JPS58164541A - 多価カルボン酸の精製方法 - Google Patents

多価カルボン酸の精製方法

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JPS58164541A
JPS58164541A JP4642582A JP4642582A JPS58164541A JP S58164541 A JPS58164541 A JP S58164541A JP 4642582 A JP4642582 A JP 4642582A JP 4642582 A JP4642582 A JP 4642582A JP S58164541 A JPS58164541 A JP S58164541A
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Kenji Yokota
横田 憲二
Mitsutake Aoyanagi
青柳 充建
Norio Kono
河野 典生
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Mitsubishi Kasei Corp
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Nippon Rensui Co
Mitsubishi Kasei Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は多価カルボン酸の精製方法に係わるものであ
る。
クエン酸、酒石酸、シュウ酸等、多価カルボン酸の分離
、精製は従来、主として晶析、抽出などによって行なわ
れている。例えば発酵法によって製造されたクエン酸の
分離、精製は、発酵液から菌体などの不溶物をろ過によ
って分別した後、発酵液に水酸化カルシウム、塩化カル
シウム等を添加してクエン酸をカルシウム塩として沈澱
させ、次いでこれに希硫酸を添加し、遊離してくるクエ
ン酸の水溶液を濃縮、晶析させて回収している。
しかし、この精製方法には次のような問題点がある。即
ち1ず第1に多量の石膏が副生ずるとと、第2に分離、
除去できかい不純物として、乳酸、ウロン酸など、目的
とする多価カルボン酸以外の有機酸が製品中に混入する
こと、第3に、製品としての高純度を得るためには上記
の精製法を何回も繰返さなければならぬこと、等の点が
挙げられる。
このような問題点を解決するため、本出願人会社では、
さきに鉱酸を含んだ多価カルボン酸溶液をOH型の弱塩
基性陰イオン交換樹脂の層に通し、多価カルボン酸を分
離する方法を提案した(特開昭タター76739号公報
参照)。しかしながら、この方法では樹脂の再生にアル
カリ溶液を使用するため、経済性の面で必ずしも満足す
べき方法とはいえない。
か\る背景の下、本発明者等は従来法の問題点を解消す
るため更に研究を重ね本発明を完成するに到った。本発
明は繁雑な操作を必要とせず、経済的有利に多価カルボ
ン酸を精製分離する方法を掃供することを目的とするも
のであって、その要旨とするところは塩型の陰イオン交
換樹脂の充填床に多価カルボン酸のアルカリ金属塩溶液
を通し、充填床から流出する流出液中の多価カルボン酸
塩溶液の濃度が許容量を上相供給して流出する多価カル
ボン酸溶液を取得することを特徴とする多価カルボン酸
の精製方法に存する。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明は、中性域付近において、陰イオン交換樹脂に対
する選択性が、C1、So、 、 No、のような強酸
イオンよりも多価カルボン酸イオンの方が高いという知
見に基いてなされたものであり、本発明方法において、
陰イオン交換樹脂はaZ型、S04型、N03型のよう
に強酸の塩型で用いられる。陰イオン交換樹脂は弱塩基
性、強塩基ぴゝいずれであってもよく、また、ゲル型、
ポーラス型といわれる、いずれの型のものであってもよ
い。市販されているもので例示するとダイヤイオ7BA
IOA、ダイヤイオ78A20A、ダイヤイオンPAg
