PL218455B1 - Sposób nanofiltracyjnego rozdziału kwasu fumarowego od glicerolu - Google Patents
Sposób nanofiltracyjnego rozdziału kwasu fumarowego od gliceroluInfo
- Publication number
- PL218455B1 PL218455B1 PL398566A PL39856612A PL218455B1 PL 218455 B1 PL218455 B1 PL 218455B1 PL 398566 A PL398566 A PL 398566A PL 39856612 A PL39856612 A PL 39856612A PL 218455 B1 PL218455 B1 PL 218455B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- glycerol
- nanofiltration
- fumaric acid
- acid
- membranes
- Prior art date
Links
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 title claims description 29
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 title claims description 26
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 title claims description 13
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims description 13
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 13
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 27
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 1
- 229960005150 glycerol Drugs 0.000 description 25
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 25
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 9
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 9
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 7
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001744 Sodium fumarate Substances 0.000 description 6
- 235000010633 broth Nutrition 0.000 description 6
- MSJMDZAOKORVFC-SEPHDYHBSA-L disodium fumarate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)\C=C\C([O-])=O MSJMDZAOKORVFC-SEPHDYHBSA-L 0.000 description 6
- 235000019294 sodium fumarate Nutrition 0.000 description 6
- 229940005573 sodium fumarate Drugs 0.000 description 6
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 5
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 4
- 229940093915 gynecological organic acid Drugs 0.000 description 4
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 4
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical class CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 2
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- -1 polyol Chemical class 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 2
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- STGNLGBPLOVYMA-MAZDBSFSSA-N (E)-but-2-enedioic acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O.OC(=O)\C=C\C(O)=O STGNLGBPLOVYMA-MAZDBSFSSA-N 0.000 description 1
- CYDQOEWLBCCFJZ-UHFFFAOYSA-N 4-(4-fluorophenyl)oxane-4-carboxylic acid Chemical compound C=1C=C(F)C=CC=1C1(C(=O)O)CCOCC1 CYDQOEWLBCCFJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CKLJMWTZIZZHCS-UHFFFAOYSA-N Aspartic acid Chemical compound OC(=O)C(N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000248349 Citrus limon Species 0.000 description 1
- 235000005979 Citrus limon Nutrition 0.000 description 1
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004280 Sodium formate Substances 0.000 description 1
- 239000005862 Whey Substances 0.000 description 1
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 description 1
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000010775 animal oil Substances 0.000 description 1
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 description 1
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000004464 cereal grain Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 235000019387 fatty acid methyl ester Nutrition 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- XVVLAOSRANDVDB-UHFFFAOYSA-N formic acid Chemical compound OC=O.OC=O XVVLAOSRANDVDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 238000000622 liquid--liquid extraction Methods 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- NJTGANWAUPEOAX-UHFFFAOYSA-N molport-023-220-454 Chemical compound OCC(O)CO.OCC(O)CO NJTGANWAUPEOAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DUWWHGPELOTTOE-UHFFFAOYSA-N n-(5-chloro-2,4-dimethoxyphenyl)-3-oxobutanamide Chemical compound COC1=CC(OC)=C(NC(=O)CC(C)=O)C=C1Cl DUWWHGPELOTTOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- AMCPECLBZPXAPB-UHFFFAOYSA-N propane-1,2,3-triol;sodium Chemical compound [Na].OCC(O)CO AMCPECLBZPXAPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000012465 retentate Substances 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- HLBBKKJFGFRGMU-UHFFFAOYSA-M sodium formate Chemical compound [Na+].[O-]C=O HLBBKKJFGFRGMU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000019254 sodium formate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001540 sodium lactate Substances 0.000 description 1
- 229940005581 sodium lactate Drugs 0.000 description 1
- 235000011088 sodium lactate Nutrition 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 1
- 229960005137 succinic acid Drugs 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób nanofiltracyjnego rozdziału kwasu fumarowego (kwasu trans but-2-enodiowego) od glicerolu (propano-1,2,3-triolu) z roztworów wodnych z użyciem nanofiltacyjnych membran ceramicznych, mający zastosowanie w oczyszczaniu brzeczek fermentacyjnych powstałych w procesie biotechnologicznej konwersji odpadowego glicerolu.
