PL218682B1 - Sposób separacji i zatężania kwasu fumarowego techniką elektrodializy bipolarnej - Google Patents
Sposób separacji i zatężania kwasu fumarowego techniką elektrodializy bipolarnejInfo
- Publication number
- PL218682B1 PL218682B1 PL400254A PL40025412A PL218682B1 PL 218682 B1 PL218682 B1 PL 218682B1 PL 400254 A PL400254 A PL 400254A PL 40025412 A PL40025412 A PL 40025412A PL 218682 B1 PL218682 B1 PL 218682B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- fumaric acid
- concentration
- bipolar
- electrodialysis
- bipolar electrodialysis
- Prior art date
Links
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 title claims description 71
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 title claims description 35
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 35
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 title claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 29
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 235000011087 fumaric acid Nutrition 0.000 description 33
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 13
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 13
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 10
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 8
- 235000010633 broth Nutrition 0.000 description 7
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 7
- -1 fumaric Chemical class 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 4
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid group Chemical class C(CC(O)(C(=O)O)CC(=O)O)(=O)O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 4
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 3
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 3
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000166124 Eucalyptus globulus Species 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 2
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 2
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- HFVMEOPYDLEHBR-UHFFFAOYSA-N (2-fluorophenyl)-phenylmethanol Chemical compound C=1C=CC=C(F)C=1C(O)C1=CC=CC=C1 HFVMEOPYDLEHBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000619 316 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 235000004692 Eucalyptus globulus Nutrition 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 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 1
- 240000003183 Manihot esculenta Species 0.000 description 1
- 235000016735 Manihot esculenta subsp esculenta Nutrition 0.000 description 1
- 241000235388 Mucorales Species 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001243 acetic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 150000002238 fumaric acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 125000003010 ionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000000622 liquid--liquid extraction Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób separacji i zatężania kwasu fumarowego techniką elektrodializy bipolarnej z modelowych roztworów wodnych, mający zastosowanie w oczyszczaniu rzeczywistych brzeczek fermentacyjnych powstałych w procesie biotechnologicznej konwersji odpadowego glicerolu.
Kwas fumarowy (kwas trans but-2-enodiowy) jest przykładem małocząsteczkego kwasu organicznego, który znalazł zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, tj. przemysł spożywczy, kosmetyczny, farmaceutyczny czy też do produkcji tworzyw sztucznych, co zostało opisane przez Zhou Z., Du G., Hua Z., Zhou J., Chen J., Bioresource Technol. 102, 9345-9349, 2011 oraz Ericson B., Nelson J. E, Winters P., Biotechnol J., 7, 176-185, 2012, a także przez Doulabi A. S., Mirzadeh H., Imani M., Shrarifi S., Atai M., Mehdipour-Ataei S., Polym. Adv. Technol. 19, 1199-1208, 2008.
Jedną z metod produkcji kwasu fumarowego jest fermentacja biomasy. Już w latach 90. XX wieku pojawiły się doniesienia literaturowe dotyczące pozyskiwania kwasu fumarowego na drodze fermentacji wytłoków manioku z udziałem mikroorganizmów Rhizpous rzędu Mucorales, jak opisują: Carta S.L., Soccol C.R., Ramos L.P., Fontana J. D., Bioresource Technol. 68, 23-28, 1999. Badania dotyczące otrzymywania kwasów organicznych, tj. fumarowy, maleinowy, bursztynowy czy mlekowy, na drodze fermentacji z udziałem grzybów rodzaju Rhizpous stały się tematem licznych publikacji: Meussen B., De Graaff L., Sanders J.P., Weusthuis R.A., Appl. Microbiol. Biotechnol. 94, 875-886, 2012, Gade G., Wilps H., J. Comp. Physiol. 104, 79-85, 1975, Enzyme Microb. Tech. 19, 614-619, 1996 i patentów US2008/0261285 A1.
Prace badawcze wskazujące na możliwość produkcji kwasu fumarowego na drodze fermentacyjnego przerobu hydrolizatu drewna eukaliptusa (Eucalyptus globulus), będącego odpadem powstałym przy produkcji papieru, zostały opublikowane przez Rodrigues-López J., Sanchez A.J., Gómez D.M., Romani A., Parajó J.C., J. Chem. Technol. Biotechnol. 87, 1036-1040, 2012.