O4、ダイヤイオンwA3o〔いずれも三菱化成工業■
製、ダイヤイオンは同社登録商標〕等が挙げられる。
このような塩型の陰イオン交換樹脂を充填した床に、多
価カルボン酸を、ナトリウム塩、カリウム塩等、アルカ
リ金属塩の形として含有する被処理液を通人する(吸着
工程)。被処理液中の多価カルボン酸塩の濃度は特に制
限されるものではないが、通常o、/〜IN程度の範囲
で良好に用いられる。また溶液の通人速度も特に制限さ
れず、通常、svθ、5− ! hr−’の範囲でよい
多価カルボン酸塩溶液の通入当初は、多価カルボン酸塩
は殆んど流出液中に漏出しないが、次第に多価カルボン
酸塩の漏出(即ちリーク)が始まり、次第にその濃度を
増して供給する被処理液中の多価カルボン酸塩濃度に接
近し、終には同等となる。このとき、充填床は多価カル
ボン酸で飽和されている。多価カルボン酸アルカリ塩の
漏出が始まった後、その塩濃度が増加する適当な時期、
換言すればその濃度が許容量を1廻るとき、被処理液の
供給を停止する。この許容量については後述する。
被処理液の供給を停止すると、これに続いて充填床に通
水し、充填床内に残っている溶液を水で押出す(押出し
工程)。続いて鉱酸水溶液を充填床に通液すると、イオ
ン交換樹脂にイオン的に吸着されていた多価カルボン酸
が溶離すれ、遊離状態で流出液として出てくる(溶離工
程)。この場合に通液する鉱酸は、最初使用した陰イオ
ン交換樹脂がCt型であれば塩酸水溶液を用いる。そう
すると陰イオン交換樹脂はCt型に再生され、上記多価
カルボン酸の精製にそのま\繰返し使用することができ
る。即ち、多価カルボン酸の溶離には、最初使用した陰
イオン交換樹脂の塩型に相当する鉱酸を使用すれば極め
て好都合である。
溶離工程において、イオン交換樹脂から溶離されるカル
ボン酸は、イオン交換される鉱酸と化学当量的に等しい
といえる。この際使用する鉱酸の濃度は特に制限される
ものではないが、鉱酸濃度を大きくすることによって、
回収カルボン酸濃度を上げることができる。通常鉱酸濃
度はθ、/−2N程度が好ましい。
また溶離工程における鉱酸の通液速度は、これも特に制
限されるものではなく、通常SVθ、j〜j hr  
 が好ましい。
溶離工程終了後、充填床の方はこの中に残存している液
を水で押出し、その後、必要に応じて水洗し、以下上記
のサイクルを繰返す。
一方、溶離された多価カルボン酸は高純度で得られるの
で、場合によってはそのま\使用することもでき、要す
れば通常の方法に従い、濃縮、晶出させて固体結晶とし
て取得する。
本発明方法では、クエン酸、グルタル酸、アシヒン酸、
シュウ酸、コハク酸、リンゴ酸、フマル酸、マレイン酸
、マロン酸、フタル酸、酒石酸などの精製に適用でき、
具体的には発酵法によって多価カルボン酸を生成させた
ときの発酵液から多価カルボン酸を精製する場合に有利
に適用できる。
次に本発明の作用、効果を理解するための試験例を示す
。なお以下の試験例、その後に記載される実施例および
添付図面において多価カルボン酸塩、モノカルボン酸塩
の濃度表示は、すべて遊離酸に換算して示しである。
試験例1 内径20IaIのカラムにat型とした弱塩基性陰イオ
ン交換樹脂(ダイヤイオンWA30)rOmlを充−す
る。層高は約235簡になる。これにクエン酸ナトリウ
ムの2チ水溶液(pH7)を5V3hr  の流速で流
し、流出してくる液のT OO(Total Orga
nic Carbon )  を測定した。
/θB型を使用した。同時に流出液の電気伝導度(以下
gcという。)〔単位−8/cm(ミリシーメンス/C
rIり〕を測定した。その結果を第1図に示す。図にお
いて横軸は通液量〔t/1−R(イオン交換樹脂/1当
りの通液量)〕であり、縦軸中、左側の目盛りはT O
C(m9/l as(、l、右側の目盛りはE C(m
87cm )である。図中、/は通人した溶液のクエン
酸ナトリウムのT。
C濃度を示す線、λは流出してくる液中のクエン酸す)
 IJウムのTOC濃度の変化を示す線、3は流出液の
ECの変化を示す線である。
この図の線コの変化から明らかなように、最初、流出液