Pogłębiający się problem zanieczyszczenia środowiska naturalnego wywołał wzrost zainteresowania alternatywnymi źródłami energii, tj. energią słoneczną, siłą pływów, czy wiatru. Dużą popularność zyskały również przyjazne dla ekosystemu technologie produkcji biopaliw (głównie ciekłych), powstałych w wyniku przerobu naturalnych surowców odpadowych, takich jak: posmażalnicze oleje roślinne i zwierzęce, czy też niezdatne do dalszego przerobu ziarna zbóż, co opisano w Gradziuk P., Grzybek A., Kowalczyk K., Biopaliwa, Wyd. Wieś Jutra, 2002 oraz Kuciński K., Energia w czasach kryzysu, Wyd. Difin, 2006.
Spośród wielu przykładów biopaliw płynnych, tj. oleje roślinne, bioetanol, zdecydowanie największym zainteresowaniem cieszy się biodiesel (ester metylowy kwasów tłuszczowych), pozyskiwany na drodze fermentacji biomasy. Zastąpienie diesla proekologicznym biodieslem pozwala na zmniejszenie emisji tlenku węgla i całkowitą eliminację tlenków siarki do atmosfery, jak podaje Lewandowski W. M., Proelkologiczne odnawialne źródła energii, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2004. Istotny jest również fakt, że biodiesel jest produktem biodegradowalnym, dlatego nie stanowi zagrożenia dla środowiska, a także zdrowia ludzi i zwierząt. Ponadto, powstały podczas jego produkcji odpad - frakcja glicerynowa jest surowcem, który znalazł zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu chemicznego. Temat ten stał się głównym wątkiem wielu prac naukowych: Tudorache M., Protesescu T., Vasile S. C, Parvulescu I., Green Chem. 14, 478-482, 2012, Ramirez-Lopez C. A., Ochoa-Gómez J. R., Fernandez-Santos M., Gomez-Jimenez-Aberasturi O., Alonso-Vicario A., Torrecilla-Soria J., Ind. Eng. Chem. Res. 49 (14), 6270-6278, 2010, Gonzalez-Pajuelo M., Meynial-Salles I., Mendes F., Soucaille P., Vasconcelos I., Appl. Environ. Microbiol. 72, 96-101, 2006, Dasari M. A., Pim-Pahn K., Sutterlin W. R., Suppes G. J., Applied Catalysis A: General 281, 225-231, 2005.
Odpadowa frakcja glicerolu znalazła zastosowanie w przemyśle kosmetycznym, farmaceutycznym i chemicznym, obecnie jednak jedną z najpopularniejszych metod przerobu glicerolu jest biokonwersja do małocząsteczkowych związków organicznych, tj. poliol, czy kwasów organicznych, jak opisują: Clomburg J. M., Gonzalez R., Biotechnol. Bioeng. 108, 867-879, 2010, 1263-1270, 2007. Przez wzgląd na obecne w brzeczce pofermentacyjnej zanieczyszczenia, tj. pozostałości glicerolu, niewielkie ilości protein, soli nieorganicznych oraz powstałe w trakcie fermentacji inne kwasy organiczne: głównie octowy, mrówkowy i mlekowy o całkowitym sukcesie procesu biokonwersji decyduje etap oczyszczania. Zgodnie z dostępn ym i danymi literaturowymi: Lopes F. L. G., Junior B. S., Rodrigues de Souza R.; Ehrhardt D. D., Santana J. C. C., Tambourgi E. B., Brazilian Archives Biol. Technol. 52, 2, 457-464, 2009, Buczkowski R., Igliński B., Cichosz M., Przem. Chem. 86, 1051- 1055, 2007, Lee G. E., Moon S.H., Chang Y. K., Yoo I. K., Chang H. N., J. Membrane Sci., 145, 53-66,1998, istnieje wiele technik pozwalających na separację i zatężanie małocząsteczkowych związków organicznych z brzeczek fermentacyjnych, np. strącanie, destylacja (EP nr 1232137/2000), ekstrakcja ciecz-ciecz (Kumar S., Babu B. V., J. Future Eng, Technol. 3, 21-27, 2008, US nr 20110028759/2011), wymiana jonowa (patent PCT/US nr 2010/062635, Takahashi H., Ohba K., Kikuchi K., J. Membrane Sei. 222, 103-111, 2003, EP nr 2294060/2011, US nr 20100317891/2010), adsorpcja (Davison B. H., Nghiem N. P., Richardson G. P., Applied Biochem. Biotechnol., 7, 113-116, 2004, EP nr 1630228/2012), czy krystalizacja (Li Q., Wang D., Wu Y., Li W., Zhang Y., Xing J., Su Z., Sep. Puryf. Technol. 72, 294-300, 2010, EP nr 2246319/2009, EP nr 405707/1991). Jednak ze względu na duże koszty związane ze zużyciem energii i surowców oraz utylizacją uciążliwych dla środowiska naturalnego odpadów, techniki te nie spełniają zasad „zielonej chemii, dlatego cieszą się coraz mniejszą popularnością. Alternatywą dla tradycyjnych metod oczyszczania są techniki rozdziału, w których o możliwości separacji decyduje selektywna przegroda - zwana membraną. Przykładem takiej techniki jest nanofiltracja.