Próbę optymalizacji procesu fermentacji z udziałem grzybów Rhizpous delemar podjęli Zhou Z., Du G., Hua Z., Zhou J., Chen J. Bioresource Technol. 102, 9345-9349, 2011. Naukowcy z Uniwersytetu Jiangnan przeanalizowali wpływ temperatury, składu pożywki i stężenia glukozy, stosowanej jako główne źródło węgla na wzrost mikroorganizmów oraz wpływ ich morfologii na produkcję kwasu fumarowego.
Ponadto, wykorzystując powstały przy produkcji biodiesla glicerol, jako główne źródło węgla, w procesie fermentacji przeprowadzić można konwersję kwasu fumarowego do kwasu bursztynowego, co przedstawili między innymi Ryu H. W., Kang K. H., Yun J. S., Biotechnol. Adv. 77-79, 511-520, 1999, Mercado-Labor R., Leatham M.P., Conway T., Colen P.S., Blasco L., Kahala M., Tupasela T., Joutsoki V., FEMS Microbiol. Lett. 321(1), 10-13, 2011, US20110318795/2011.
Istnieje wiele metod pozwalających na separację i zatężanie kwasów organicznych z brzeczek fermentacyjnych. Wśród nich należy wymienić techniki tradycyjne, tj. ekstrakcja ciecz-ciecz (Kumar S., Babu B.V., J. Future Eng, Technol. 3, 21-27, 2008, US20110028759/2011), wymiana jonowa (Takahashi H., Ohba K., Kikuchi K., J. Membrane Sci. 222, 103-111, 2003, EP2294060/2011, US20100317891/2010, PCT/US 2010/062635) czy też adsorpcja (EP1630228/2012, Davison B.H., Nghiem N.P., Richardson G.P., App. Biochem. Biotechnol., 7, 113-116, 2004) oraz techniki alternatywne, które w mniejszym stopniu obciążające środowisko naturalne, tj. nanofiltracja (Kang S. H., Chang Y. K., J. Membrane Sci. 246, 49-57, 2005, Schafer A. I., Fane A. G., Waite T. D. Nanofiltration: Principles and Applications; Elsevier 2005, Rautenbach R., Groschl A., Desalination, 77, 73-84, 1990, Choi J.H., Fukushi K., Yamamoto K., Sep. Purif. Technol. 59, 17-25, 2008), w tym nanofiltracja z membranami ceramicznymi, dializa (Prchal P., Palaty Z., Chemical Papers 57, 6, 403-407, 2003, De Costa J.P.L., Schorm C, Quesada-Chanto A., Boddeker K.W., Jonas R., Appl. Biochem. Biotech 77, 99-106, 1999) i elektrodializa, w tym elektrodializa klasyczna (Novalic S., Jagschits F., Okwor J., Kulbe K.D., J. Membrane Sci. 108, 201-205, 1995, Bailly M., Balmann H.R., Aimar P., Lutin F., Cheryan M., J. Membrane Sci. 191, 129-142, 2001), elektro-elektrodializa i elektrodializa bipolarna (Alvarez F., Alvarez R., Coca J., Sandeaux J., Sandeaux R., Gavach C, J. Membrane Sci. 123, 61-69, 1997, Volgin V.M., Davydov A.D., J. Membrane Sci. 259, 110-121, 2005, Tongwen X., Weihua Y., J. Membrane Sci. 203, 145-153, 2003, Lee E.G., Moon S.H., Chang Y.K., Yoo I.K., Chang H.M., J. Membrane Sci. 145, 53-66, 1998).
Elektrodializa jest membranową techniką separacji, w której siłą napędową jest przyłożone do membrany pole elektryczne, wymuszające wędrówkę jonów powstałych w wyniku dysocjacji. Transport
PL 218 682 B1 jonów jest kontrolowany przez jonoselektywne membrany: anionowymienne (Fig. 1a)-przepuszczalne tylko dla anionów, kationowymienne (Fig. 1b)-przepuszczalne tylko dla kationów oraz stosowane w przypadku elektrodializy bipolarnej - membrany bipolarne (Fig. 1c)-zdolne do dysocjacji wody, jak opisują między innymi R. Rautenbach, Procesy Membranowe, Podstawy projektowania modułów i instalacji, Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa 1996, Bodzek M., Bohodziewicz J., Konieczny K., Techniki membranowe w ochronie środowiska, Wyd. Politechnika Śląska, Gliwice 1997 oraz Tongwen X., Resour.Conserv. Recy. 37, 1-22, 2002.
