线圆周运动。在一些实施例中，搅拌构件103被配置为在反应容器101内进行摆动，例如进行钟摆运动。显而易见的是，搅拌构件103 也可以被设置为能够在反应容器101内实现上述运动的任意组合。

图3示出了根据本申请另一个实施例的固液反应装置200的透视图。该实施例与图2所示的固液反应装置100的主要区别在于搅拌构件的结构不同。以下主要说明搅拌构件的结构，其他部件的结构及功能与图2所示实施例相同，因此采用相同的附图标记示出，对其具体结构和功能在此不做赘述。

如图3所示，固液反应装置200的搅拌构件203具有4组从搅拌杆231的不同轴向位置延伸而出的叶片232，从而能够在不同液位均能实现充分搅拌，从而提高固液反应装置200的反应效率。在一些实施方式中，可以设置数量更多或更少组的叶片，例如2组、3组、5组、6组叶片。本领域技术人员可以根据实际需要，例如反应容器 101的容积，来选择合适的叶片组数以及这些叶片组的设置位置。

在一些实施例中，固液反应装置被设置为用于酶促反应，而其固态反应物为固定化酶或固定化细胞。

图7示出了根据本申请一个实施例的电渗析分离装置的示意性结构图。如图所示，电渗析分离装置400包括阳极405、阴极404和设置于阳极405和阴极404之间的淡化隔室401和浓缩隔室402，其中淡化隔室401和浓缩隔室402之间通过离子交换膜403彼此隔开。淡化隔室401包括入口411和出口412，其中入口411可以与固液反应装置100或200的出料口流体连通，固液反应的反应产物沿箭头A所示方向经由入口411流入淡化隔室401并随后经出口412流出。浓缩隔室402包括入口421和出口 422，溶剂(例如纯水)沿箭头D所示方向经由入口421流入浓缩隔室402并随后经出口422流出。

当电渗析分离装置400工作时，对电极405，404通电。在由阳极405和阴极404 所施加的电场的驱动下，反应产物中的离子态部分向浓缩隔室402一侧运动，由于离子交换膜403的选择透过性，流经淡化隔室401的反应产物中的离子态部分可经过离子交换膜403而进入与之相邻的浓缩隔室402，而反应产物中的其余部分则被离子交换膜403阻挡而留在淡化隔室401内。通过该电渗析作用，反应产物中的离子态部分被分离并收集到浓缩隔室402内。

根据实际需要，本领域技术人员可以选择本领域已知的多种离子交换膜来进行电渗析分离处理。在一些实施例中，离子交换膜为阴离子交换膜，例如Q膜，以分离和收集阴离子态的反应产物。在一些实施例中，离子交换膜为阳离子交换膜，例如S膜，以分离和收集阳离子态的反应产物。在一些实施例中，电渗析分离装置400的离子交换膜可以呈现为由多个离子交换膜彼此叠置形成的膜堆的形式，例如由多个阴离子交换膜和多个阳离子交换膜彼此交替叠置，形成诸如“阴离子交换膜—阳离子交换膜—阴离子交换膜……阳离子交换膜—阴离子交换膜—阳离子交换膜”的结构。相应地，在彼此交替叠置的阴离子交换膜和阳离子交换膜之间形成多个彼此交替排列的淡化隔室和浓缩隔室。

电渗析分离装置所采用的阳离子交换膜、阴离子交换膜和膜堆可以选用市售的产品。例如，可以选用来自Novasep公司、Eurodia公司、山东天维膜技术有限公司、金华市金秋环保水处理有限公司、浙江千秋环保水处理有限公司等的离子交换膜或膜堆。

一些实施例中，电渗析分离装置400还包括淡化流体回流通道413。如图7所示，该淡化流体回流通道413的一端与淡化隔室401的出口412流体连通，并且配置有使从淡化隔室401的出口412流出的流体沿箭头B的方向至少部分回流至淡化隔室401 的淡化流体泵送装置(未图示)。该淡化流体泵送装置可以是任何可用的输送流体或使流体增压的机械结构，例如容积泵、叶轮式或喷射式泵等。通过利用淡化流体泵送装置将从出口412流出的流体泵送回流至淡化隔室401内，能够使回流液体中的反应产物再次经历电渗析分离过程，从而使得反应产物中的离子态部分能够充分地经离子交换膜403进入浓缩隔室402的溶剂中，实现尽可能高的分离率。根据实际需要，上述回流过程可以进行一次或多次。

一些实施例中，淡化隔室401的出口412处设置有淡化流体电导率测量仪(未图示)，用于测量从出口412流出的流体的电导率。电渗析分离装置400还可进一步包括控制器，控制器与淡化流体电导率测量仪和淡化流体泵送装置信号连接。