Nanofiltracja obok mikrofiltracji, ultrafiltracji i odwróconej osmozy jest przykładem ciśnieniowego procesu filtracji membranowej. Proces ten prowadzi się przy ciśnieniu transmembranowym w zakresie 0,3 do 3 MPa (3-30 bar). Generalnie, w procesie nanofiltracji na membranie zatrzymywane są związki o masie cząsteczkowej powyżej 200 g/mol oraz sole dwu- i więcej wartościowe, a przepuszczane są w dużym stopniu sole jednowartościowe. Procesy nanofiltracyjne znajdują zastosowanie do uzdatniania wody (zmiękczanie, odsalanie, dekarbonizacja) oraz w odczyszczaniu ścieków. Omawiany proces
PL 218 455 B1 jest stosowany również do odsalania i zagęszczania produktów spożywczych, mlecznych, napojów, lub półproduktów, a także do częściowego odsalania serwatki, permeatu lub retentatu pochodzącego z procesu ultrafiltracji. Zagadnienie to było przedmiotem licznych publikacji naukowych: Bodzek M., Bohdziewicz J., Konieczny K., Techniki membranowe w ochronie środowiska; Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 1997, Rautenbach R., Procesy membranowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1996, Schafer A. I., Fane A. G., Waite T. D. Nanofiltration: Principles and Applications; Elsevier 2005, Cheremisinoff N. P., Handbook of Water and Wastewater Treatment Technologies; Butterworth-Heinemann, 2001, Van der Bruggen B., Schaep J., Wilms D., Vandecasteele C, J. Membrane Sei., 156, 29-41, 1999, Rautenbach R., Groschl A., Desalination, 77, 73-84,1990, Raman L. P., Cheryan M., Rajagopalan N., Chem. Eng. Prog., 90, 68-74, 1994.
W literaturze naukowej można znaleźć doniesienia dotyczące wydzielania kwasów karboksylowych z brzeczki fermentacyjnej glicerolu. Wydzielanie kwasu 1,4-butanodiowego (bursztynowego) z brzeczki fermentacyjnej gliceryny przy użyciu nanofiltracji było przedmiotem badań prowadzonych przez Kang S. H., Chang Y. K., J. Membrane Science, 246, 49-57, 2005. Głównym celem badań było wybranie odpowiedniej membrany oraz wykazanie możliwości zastosowania nanofiltracji do separacji kwasu bursztynowego z bulionu fermentacyjnego, gdzie produktem ubocznym był mrówczan sodu, octan sodu oraz mleczan sodu. Badano pięć różnych membran nanofiltracyjnych - asymetryczne, kompozytowe membrany polimerowe. Usuwanie kwasów organicznych z roztworów wodnych na drodze nanofiltracji było przedmiotem badań prowadzonych również przez Choi J.-H., Fukushi K., Yamamoto K., Sep. Purification Technol., 59, 17-25, 2008. W omawianej pracy wydzielaniu poddano następujące kwasy: kwas metanowy (kwas mrówkowy), kwas etanowy (octowy lub metanokarboksylowy), kwas propanowy, kwas 1,4-butanodiowy (bursztynowy), kwas 2-hydroksy-1,2,3-propanotrikarboksylowy (cytrynowy) stosując polimerowe membrany kompozytowe na bazie poliamidu i poliestru. Istnieje ponadto możliwość rozdziału kwasu 2-hydroksypropanowego (mlekowego) z brzeczek fermentacyjnych w procesie nanofiltracji z zastosowaniem membran polimerowych, co zostało przedstawione w Lee E. G., Kang S. H., Kim H. H., Chang Y. K., Biotechnol. Bioprocess Eng, 11, 313-318, 2006, Gonzalez I., Alvarez S., Riera F. A., Alvarez R., Desalination 228, 84-96, 2008, Kang S. H., Chang Y. K., Chang, H. N., Biotechnology Progress, 20, 764-770, 2004, Umpuch C, Galier S., Kanchanatawee S., Sunthorn; Roux-de Balmann H., Process Biochem., 45, 1763-1768, 2010, patent US nr 5250182. Nanofiltracyjny rozdział kwasów organicznych opisano ponadto w patentach EP nr 781 264 (kwas cytrynowy), EP nr 2 374 895 (kwas mlekowy), EP nr 959 137 (kwas asparaginowy czyli kwas 2-aminobutanodiowy) i US nr 5 681 728.