Membrany jonoselektywne składają się z polimerowej sieci zawierającej tzw. jony stałe obdarzone ładunkiem dodatnim (w przypadku membrany anionowymiennej) lub ujemnym (w przypadku membrany kationowymiennej). Ładunek jonów stałych jest kompensowany przez ruchliwe jony o znaku przeciwnym, zapewniając elektroobojętność układu. Membrana bipolarna składa się z dwóch warstw o przeciwnie naładowanych grupach jonoczynnych. Cząsteczki wody znajdujące się w przestrzeni między warstwami ulegają dysocjacji, a powstałe protony i aniony hydroksylowe są transportowane do roztworu przez odpowiednie warstwy jonowymienne. Natomiast w przestrzeni międzymembranowej, powstały w efekcie dysocjacji ubytek wody uzupełniany jest w wyniku dyfuzji z zewnątrz. Budowa i zasada działania membran jonoselektywnych, w tym membran bipolarnych stała się tematem licznych publikacji i patentów: Bauer B., Gerner F.J., Strathmann H., Desalination 68, 279-292, 1988, Strathmann H., Separ. Purif. Method. 14(1), 41-66, 1985, Simons R., J. Membrane Sci. 82, 65-73, 1993, EP545686/1993, US5290452/1994, EP563851/1993, US6103078/2000, US20030155244/2003, US20060173084/2006.
Elektrodializa bipolarna jest techniką stosowaną współcześnie do separacji i zatężania kwasów organicznych pochodzenia fermentacyjnego. W literaturze naukowej znaleźć można doniesienia dotyczące zastosowania elektrodializy w oczyszczaniu roztworów zawierających, np. kwas mlekowy (Lee G.E., Moon S.H , Chang Y.K., Yoo I.K., Chang H N., J. Membrane Sci. 145, 53-66, 1998), octowy (Yu
L., Guo Q., Hao J., Jiang W., Desalination 129, 283-288, 2000) czy salicylowy (Alvarez F., Alvarez R., Coca J., Sandeaux J., Sandeaux R., Gavach C., J. Membrane Sci. 123, 61-69, 1997), nie ma natomiast żadnych doniesień wskazujących na zastosowanie elektrodializy bipolarnej do wydzielania i zatężania kwasu fumarowego z brzeczki fermentacyjnej po biotechnologicznej konwersji glicerolu.
W niniejszych badaniach zastosowano elektrodializę bipolarną do oczyszczania i zatężania kwasu fumarowego z modelowych roztworów wodnych i rzeczywistej brzeczki fermentacyjnej po biokonwersji glicerolu. Zastosowany do badań układ przedstawiono na Fig. 2. Umieszczony między dwoma elektrodami stos elektrodialityczny złożony był z dwóch komercyjnych membran: anionoselektywnej -3 2 i bipolarnej o całkowitej powierzchni efektywnej stosu do 6,4·10-3 m2. Anoda wykonana została z tytanu powlekanego Pt/Ir, katoda ze stali kwasoodpornej 316. Przekładki dystansujące o grubości 10 mm wykonano z poliwęglanu. Proces elektrodializy prowadzono przez około trzy godziny w temperaturze oto2 czenia i przy stałej gęstości prądu elektrycznego w zakresie 50-80 A/m2.
Istotą wynalazku jest sposób separacji i zatężania kwasu fumarowego techniką elektrodializy bipolarnej z modelowych roztworów wodnych: jedno-, dwu- i trzyskładnikowych, który polega na tym, 3 że do wodnego roztworu kwasu fumarowego o stężeniu do 6,0 g/dm3 dodaje się chlorek sodu o stę33 żeniu do 6,0 g/dm3 oraz kwas octowy o stężeniu do 0,6 g/dm3, miesza się i w trakcie mieszania reguluje się pH roztworu za pomocą wodorotlenku sodu do pH 8-13, korzystnie 12, a następnie mieszaninę rozdziela się w procesie elektrodializy bipolarnej ze stosem elektrodialitycznym złożonym z polimerowych -3 2 membran: bipolarnej i anionoselektywnej o całkowitej efektywnej powierzchni stosu równej 6,4·10-3 m2, 2 w pokojowej temperaturze i przy granicznej gęstości prądu w zakresie 50-80 A/m2.