淡化流体电导率测量仪可实时地或周期性地监测从出口412流出的流体的电导率，并将所测得的电导率值传输至控制器。控制器将该电导率值与预定阈值比较，当测得的电导率小于某个预定阈值时，说明流体中的离子态反应产物的含量已降至预定范围以下，离子态反应产物已经被充分分离。此时，控制器可以向淡化流体泵送装置发送控制信号，控制该淡化流体泵送装置停止泵送，并控制诸如换向阀或类似构件引导淡化隔室401内的流体沿箭头C的方向被排出电渗析装置400。

需要说明的是，一些实施例中，电渗析分离装置400也可以不包括淡化流体电导率测量仪，而是根据反应产物的类型和体积，由控制器控制淡化流体泵送装置运行指定的时间，以完成反应产物中离子态部分的充分分离。

可替代地，在一些实施例中，电渗析分离装置400还包括浓缩流体回流通道423，该浓缩流体回流通道423的一端与浓缩隔室402的出口422流体连通，并配置有使从浓缩隔室402的出口422流出的流体沿箭头E的方向至少部分回流至浓缩隔室402的浓缩流体泵送装置(未图示)。该浓缩流体泵送装置可以是任何可用的输送流体或使流体增压的机械结构，例如容积泵、叶轮式或喷射式泵等。通过浓缩流体泵送装置将从浓缩隔室402的出口422流出的流体泵送回流至浓缩隔室402内，使更多的离子态反应产物可以经由离子交换膜403进入该浓缩流体内，从而能够获得更高浓度的离子态反应产物的溶液。根据实际需要，上述回流过程可以重复一次或多次。

一些实施例中，浓缩隔室402的出口422处可设置有浓缩流体电导率测量仪，用于测量从出口422流出的流体的电导率。电渗析分离装置400的控制器与浓缩流体电导率测量仪和浓缩流体泵送装置信号连接。

浓缩流体电导率测量仪用于实时地或周期性地监测从出口422流出的流体的电导率并将其传输至控制器。控制器将该电导率值与预定阈值比较，当电导率值大于某个预定阈值时，说明浓缩隔室流出的流体内的离子态部分的浓度已达到预定范围。此时，控制器向浓缩流体泵送装置发送控制信号，控制该浓缩流体泵送装置停止泵送，并控制诸如换向阀或类似构件引导流体沿箭头F的方向排出电渗析装置400。

需要说明的是，一些实施例中，电渗析分离装置400也可以不包括浓缩流体电导率测量仪，而是根据反应产物的类型和体积，由控制器控制浓缩流体泵送装置运行指定的时间，以获得指定浓度的离子态反应产物的溶液。

图8示出了根据本申请另一个实施例的电渗析分离装置的示意性结构图。电渗析分离装置500包括一电渗析单元504，该电渗析单元504可具有与图7所示的实施例的电渗析分离装置400及其变形例相同的结构，在此不再赘述。

如图所示，除了电渗析单元504之外，电渗析分离装置500还包括浓缩流体存储单元501、淡化流体存储单元502和极水存储单元503。浓缩流体存储单元501用于存储溶剂(例如纯水)，经电渗析过程分离的离子态反应产物可溶解在该溶剂内。淡化流体存储单元502用于存储反应产物流体。极水存储单元503用于存储极水。

浓缩流体存储单元501、淡化流体存储单元502和极水存储单元503分别通过电渗析反应装置500上的溶剂入口509、反应产物入口511和极水入口510与外部接口连通。例如，在一些实施例中，反应产物入口511直接地或经由固液分离构件而与固液反应装置100，200的出料口连通，以使从固液反应装置100，200的出料口流出的反应产物经由反应产物入口511流入淡化流体存储单元502。溶剂入口509和极水入口510则分别与溶剂供应源和极水供应源连接，以将作为溶剂的纯水和用于冲洗电极的极水分别引入浓缩流体存储单元501、极水存储单元503。

一些实施例中，用于制备离子态反应产物的系统可进一步包括：设置于固液反应装置的出料口的流量计，用于测量从出料口排出的反应产物的体积；被配置为将一定体积的溶剂输送入浓缩流体存储单元501的定量泵送机构；以及控制器，控制器与流量计和定量泵送机构信号连接，并且根据流量计所测得的排出反应产物的体积，定量地控制定量泵送机构将相应体积的纯水或其他溶剂输送至浓缩流体存储单元501的定量泵送机构中，以保证反应产物与溶剂的比例关系。上述流量计可以是转子流量计、容积式流量计、超声波流量计等，而定量泵送机构可以是具有定量泵送功能的容积泵、叶轮式或喷射式泵等。