Jednakże, stosowane dotąd w procesie nanofitracyjnego wydzielania kwasów karboksylowych membrany polimerowe mogą ulegać zniszczeniu podczas procesu, co wyklucza ich wielokrotne zastosowanie. Badania Othman R., Mohammad A. W., Ismail M., Salimon J., J. Membrane Sci., 348, 287-297, 2010 nad zastosowaniem polimerowych membran nanofiltracyjnych do produkcji biodiesla potwierdzają problem trwałego uszkodzenia membran polimerowych w trakcie filtracji mieszaniny
m. in. biodiesla, glicerolu i metanolu. W powyżej wspomnianych badaniach stosowano membrany polimerowe wykonane z takich materiałów jak: octan celulozy, polietylen, poliamid czy polisulfon. Ze względu na różnorodność materiałów, selektywność, a także dostateczne rezultaty podczas transportu tego typu membrany znalazły szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach. Ich zasadniczą wadą jest jednak ograniczona stabilność chemiczna w układach agresywnych, do których należą roztwory zawierające rozpuszczalniki organiczne oraz roztwory wodne o wysokim lub niskim pH.
Alternatywą zatem jest zastosowanie membran ceramicznych. Membrany te łączą w sobie zalety takie jak wysoka odporność chemiczna, termiczna oraz mechaniczna, co opisano w Lobo A., Cambiella A., Benito J. M., Pazos C, Coca J., J. Membrane Sci., 278, 328-334, 2006, Wang Y., Wang X., Liu Y., Ou S., Tan Y., Tang S., Fuel Process. Technol., 90, 422-427, 2008, Weber R., Chmiel H., Mavrov V., Desalination, 157, 113-125, 2003; Majewska-Nowak K., Kawiecka-Skowron J., Ochrona Środowiska, 31, 55-60, 2009, Kabsch-Korbutowicz M., Urbanowska A., Ochrona Środowiska, 31,15-19, 2009. Cechy te dają im przewagę nad komercyjnymi membranami polimerowymi i są one proponowane do separacji i zatężenia związków organicznych, co zostało przedstawione w patentach: US nr 20060237361, EP nr 1603663 US nr 20010001453 i US nr 20110003355.
Istotą wynalazku jest sposób nanofiltracyjnego rozdziału kwasu fumarowego od glicerolu z roztworów wodnych z zastosowaniem nanofiltracyjnych membran ceramicznych, o stężeniu kwasu fuma3 rowego do 3,0 g/dm3, szczególnie w zakresie niskich stężeń kwasu, z dodatkiem glicerolu o stężeniu 3 nie przekraczającym 2,50 g/dm3, w temperaturze w zakresie 22 do 36°C, korzystnie 30°C. Proces
PL 218 455 B1 rozdziału polega na tym, że wodny roztwór kwasu fumarowego z glicerolem poddaje się nanofiltracji przez nanofiltracyjną membranę ceramiczną o granicznej masie molowej (ang. cut off) w zakresie 450-1000 Da, przy przyłożonym ciśnieniu transmembranowym w zakresie 0,4 do 0,8 MPa, przy pH 8-13 regulowanym dodatkiem wodorotlenku sodu.