Dzięki zastosowaniu sposobu według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:
• konwersję soli kwasu fumarowego do czystego kwasu fumarowego, dzięki zastąpieniu powszechnie stosowanych monopolarnych membran polimerowych membranami bipolarnymi, co poprawia właściwości użytkowe, • separację kwasu fumarowego od kwasu octowego i anionów chlorkowych, • uzyskanie czystego kwasu fumarowego w procesie elektrodializy bipolarnej.
Wynalazek w przykładowym wykonaniu został uwidoczniony na rysunkach, gdzie fig. 1 przedstawia budowę membran w widoku: a) anionoselektywnej, b) kationoselektywnej, c) bipolarnej, fig. 2 przedstawia budowę elektrodializera, fig. 3 przedstawia wykres zmiany stężeń kwasu fumarowego w komorach koncentratu i dializatu w trakcie EDBM modelowego roztworu kwasu fumarowego (pH 12, 2 gęstość prądu 50 A/m2), fig. 4 przedstawia wykres zmiany stężeń kwasu fumarowego w komorze kon4
PL 218 682 B1 2 centratu i dializatu w czasie EDBM, prowadzonej przy gęstości prądu równej 50 A/m2, fig. 5 przedstawia wykres zmiany stężeń kwasu fumarowego w komorze koncentratu i dializatu w czasie EDBM, pro2 wadzonej przy gęstości prądu równej 50 A/m2, fig. 6 przedstawia zmiany stężeń kwasu fumarowego w komorach koncentratu i dializatu w czasie EDBM modelowego roztworu jednoskładnikowego (pH 12, 2 gęstość prądu 50 A/m2), fig. 7 przedstawia wykres zmiany stężeń kwasu fumarowego i anionów chlor2 kowych w czasie EDBM modelowego roztworu dwuskładnikowego (pH 12, gęstość prądu 50 A/m2), fig. 8 przedstawia wykres zmiany stężeń kwasów: fumarowego i octowego oraz anionów chlorkowych 2 w czasie EDBM modelowego roztworu trzyskładnikowego (pH 12, gęstość prądu 50 A/m2), fig. 9 przedstawia wykres zmiany stężeń kwasów: fumarowego, bursztynowego, cytrynowego oraz anionów chlorkowych w komorze koncentratu w czasie EDBM rzeczywistej brzeczki fermentacyjnej biokonwersji 2 glicerolu, prowadzonej przy stałej gęstości prądu równej 50 A/m2.
Wynalazek ilustrują następujące przykłady:
P r z y k ł a d 1
Elektrodializa bipolarna modelowego roztworu wodnego zawierającego sól sodową kwa2 su fumarowego w zakresie pH 8+12 i gęstości prądu 50 A/m
Elektrodializie bipolarnej poddano modelowy roztwór wodny zawierający kwas fumarowy o wyj3 ściowym stężeniu od 2,7 g/dm3 i pH 12 regulowanym wodorotlenkiem sodu. Proces prowadzono przy 2 stałej wartości gęstości prądu równej 50 A/m2 przez 2,5 godziny w pokojowej temperaturze, wykorzystując stos elektrodialityczny złożony z polimerowych membran: anionoselektywnej i bipolarnej. Cał-3 2 kowita powierzchnia efektywna membran tworzących stos elektrodialityczny wynosiła 6,4·10-3 m2. 3
Objętościowe natężenie przepływu koncentratu i dializatu było równe 6,2 dm3/h. Uzyskane zmiany stężeń kwasu fumarowego w czasie prowadzenia procesu przedstawiono na Fig. 3.