一些实施例中，定量泵送结构也可以直接将纯水或其他溶剂泵送到电渗析单元504内的浓缩隔室中。此时可以相应省略浓缩流体存储单元501。

继续参照图8，从电渗析单元504中的浓缩隔室中流出的流体可以通过浓缩流体回流通道506回流至浓缩流体存储单元501，并进一步地流入电渗析单元504中的浓缩隔室进行电渗析处理，以获得高浓度的离子态反应产物。

从电渗析单元504中的淡化隔室流出的流体则可以通过淡化流体回流通道507回流至淡化流体存储单元502，并进而流入电渗析单元504中的淡化隔室，以进一步分离反应产物中的离子态部分。

用于冲洗电渗析单元504的电极的极水也可以经由极水回流通道508回流入极水存储单元503，进而流入电渗析单元504以循环冲洗电极。

一些实施例中，电渗析装置500还包括电源505以为电渗析分离装置的各部件供能。

如图8所示，电渗析装置500还具有浓缩流体排出口512和淡化流体排出口513。类似于如上图7所示实施例，可设置浓缩流体电导率测量仪来监测浓缩流体的电导率。当从浓缩隔室的出口流出的流体的电导率大于指定阈值时，浓缩流体回流通道506被关闭，沿该通道的流体循环被停止，控制换向阀或其他类似机构引导从浓缩隔室流出的流体沿浓缩流体排出口512流出。

替代地，可设置淡化流体电导率测量仪来监测淡化流体的电导率。当淡化隔室的出口流出的流体的电导率小于指定阈值时，关闭淡化流体回流通道507，使得沿该通道的流体循环被停止，控制换向阀或其他类似机构引导从淡化隔室流出的流体沿淡化流体排出口513流出。

下面将结合附图8，以用于制备离子态的D-泛解酸的酶促反应为例来阐述本申请的用于制备离子态反应产物系统的具体工作过程。具体地，酶促反应的液态反应物为泛解酸内酯外消旋体，固态反应物为含有D-泛解酸内酯水解酶的固定化细胞或固定化酶，两者反应得到获得离子形式的D-泛解酸和非离子形式的L-泛解酸内酯，以下是结合该固液反应的本申请系统的具体工作步骤：

1)通过液态反应物进料口111加入一定量的泛解酸内酯外消旋体，并通过固态反应物进料口112加入一定量的含有D-泛解酸内酯水解酶的固定化细胞/固定化酶，随后利用搅拌构件103充分搅拌进入反应容器101的反应混合物，使得含有D-泛解酸内酯水解酶的固定化细胞/固定化酶与泛解酸内酯外消旋体充分接触反应，最终获得 D-泛解酸和L-泛解酸内酯。

2)在经过预定反应时间以后，打开出料口113，使得最终反应产物D-泛解酸和 L-泛解酸内酯通过出料口113流出反应容器101，而未反应完全的含有D-泛解酸内酯水解酶的固定化细胞/固定化酶被过滤构件102阻挡在反应容器101中。

3)通过液态反应物进料口111再加入一定量的泛解酸内酯外消旋体，随后利用搅拌构件103进行搅拌，以使固定化细胞中剩余的含有D-泛解酸内酯水解酶与泛解酸内酯外消旋体充分接触反应。

4)经过预定反应时间以后，打开出料口113，使得反应产物D-泛解酸和L-泛解酸内酯通过出料口113流出，而未反应完全的含有D-泛解酸内酯水解酶的固定化细胞被过滤构件102阻挡在反应容器101中。

5)从出料口113排出的反应产物流入图8所示的淡化流体存储单元502中，根据测得的从出料口113排出的反应产物的体积，调整对应的定量泵送机构，将与反应产物体积成一定比例的溶剂泵入浓缩流体存储单元501。同时，通过极水供应源将一定体积的极水引入极水存储单元503。

6)通过浓缩流体泵送装置使得浓缩流体存储单元501中的溶剂沿着电渗析单元504的浓缩隔室、浓缩流体回流通道506和浓缩流体存储单元501所形成的回路循环流动。同时，通过淡化流体泵送装置使得淡化流体存储单元502中的反应产物沿着电渗析单元504的淡化隔室、淡化流体回流通道507和淡化流体存储单元502所形成的回路循环流动。同时，使得极水存储单元503中的极水沿着电渗析单元504、极水回流通道508和极水存储单元503所形成的回路循环流动，以冲洗电渗析单元504中的电极。通过电渗析作用，反应产物中离子态的D-泛解酸被分离并收集到电渗析单元 504的浓缩隔室内，而非离子态的L-泛解酸内酯则被保留在电渗析单元504的淡化隔室中。