Dzięki zastosowaniu sposobu według wynalazku uzyskano następujące efekty technicznoużytkowe:
- rozdział kwasu fumarowego od glicerolu jest bardzo wydajny,
- zastąpienie powszechnie stosowanych w procesie nanofiltracji membran polimerowych membranami ceramicznymi poprawia właściwości użytkowe. Membrany te nie ulegają blokowaniu i uszkadzaniu w trakcie procesu, dzięki czemu mogą być wielokrotnie stosowane.
Wynalazek w przykładowym wykonaniu został zilustrowany na rysunkach, gdzie fig. 1 przedstawia stopień zatrzymania fumaranu sodu i glicerolu, fig. 2 przedstawia wykres stopnia zatrzymania fumaranu sodu i glicerolu przy pH 11 i pokojowej temperaturze, tabela 1 przedstawia stopień zatrzymania fumaranu sodu i glicerolu przy pH 11 i pokojowej temperaturze.
Wynalazek ilustrują następujące przykłady.
P r z y k ł a d 1
Nanofiltracja mieszaniny kwasu fumarowego z glicerolem w zakresie ciśnień 0,4-0,8 MPa i pH 11 prowadzona w pokojowej temperaturze
Nanofiltracji poddano modelowy roztwór wodny zawierający kwas fumarowy o wyjściowym stę33 żeniu od 0,3 do 3,0 g/dm3 z dodatkiem glicerolu o stężeniu 2,50 g/dm3 i pH 11 regulowanym wodorotlenkiem sodu.
Proces prowadzono w zakresie ciśnień transmembranowych 0,4-0,8 MPa przez 30 minut w pokojowej temperaturze, wykorzystując ceramiczne membrany o granicznej masie molowej 450 i 1000 Da. Uzyskaną selektywność procesu oraz stopień retencji przedstawiono na rys. 1.
fig.l. Stopień zatrzymania fu mara nu sodu i glicerolu w zależności od ciśnienia transmembranowego z zastosowaniem ceramicznych membranach o granicznej masie molowej 450 Da (0,8 MPa) i 1000 Da (0,4 MPa).
• : Θ glicerol
... · \ / Hfumaran sodu
100 -i
80 1 70 1 60 1 50 1 40 d
0,8 Mpa
0,4 MPa
PL 218 455 B1
P r z y k ł a d 2
Nanofiltracja mieszaniny kwasu fumarowego z glicerolem przy przyłożonym ciśnieniu transmembranowym 0,4 MPa i pH 11 prowadzona w temperaturach w zakresie 22-36°C
Nanofiltracji poddano modelowy roztwór wodny zawierający kwas fumarowy o wyjściowym stę33 żeniu od 0,3 do 3,0 g/dm3 z dodatkiem glicerolu o stężeniu 2,50 g/dm3 i pH 11 regulowanym wodorotlenkiem sodu.
Proces prowadzono przy ciśnieniu transmembranowym 0,4 MPa przez 30 minut w temperaturach od 22 do 36°C, wykorzystując ceramiczną membranę o granicznej masie molowej 1000 Da. Uzyskaną selektywność procesu oraz stopień retencji zestawiono w tabeli 1.
T a b e l a 1
Stopień zatrzymania fumaranu sodu i glicerolu przy pH 11 i pokojowej temperaturze w zależności od temperatury prowadzenia nanofiltracji mieszaniny fumaranu sodu o wyjściowym stężeniu 0,6 g/dm3 glicerolem 2,50 g/dm3 przy pH 11
| T [°C] | R [%] | S [-] |
| 22 | 53 | 0,51 |
| 30 | 87 | 0,84 |
| 36 | 61 | 0,57 |
P r z y k ł a d 3
Nanofiltracja mieszaniny kwasu fumarowego z glicerolem przy przyłożonym ciśnieniu transmembranowym 0,4 MPa i pH 11 prowadzona w pokojowej temperaturze
Nanofiltracji poddano modelowy roztwór wodny zawierający kwas fumarowy o wyjściowy stęże33 niu od 0,3 do 3,0 g/dm3 z dodatkiem gliceroluo stężeniu 2,50 g/dm3 i pH 11 regulowanym wodorotlenkiem sodu.
Proces prowadzono przy ciśnieniu transmembranowym 0,4 MPa przez 60 minut w pokojowej temperaturze, wykorzystując ceramiczną membranę o granicznej masie molowej 1000 Da. Uzyskane wyniki przedstawiono na rys. 2.
fig.2. Stopień zatrzymania fumaranu sodu i glicerolu przy pH 11 i pokojowej temperaturze.