P r z y k ł a d 2a
Elektrodializa bipolarna modelowego roztworu wodnego zawierającego sól sodową kwa32 su fumarowego o stężeniu do 6,0 g/dm3, prowadzona przy pH 12 i gęstości prądu 50 A/m2
Elektrodializie bipolarnej poddano modelowy roztwór wodny zawierający sól sodową kwasu fuma3 rowego o wyjściowym stężeniu 2,4 g/dm3 i pH 12 regulowanym wodorotlenkiem sodu (komora dializatu) 3 oraz roztwór wodny czystego kwasu o stężeniu 1,6 g/dm3 (komora koncentratu). Proces prowadzono 2 przy stałej wartości gęstości prądu równiej 50 A/m2 w pokojowej temperaturze, wykorzystując stos elektrodialityczny złożony z polimerowych membran: anionoselektywnej i bipolarnej. Całkowita powierzchnia -3 2 efektywna membran tworzących stos elektrodialityczny wynosiła 6,4·10-3 m2. Uzyskane zmiany stężeń kwasu fumarowego w czasie prowadzenia procesu przedstawiono na Fig. 4.
P r z y k ł a d 2b
Elektrodializa bipolarna modelowych roztworów wodnych zawierających sól sodową kwa32 su fumarowego o stężeniu 6,0 g/dm3, prowadzona przy pH 12 i gęstości prądu 80 A/m2
Elektrodializie bipolarnej poddano modelowe roztwory wodne przygotowane zgonie z instrukcją 2 w przykładzie 2a. Proces prowadzono przy stałej wartości gęstości prądu równiej 80 A/m . Uzyskane zmiany stężeń kwasu fumarowego w czasie prowadzenia procesu przedstawiono na Fig. 5.
P r z y k ł a d 3
Elektrodializa bipolarna modelowych roztworów jedno-, dwu- i trzyskładnikowych prowa2 dzona w zakresie pH 8+12 i przy gęstości prądu 50 A/m
Elektrodializie bipolarnej poddano jedno-, dwu- i trzyskładnikowe modelowe roztwory wodne 3 zawierające odpowiednio: sól sodową kwasu fumarowego o stężeniu 2,4 g/dm3, sól sodową kwasu fumarowego o stężeniu 5,9 g/dm3 z dodatkiem chlorku sodu o stężeniu 3,5 g/dm3, sól sodową kwasu fumarowego o stężeniu 2,7 g/dm3 z dodatkiem chlorku sodu o stężeniu 0,6 g/dm3 i kwasu octowego 3 o stężeniu 3,5 g/dm3, przy pH 12 korygowanym za pomocą wodorotlenku sodu i gęstości prądu równej 50 A/m2.
Uzyskane rezultaty w postaci zmiany stężeń poszczególnych składników w czasie elektrodializy bipolarnej przedstawiono na Fig. 6, Fig.7 i Fig. 8.
P r z y k ł a d 4
Elektrodializa bipolarna rzeczywistej brzeczki fermentacyjnej biokonwersji glicerolu pro2 wadzona przy gęstości prądu 50 A/m2 i pH 8
Elektrodializie bipolarnej poddano rzeczywistą brzeczkę fermentacyjną biokonwersji glicerolu 3 zawierającą oznaczone zawartości kwasu fumarowego o stężeniu wyjściowym 2,0 g/dm3, anionów 3 chlorkowych o stężeniu 0,3 g/dm3 oraz kwasu bursztynowego i cytrynowego o stężeniu nieprzekracza3 jącym 0,5 g/dm3, pH 8 (korygowane wodorotlenkiem sodu). Proces prowadzono przez 2,5 godziny
PL 218 682 B1 2 w pokojowej temperaturze przy stałej gęstości prądu równej 50 A/m2 oraz przy objętościowym natężeniu 3 przepływu koncentratu i dializatu równym 6,2 dm3/h. Uzyskane zmiany stężeń oznaczonych składników w czasie prowadzenia procesu EDBM przedstawiono na Fig. 9.