中にはクエン酸ナトリウムは漏出してこず、次いでクエ
ン酸ナトリウムが現われ、徐々にその濃度を増し、最終
的には供給液と同一組成の液が流出してくる。これは充
填床のイ    :オン交換樹脂がクエン酸で飽和した
ことを示すものである。
一方線3の変化を見るとクエン酸ナトリウム溶液の通液
開始と同時にVCは急激に上昇するが、これはat型陰
イオン交換樹脂がクエン酸ナトリウムとイオン交換し、
生成したNaCtが流出液に入ってくるためであり、ク
エン酸ナトリウムのクエン酸がイオン交換樹脂にイオン
的に吸着されている期間はmCは横這い状態にあり、イ
オン交換樹脂に対するクエン酸のイオン吸着が進み、流
出液中にクエン酸ナトリウムが出始めるに従ってEC曲
線は降下し始め、流出液中のクエン酸ナトリウム濃度が
供給液中のクリラム溶液の停止は流出液中のクエン酸濃
度測定結果以外にKO測定結果からも決めることができ
る。
試験例2 この例では試験例/と同様、内径λOwmのカラムにa
t型としたダイヤイオンWA30を!Oml充填し、こ
れに酒石酸ナトリウムの2チ溶液(1)H7)を5V3
hr  の流速で通液した。その結果を第2図に示す。
図中、弘は供給液中の酒石酸ナトリウムのTOC濃度を
示す線、夕は流出液中の酒石酸ナトリウムのTOC濃度
の変化を示す線、乙は流出液中のEc変化を示す線であ
る。この図から明らか彦ように酒石酸ナトリウムの場合
も試験例/の場合と同様の結果を示している。
試験例3 この例では試験例/と同様、内径コθ薦のカラムにC4
型としたダイヤイオンWA3θを♂Oml充填し、これ
にシュウ酸ナトリウムの2%水溶液(pH7)をSV 
3 hr−2の流速で流した。
その結果を第3図に示す。図中、7は供給液中のシュウ
酸ナトリウムのTOC濃度を示す線、♂は流出液中のシ
ュウ酸ナトリウムのToo濃度変化を示す曲線、9は流
出液中のECの変化を示す曲線である。この例でも試験
例/と同様の結果が得られる。
試験例ダ この例ではモノカルボン酸であるグルクロン酸のナトリ
ウム塩水溶液(濃度/utor/l)−ヱ をS’V3hr  の流速で通液した。充填床は試験例
/と同じく、内径、20WLaのカラムにCt型とした
ダイヤイオンWA30を!θm/充填したものである。
通液の結果を第1図に示す。図中、/θは流出液中のグ
ルクロン酸ナトリウム濃度の変化を示す曲線である。
この場合は試験例/〜3におけるジカルボン酸ナトリウ
ム塩の場合と異なり、通液を開始すると、流出液中のグ
ルクロン酸ナトリウムの濃度は急激に上昇し、供給原液
中の濃度に達する。
このことからグルクロン酸塩はイオン交換樹脂にイオン
吸着されることなく、そのま\流出されることがわかる
以上のようにクエン酸などの多価カルボン酸の塩はグル
クロン酸などのモノカルボン酸の塩にくらべ、塩型陰イ
オン交換樹脂に選択的に吸着されることが確認される。
この例では充填床にSO4型にしたダイヤイオンWA3
0を♂Oml、内径+27關のカラムに充填(II高2
3りWIII)シたものを使用した。この充填床にクエ
ン酸ナトリウムのJ%水溶液(pH1 7)を8V3hr  の流速で通液した。
その結果を第5図に示す。図中、l/は供給液中のクエ
ン酸ナトリウムのToo濃度を示す線、/2は流出液中
のクエン酸ナトリウムのTOC濃度の変化を示す線、/
3は流出液のEC変化を示す線である。
この図から、陰イオン交換樹脂をSO,型にしてもat
型のものと同様の挙動を示すことが明らかである。
試験例に の例では陰イオン交換樹脂として強塩基性陰イオン交換
樹脂を用いた。即ち内径、2/!IIIIOカラムにa
t型にしたダイヤイオンSA/θA(ゲル型の強塩基性
陰イオン交換樹脂であり、交換基としてベンジルトリメ
チルアンモニウム基を有するI型樹脂)を!θml充填
する。
これにクエン酸ナトリウムの2チ水溶液(pH7)をS
V 3 hr−2の流速で通液した。その結果を第6図
に示す。
図中、/4tハ供給液のクエン酸ナトリウムのTOC濃
度を示す線、/jけ流出液中のクエン酸ナトリウムのT