100 □glicerol fumsran sodu
Claims (2)
- Sposób nanofiltracyjnego rozdziału kwasu fumarowego od glicerolu, znamienny tym, że do 3 wodnego roztworu kwasu fumarowego o stężeniu do 3,0 g/dm3 dodaje się glicerol o stężeniu do 3
- 2,5 g/dm3, miesza się i w trakcie mieszania reguluje się pH roztworu wodorotlenkiem sodu do pH 8-13, korzystnie 11, a następnie mieszaninę rozdziela się w procesie nanofiltracji z wykorzystaniem membran ceramicznych o granicznej masie molowej w zakresie 450-1000 Da w temperaturze 22-36°C, korzystnie 30°C i przyłożonym ciśnieniu transmembranowym 0,4-0,8 MPa.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL398566A PL218455B1 (pl) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Sposób nanofiltracyjnego rozdziału kwasu fumarowego od glicerolu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL398566A PL218455B1 (pl) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Sposób nanofiltracyjnego rozdziału kwasu fumarowego od glicerolu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL398566A1 PL398566A1 (pl) | 2013-09-30 |
| PL218455B1 true PL218455B1 (pl) | 2014-12-31 |
Family
ID=49231041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL398566A PL218455B1 (pl) | 2012-03-22 | 2012-03-22 | Sposób nanofiltracyjnego rozdziału kwasu fumarowego od glicerolu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL218455B1 (pl) |
-
2012
- 2012-03-22 PL PL398566A patent/PL218455B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL398566A1 (pl) | 2013-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Buchanan et al. | Recent advances in whey processing and valorisation: Technological and environmental perspectives | |
| Pal et al. | Acetic acid production and purification: critical review towards process intensification | |
| Valerio et al. | Improved utilization of crude glycerol from biodiesel industries: Synthesis and characterization of sustainable biobased polyesters | |
| Xiong et al. | Integrated acidogenic digestion and carboxylic acid separation by nanofiltration membranes for the lignocellulosic carboxylate platform | |
| KR102535278B1 (ko) | 바이오폴리머 매트릭스 복합체의 제조 방법 | |
| Vecino et al. | Integration of monopolar and bipolar electrodialysis processes for tartaric acid recovery from residues of the winery industry | |
| JP2019151659A (ja) | 部分精製された廃グリセロールの製造 | |
| Elhami et al. | Recovery techniques enabling circular chemistry from wastewater | |
| US9885069B2 (en) | Process for the production of lipids from biomass | |
| Fernandes et al. | Brewing by-products: Source, nature, and handling in the dawn of a circular economy age | |
| Pais-Chanfrau et al. | Cheese Whey to Organic Acids | |
| PL218455B1 (pl) | Sposób nanofiltracyjnego rozdziału kwasu fumarowego od glicerolu | |
| CN106414754B (zh) | 用于应用产油酵母从生物质产生脂质的方法 | |
| Novalin et al. | Renewable resources–green biorefinery: separation of valuable substances from fluid–fractions by means of membrane technology | |
| PL218459B1 (pl) | Sposób zatężania kwasu fumarowego | |
| Chandukishore et al. | Downstream techniques for lactic acid purification produced from the biorefinery approach | |
| Özışık et al. | Peynir Altı Suyunun İşlemesi ve Değerlendirilmesindeki Son Gelişmeler | |
| Rzelewska-Piekut et al. | Technology of large volume alcohols, carboxylic acidsand esters<? index value=" carboxylic acids"?> | |
| ES2319604B2 (es) | Metodo de obtencion de biocombustible. | |
| US9469586B2 (en) | Production of partially refined waste glycerol | |
| Dhume et al. | Membrane Technology for Green Engineering | |
| Li et al. | Recovery of concentrated saccharide solution from microalgal residue via combined hot compressed water treatment and membrane separation | |
| Antony et al. | Application of Non-Conventional Methods in Food for Obtaining Bioactive | |
| Chakrabortty et al. | Application of Non-Conventional Methods in Food for Obtaining Bioactive Components | |
| dos Santos et al. | Fermentation process and physicochemical treatment applied to dairy industry: an approach for waste management (production and use) and new perspectives in the transformation of these residues in value-added products |