7)测量从电渗析单元504中的淡化隔室和/或浓缩隔室中流出的流体的电导率。当测得的从电渗析单元504中的淡化隔室中流出的流体的电导率小于100μs/cm，控制淡化流体泵送装置停止泵送或闭合淡化流体回流通道507，并通过换向阀或其他类似机构将电渗析单元504的淡化隔室中流出的反应产物流体引导至淡化流体排出口513 流出。替代性地，当测得从电渗析单元504的浓缩隔室中流出的流体的电导率大于8 ms/cm，控制浓缩流体泵送装置停止泵送或闭合浓缩流体回流通道506，并通过诸如换向阀或其他类似机构将电渗析单元504的浓缩隔室中流出的D-泛解酸溶液引导至浓缩流体排出口512流出。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了系统的不同部分以及这些不同部分的子部分，但是这种划分仅仅是示例性的而非强制性的。本技术领域的一般技术人员可以通过研究说明书、说明书附图和所附的权利要求书，理解和实施对披露的实施方式的其他改变。在权利要求中，措词“包括”不排除其他的元素和步骤，并且措辞“一”、“一个”不排除复数。在本申请的实际应用中，一个零件可能执行权利要求中所引用的多个技术特征的功能。

Claims (10)

1.一种用于制备离子态反应产物的系统，其特征在于，所述系统包括：

固液反应装置，所述固液反应装置包括：

具有倾斜底面的反应容器，所述反应容器包括：

进料口，所述进料口被设置为接收固态和液态的反应物；

出料口，所述出料口被设置为允许反应产物从所述反应容器排出；

卸料口，所述卸料口被设置为允许固态反应物从所述反应容器排出，其中所述卸料口位于所述底面的较低的一侧；

过滤构件，所述过滤构件被布置于所述出料口的上游，以在允许所述反应产物从所述出料口排出的同时，阻挡固态反应物从所述出料口排出；

电渗析分离装置，所述电渗析分离装置包括：

阳极；

阴极；

设置于所述阳极和阴极之间的淡化隔室和浓缩隔室，所述淡化隔室和浓缩隔室之间通过离子交换膜彼此隔开；

其中所述固液反应装置的出料口与所述淡化隔室的入口流体连通，使得进入所述淡化隔室的反应产物中的离子态部分经所述离子交换膜进入与之相邻的浓缩隔室。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电渗析分离装置进一步包括：

淡化流体回流通道，所述淡化流体回流通道与所述淡化隔室的出口流体连通，并配置有使从所述淡化隔室的出口流出的流体至少部分回流至所述淡化隔室的淡化流体泵送装置；

淡化流体电导率测量仪，所述淡化流体电导率测量仪设置于所述淡化隔室的出口，以测量从所述淡化隔室的出口流出的流体的电导率；

控制器，所述控制器与所述淡化流体电导率测量仪和所述淡化流体泵送装置信号连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电渗析分离装置进一步包括：

浓缩流体回流通道，所述浓缩流体回流通道与所述浓缩隔室的出口流体连通，并配置有使从所述浓缩隔室的出口流出的流体至少部分回流至所述浓缩隔室的浓缩流体泵送装置；

浓缩流体电导率测量仪，所述浓缩流体电导率测量仪设置于所述浓缩隔室的出口，以测量从所述浓缩隔室的出口流出的流体的电导率；

控制器，所述控制器配置为与所述浓缩流体电导率测量仪和所述浓缩流体泵送装置信号连接。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述反应容器设有底面调节装置，所述底面调节装置配置成可调节所述底面相对于水平面的倾斜角度。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述底面上设置有延伸至所述卸料口的沟槽。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述固液反应装置还包括至少部分设置于所述反应容器内的搅拌构件，所述搅拌构件包括搅拌杆和从所述搅拌杆横向向外延伸的多个叶片，且其中至少两个叶片从所述搅拌杆上的不同的轴向位置延伸。

7.根据权利要求6所述系统，其特征在于，所述搅拌杆被设置为可在所述反应容器内运动。

8.根据权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述进料口包括固态反应物进料口和液态反应物进料口，所述固态反应物进料口和/或液态反应物进料口设置有计量构件，所述计量构件被设置为计量通过所述进料口的反应物的量。

9.根据权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述出料口下游设置有反应转化率测量构件，所述反应转化率测量构件被设置为测量从所述出料口排出的反应产物的至少一项参数，并基于所述至少一项参数确定所述反应容器内反应产物的转化率。

10.根据权利要求1至3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括：

流量计，所述流量计设置于所述出料口，以测量从所述出料口排出的反应产物的体积；

定量泵送机构，所述定量泵送机构被配置为将一定体积的溶剂输送入所述浓缩隔室；

控制器，所述控制器与所述流量计和定量泵送机构信号连接。

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