OC濃度の変化を示す線、/6は流出液のEC変化を示
す線である。
この図から、ゲル型の1型の強塩基性陰イオン交換樹脂
においても試験例/と同様の結果を示すことが明らかで
ある。
試験例? この例ではC4型としたポーラス型の強塩基性陰イオン
交換樹脂であるダイヤイオンPAダθ6(交換基として
ベンジルジメチル−β−ヒドロキシエチルアンモニウム
基を有する■型樹脂)romlを、内径21■のカラム
に充填した充填床を使用した。この充填床にクエン酸ナ
トリウムの2%水溶液(pH7)をSV 3 hr−’
の流速で通液した。その結果を第7図に示す。
第7図において、17は供給液中のクエン酸ナトリウム
のTOC濃度を示す線、/!は流出液中のクエン酸ナト
リウムのToo濃度変化を示す線、19は流出液のEC
変化を示す線である。
この図から、ポーラス型の■型の強塩基性陰イオン交換
樹脂においても、試験例1の場合と同様の結果を示すこ
とが明らかである。
示す。そこで本発明方法において、樹脂充填床に対し多
価カルボン酸アルカリ金属塩を含有する液、即ち被処理
液の供給を停止する時期は、吸着工程において充填床か
ら流出する流出液中の多価カルボン酸溶液の濃度が許容
量を上相るようになったときである。この許容量は工業
的生産上、効率的と認められる観点から定められる。即
ち、例えば第1図における2の曲線が被処理液濃度と同
程度になる時点では充填床内のイオン交換樹脂のイオン
的吸着は飽和状態にあリ、イオン交換樹脂の交換能力活
用の点では好ましい。しかし一方において、通液してそ
のまオ排出される被処理液の量も増大する。従って被処
理液の供給停止は充填床からの流出液中に多価カルボン
酸塩が漏出し始めた時点以降、流出液中の多価カルボン
酸塩の濃度が被処理液の濃度と同程度になる時点までの
間の範囲内から選ばれる。具体的には、充填床からの流
出液中の多価カルボン酸塩濃度が被処理液中の多価カル
ボン酸濃度の約5%以上になった時点以降の時期から選
ばれる。本発明方法を工業的に実施する方式として後述
するメリゴーランド方式とい\得る方式をとるときは、
流出液中の多価カルボン酸塩濃度が被処理液の濃度と同
程度乃至はこれに近い高濃度になるまで、充填床への被
処理液供給を続けるのが有利である。
本発明方法はイオン交換樹脂を充填した/塔でパンチ式
により実施してもよいが、効率を上げるには以下述べる
メリーゴーフント方式といい得る方法を採るのが好まし
い。例えば3つの充填塔(以下、それぞれの塔を■、■
および■で表わす。)を使用する場合について説明する
先ず最初Fi(1)■−■、■のように■、■塔が直列
に連結され、■塔は再生時期している。
被処理液は■塔に供給され■塔からの流出液は■塔に送
られる。■塔からの流出液中の多価カルボン酸塩濃度が
許容量を上廻るようになったときは、相互の塔の間の配
管の弁を切換えて、C[I)■−■、■のように連結し
、■塔に新しい被処理液を通し、ここからの流出液を■
塔に通す。一方■塔はその後の処理、即ち塔内の残留液
の通水による押出し、鉱酸通液による多価カルボン酸の
溶NIを行う。■塔内の残留液の通水による押出しは上
記(I)の工程で行なうこともできる。■塔の流出液中
の多価カルボン酸濃度が許容量を上廻れば、配管の弁切
換えにより、(1)■−■■の連結により、同様の操作
を繰    “夕 返し、これで/サイクルが終了し、このサイクルを反覆
する。
このような方式を採るときは、新しい被処理液を通液す
る第1番目の塔においては、その塔からの流出液中の多
価カルボン酸アルカリ金属塩濃度が新しい被処理液中の
それと同程度乃至はこれに近い高濃度、例えば!θチ以
上の濃度となるまで通液を続けるのが好ましい。かくし
て被処理液、樹脂の種類、その充填量、その他の実施条
件について、さきの試験例に準じた予備実験を行ってお
けば、操作全体を自動化することができる。
次に本発明の詳細な説明する。
実施例/ この例ではクエン酸ナトリウ、ム(含有量認θ、zy/
z)  とグルクロン酸ナトリウム(含有量/、IIt
/l)を含有する原液を処理し、両者を分離した。