Claims (1)
- Sposób separacji i zatężania kwasu fumarowego techniką elektrodializy bipolarnej z modelowych roztworów wodnych: jedno-, dwu- i trzyskładnikowych, znamienny tym, że do wodnego roztworu kwa33 su fumarowego o stężeniu do 6,0 g/dm3 dodaje się chlorek sodu o stężeniu do 6,0 g/dm3 oraz kwas 3 octowy o stężeniu do 0,6 g/dm3, miesza się i w trakcie mieszania reguluje się pH roztworu za pomocą wodorotlenku sodu do pH 8-13, korzystnie 12, a następnie rnieszaninę rozdziela się w procesie elektrodializy bipolarnej ze stosem elektrodialitycznym złożonym z polimerowych membran: bipolarnej -3 2 i anionoselektywnej o całkowitej efektywnej powierzchni stosu równej 6,4·10-3 m2, w pokojowej tempe2 raturze i przy granicznej gęstości prądu w zakresie 50-80 A/m2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL400254A PL218682B1 (pl) | 2012-08-06 | 2012-08-06 | Sposób separacji i zatężania kwasu fumarowego techniką elektrodializy bipolarnej |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL400254A PL218682B1 (pl) | 2012-08-06 | 2012-08-06 | Sposób separacji i zatężania kwasu fumarowego techniką elektrodializy bipolarnej |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL400254A1 PL400254A1 (pl) | 2014-02-17 |
| PL218682B1 true PL218682B1 (pl) | 2015-01-30 |
Family
ID=50097257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL400254A PL218682B1 (pl) | 2012-08-06 | 2012-08-06 | Sposób separacji i zatężania kwasu fumarowego techniką elektrodializy bipolarnej |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL218682B1 (pl) |
-
2012
- 2012-08-06 PL PL400254A patent/PL218682B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL400254A1 (pl) | 2014-02-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Handojo et al. | Electro-membrane processes for organic acid recovery | |
| Lee et al. | Separation and purification of lactic acid from fermentation broth using membrane-integrated separation processes | |
| DK2896628T3 (en) | Process for Effective Purification of Neutral Milk Oligosaccharides (HMOs) from Microbial Fermentation | |
| Chen et al. | A novel membrane-based integrated process for fractionation and reclamation of dairy wastewater | |
| González et al. | Economic evaluation of an integrated process for lactic acid production from ultrafiltered whey | |
| Arslan et al. | In-situ carboxylate recovery and simultaneous pH control with tailor-configured bipolar membrane electrodialysis during continuous mixed culture fermentation | |
| EP2074066B1 (en) | Simultaneous acid and base production from an aqueous stream | |
| Melnikov et al. | Pilot scale complex electrodialysis technology for processing a solution of lithium chloride containing organic solvents | |
| Gong et al. | The possibility of the desalination of actual 1, 3-propanediol fermentation broth by electrodialysis | |
| Woźniak et al. | Fumaric acid separation from fermentation broth using nanofiltration (NF) and bipolar electrodialysis (EDBM) | |
| Wang et al. | Bipolar membrane electrodialysis for cleaner production of gluconic acid: valorization of the regenerated base for the upstream enzyme catalysis | |
| Hussain et al. | Multistage-batch bipolar membrane electrodialysis for base production from high-salinity wastewater | |
| Xue et al. | An optimized process for treating sodium acetate waste residue: Coupling of diffusion dialysis or electrodialysis with bipolar membrane electrodialysis | |
| CN101024645A (zh) | 甘氨酸脱醇母液回收乌洛托品和甘氨酸的方法 | |
| CN109134317B (zh) | 一种双极膜电渗析制备l-10-樟脑磺酸的方法 | |
| Antczak et al. | An environment-friendly multi-step membrane-based system for succinic acid recovery from the fermentation broth | |
| CN102935333B (zh) | 填充床电渗析用于发酵废液中谷氨酸和乳酸分离的方法 | |
| CN103664569B (zh) | 钙盐法与沉淀置换耦合清洁生产柠檬酸的方法 | |
| Eliseeva et al. | Electrodialysis of solutions of tartaric acid and its salts | |
| Jiang et al. | Membranes for the recovery of organic acids from fermentation broths | |
| CN202061557U (zh) | 一种离子交换膜评价装置 | |
| PL218682B1 (pl) | Sposób separacji i zatężania kwasu fumarowego techniką elektrodializy bipolarnej | |
| PL231635B1 (pl) | Sposób produkcji kwasu alfa-ketoglutarowego (AKG) z jednoskładnikowych roztworów wodnych | |
| CN1560023A (zh) | 离子膜电渗析法分离DL-α-丙氨酸工艺 | |
| Cheng et al. | Experimental study on concentration of ammonium lactate solution from kitchen garbage fermentation broth by two-compartment electrodialysis |