充填床としては内径20w5、高さ34townsのカ
ラムに、Ct型にしたダイヤイオンWA30をz o 
ml充填(層高23611II)したものを使用した。
この充填床に原液を8VJhr  の流速で通し、上記
試験例と同様にして通液量に対する流出液中のそれぞれ
のカルボン酸アルカリ金属塩濃度の変化を測定した。そ
の結果を第r図に示す。なおとの場合、分析は液体クロ
マトグラフィーによった。
第♂図において、横軸は通液量(t7t−R)、縦軸は
有機酸即ちクエン酸およびグルクロン酸のナトリウム塩
濃度(■/l)を示すものであり、図中、コθは流出液
中のクエン酸ナトリウムの濃度変化を示す曲線、7.2
は流出液中のグルクロン酸ナトリウムの濃度変化を示す
曲線である。
この図をみると、通液量約317t−Rまでは流出液中
へのクエン酸ナトリウムの漏出はなく、イオン交換樹脂
に、イオン的に吸着されていることが示される。一方、
モノカルボン酸であるグルクロン酸のナトリウム塩は約
θ、J’ l / l −R上記の処理を経た充填床に
水を通して残留液を押出した後、IN塩酸をSV 、2
.Ohr  の流速で通し、溶離されてくる液の分析を
行った。その結果を第9図に示す。カルボン酸の分析は
液体クロマトグラフィーにより、at についてはJ工
Sによって測定した。
第9図において横軸は溶離液量(t/1−R)、縦軸は
溶離液中に現われくる成分の濃度Cf/l)であり、図
中1.22はクエン酸の濃度変化を示す曲線、23はc
z(Hcz)  の濃度変化を示す曲線である。
この結果をみるに、溶離液中にグルクロン酸は認められ
ず、このものは吸着工程においてイオン交換樹脂にイオ
ン的に吸着されなかったことを示す。溶離液量約へ/ 
6t/l−RまではHCtがで\こないので、ここまで
の溶離液を分取すれば、高純度のクエン酸溶液が得られ
る。
それ以降の溶離液(約31/l−Rまでの部分)は、次
のサイクルにおける溶離液として使用することができる
上記の知見に基づき、次のようにして高純度のクエン酸
を分取した。即ち上記カラムに上記原液j2θmlを、
!FOm//h(SV、?hr  )で通液し、次いで
水!θmlを2110m1/hで流した後、t、ON 
HCl 2 jθmlを76θml/h(SV2 hr
・)の流速で通液して溶離を行なった。溶離後、水/6
θmlを使用し、通液速度/6θml/hで押出しを行
ない、次のサイクルへの準備とした。
上記溶離工程で得られる溶離液を、高純度のクエン酸と
して回収するために、溶離液量//2’txtより1t
、t9mlまでの部分(以下A液とする)と溶離液i 
t e 9 mlより24tOm14での部分(以下B
液とする)に分別し、それぞれを分取する。上記A液の
クエン酸濃度は6/、9 f/lであり、クエン酸量で
みると2.29 ?であった。
一方B液中のクエン酸濃度はII 9.0 ?/lであ
り、クエン酸量でみると%、% 6tであった。そして
B液中の塩酸濃度はa5.41−9/lであり、塩酸量
としては2.3 / tであった。そして溶離液中にお
いてグルクロン酸は認められなかった。
実施例コ この実施例ではクエン酸ナトリウム(濃度ao、3t/
l)およびグルコース(濃度10.71/l)を含有す
る原液を処理し、両者を分離した。
充填床としては内径2Q■、高さ3440■のカラムに
SO2型としたダイヤイオンWA30を!θm/充填し
たものを用いた。
この充填床に原液を5vJhr  の流速で通し、上記
実施例/と同様にして通液量に対する流出液中のクエン
酸ナトリウムとグルコースの濃度変化を測定した。その
結果を第10図に示す。
分析は液体クロマトグラフィーによって行なった。
第70図において、横軸は通液量(t7t−R)、出液
中のクエン酸ナトリウムの濃度変化を示す線、Jjは流
出液中のグルコースの濃度変化を示す線である。
この図から明らか々ように、グルコースは塩型陰イオン
交換樹脂に吸着されないで、約0.3t7t−Rの通液
量から漏出し始めている。一方クエン酸ナトリウムは約
3t/l−Hの通液量までは流出液中へ漏出せず、イオ
ン交換樹脂に吸着されている。
上記の処理工程を経た充填床に水を通して床内の残留液
を押出した後、7N硫酸をSV2.0フイーで、またS
O4については、T工Sによって分析した。
その結果を第11図に示す。この図において、横軸は溶
離液量(t/1−R)、縦軸は溶離液中の成分の濃度(
f/l )である。図中、26はクエン酸の濃度変化を
示す線、27は硫酸の濃度変化を示す線である。溶離液
中にグルコースは認められなかった。
この結果に基すき、硫酸を含まない高純度クエン酸を得
るには実施例1におけると同じ手法に従い、第1/図に
おける溶離液量0.9〜−2.り(t/1−R)の液を
目的物として回収し、それ以降の溶離液(2詐〜3.y
 t/l−R)は次のサイクルの溶離液として用いる。
以上のようにして本発明方法によれば、特別繁雑な操作
を必要とせず、使用薬剤の面からも極めて経済的に多価
カルボン酸を精製分離することができる。
なお、上に説明し、実施例に挙げ、図面に示したところ
は本発明の理解を助けるために例示的に挙げたものであ
り、本発明はこれら例示に制限されることなく、発明の
要旨内でそれ以外の変更例をとることができるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図、第ダ図、第5図、第6図およ
び第2図はそれぞれ本文中、試験例/、a、3、ダ、夕
、6および7における試験結果を示す図表であり、第を
図は実施例/における原液供給時の流出液中の有機酸の
濃度変化を示す図表、第9図は実施例1における塩酸溶
液による溶離工程時の溶離液中の成分変化を示す図表で
ある。 第1θ図は実施例コにおける原液供給時の流出液中のク
エン酸ナトリウムおよびグルコースの濃度変化を示す図
表、第11図は実施例2における溶離工程時の溶離液中
のクエン酸および硫酸の濃度変化を示す図表である。 図中、2.12.15、/ざ、2oおよび24tは吸着
工程における流出液中のクエン酸ナトリウム、夕は同じ
く酒石酸ナトリウム、!は同じくシュウ酸ナトリウム、
/θは同じくグルクロン酸ナトリウムのそれぞれ濃度変
化を示す曲線、22および26は溶離工程における溶離
液中のクエン酸の濃度変化を示す曲線である。 出 願 人  三菱化成工業株式会社 日本錬水株式会社 第 2 図 通液量(υl?) 騙3 図 通液量(η−72) 葛4図 通液l()〃−k) 第 5 凪 通液量(l/l−R) 第6 図 通液量(1/1−R) 第 7 図 通液量(ψ−k) 第 6 図 通液量(η−I?’1 芙1 阻 蕗賦液1(4ンーP) 410 図 通液量(///−z) 犀 11  因 ヨ容亀液量(−e/Ik?)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 塩型の陰イオン交換樹脂の充填床に多価カルボン酸のア
    ルカリ金属塩溶液を通し、充填床かボン酸溶液を取得す
    ることを特徴とする多価カルボン酸の精製方法
JP4642582A 1982-03-25 1982-03-25 多価カルボン酸の精製方法 Granted JPS58164541A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63188632A (ja) * 1987-01-30 1988-08-04 Shimadzu Corp 有機酸の精製方法およびその装置
JP2013516180A (ja) * 2009-12-31 2013-05-13 ミリアント・コーポレイション コハク酸アンモニウムを含有する発酵ブロスからのコハク酸の精製

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CHEMICAL ABSTRACTS=1970 *

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JPH0256340B2 (ja) 1990-11-29

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