PL221288B1

PL221288B1 - Method for extracting a low molecular weight organic acids by the dialysis method

Info

Publication number: PL221288B1
Application number: PL404253A
Authority: PL
Inventors: Dominika Walczak; Kornelia Berek; Magdalena Regel-Rosocka; Maciej Wiśniewski
Original assignee: Politechnika Poznańska
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2016-03-31
Also published as: PL404253A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wydzielania małocząsteczkowych kwasów organicznych metodą dializy, mający szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu jak np. chemicznym, farmaceutycznym i spożywczym.The subject of the invention is a method of isolating low molecular weight organic acids by dialysis, which is widely used in many industries, such as chemical, pharmaceutical and food.

Obecnie istnieje bardzo duże zainteresowanie odnawialnymi źródłami energii, co wynika z wyczerpywania się zasobów paliw kopalnych oraz ciągle rosnącego zanieczyszczenia środowiska naturalnego, co opisano w M. Matsumoto, T. Otono, K. Kondo, Sep. Purif. Technol., 24 (2001)Currently, there is a great deal of interest in renewable energy sources due to the depletion of fossil fuel resources and the ever-increasing environmental pollution, as described in M. Matsumoto, T. Otono, K. Kondo, Sep. Purif. Technol., 24 (2001)

337-342, T. Hano, M. Matsumoto, T. Othake, K. Sasaki, F. Hori, Y. Kawano, J. Chem. Eng. Jpn, 23(6) (1990) 735-738, A.S. Kertes, C.J. King, Biotechnol. Bioeng., XXVIII (1986) 269-282. Biodiesel jest jednym z takich źródeł, gdyż jest to biopaliwo wytwarzane z tłuszczów zwierzęcych oraz olejów roślinnych podczas reakcji transestryfikacji. Ponadto reakcja ta jest także głównym źródłem glicerolu, który powstaje w niej jako produkt uboczny, jak podaje A. Vlysidis., M. Binns, C. Webb, C. Theodoropoulos, (2011). Glicerol utilization for the production of chemicals: Conversion to succinic acid, a combined experimental and computational study. Biochem. Eng. J. 58 (59), 1-11. W celu uniknięcia dodatkowych kosztów związanych z oczyszczaniem gliceryny, stosuje się biokonwersję glicerolu do innych niezbędnych związków, jak opisuje S. Kumar, & B.V. Babu, (2008).337-342, T. Hano, M. Matsumoto, T. Othake, K. Sasaki, F. Hori, Y. Kawano, J. Chem. Eng. Jpn, 23 (6) (1990) 735-738, A.S. Kertes, C.J. King, Biotechnol. Bioeng., XXVIII (1986) 269-282. Biodiesel is one such source, as it is a biofuel produced from animal fats and vegetable oils during the transesterification reaction. Moreover, this reaction is also the main source of glycerol which is formed therein as a by-product, as reported by A. Vlysidis., M. Binns, C. Webb, C. Theodoropoulos, (2011). Glicerol utilization for the production of chemicals: Conversion to succinic acid, a combined experimental and computational study. Biochem. Eng. J. 58 (59), 1-11. In order to avoid the additional cost of purifying glycerin, bioconversion of glycerol to other essential compounds is used as described by S. Kumar, & B.V. Babu, (2008).

Process Intensification for Separation of Carboxylic Acids from Fermentation Broths Using Reactive Extraction. J. Fut. Eng. Technol. 3, 19-26. Jednak tego procesu dotyczą także pewne ograniczenia. Zapewnia on dobrą wydajność przy produkcji kwasów organicznych, jednak należy znaleźć odpowiednią metodę separacji tych produktów z brzeczki fermentacyjnej, co opisano w A. Kośmider,Process Intensification for Separation of Carboxylic Acids from Fermentation Broths Using Reactive Extraction. J. Fut. Eng. Technol. 3, 19-26. However, there are also some limitations to this process. It provides a good yield in the production of organic acids, but a suitable method should be found to separate these products from the fermentation broth, as described in A. Kośmider

K. Czaczyk, Perspektywy wykorzystania glicerolu w procesach biotechnologicznych, POST. MICROBIOL., 48 (2009) 277-287. Jak się okazuje, separacja i oczyszczanie tych produktów pochłania nawet do 50% całości kosztów, jak podano w A. Vlysidis, M. Binns, C. Webb, C. Theodoropoulos, (2011). Glicerol utilization for the production of chemicals: Conversion to succinic acid, a combined experimental and computational study. Biochem. Eng. J. 58 (59), 1-11 oraz S. Kumar, & B.V. Babu, (2008). Process Intensification for Separation of Carboxylic Acids from Fermentation Broths Using Reactive Extraction. J. Fut. Eng. Technol. 3, 19-26.K. Czaczyk, Prospects for the use of glycerol in biotechnological processes, POST. MICROBIOL., 48 (2009) 277-287. As it turns out, the separation and purification of these products takes up to 50% of the total cost, as reported in A. Vlysidis, M. Binns, C. Webb, C. Theodoropoulos, (2011). Glicerol utilization for the production of chemicals: Conversion to succinic acid, a combined experimental and computational study. Biochem. Eng. J. 58 (59), 1-11 and S. Kumar, & B.V. Babu, (2008). Process Intensification for Separation of Carboxylic Acids from Fermentation Broths Using Reactive Extraction. J. Fut. Eng. Technol. 3, 19-26.

Jedną z metod wydzielania wybranych kwasów karboksylowych z fazy wodnej jest dializa, w której najbardziej istotną kwestię stanowi konieczność selektywnego wydzielenia poszczególnych kwasów z mieszaniny, która w swoim składzie zawiera inne związki. Przykładowy skład brzeczki fermentacyjnej przedstawiono w tabeli 1.One of the methods of isolating selected carboxylic acids from the aqueous phase is dialysis, where the most important issue is the need to selectively separate individual acids from a mixture containing other compounds. An example of the composition of the fermentation broth is shown in Table 1.

T a b e l a 1T a b e l a 1

Przykładowy skład brzeczki fermentacyjnejAn example of the composition of the fermentation broth

Składnik Ingredient g/dm³ g / dm ³ 1,3-propandiol 1,3-propandiol 9,49 9.49 2,3-butandiol 2,3-butandiol 2,13 2.13 Kwas octowy Acetic acid 1,02 1.02 Kwas mlekowy Lactic acid 0,67 0.67 Kwas bursztynowy Succinic acid 0,60 0.60 Etanol Ethanol 0,90 0.90 Glicerol Glycerol 1,14 1.14

Kwasy organiczne znajdują szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, jak np. spożywczy, farmaceutyczny, czy chemiczny, ze względu na ich produkcję z biomasy metodą fermentacji, co nie obciąża środowiska naturalnego, co opisuje M. Matsumoto, T. Otono, K. Kondo, Sep. Purif.Organic acids are widely used in various industries, such as food, pharmaceutical or chemical, due to their production from biomass by fermentation, which does not burden the natural environment, as described by M. Matsumoto, T. Otono, K. Kondo, Vulture. Purif.

Technol., 24 (2001) 337-342, T. Hano, M. Matsumoto, T. Othake, K. Sasaki, F. Hori, Y. Kawano, J. Chem. Eng. Jpn, 23(6) (1990) 735-738, A.S. Kertes, C.J. King, Biotechnol. Bioeng., XXVIII (1986) 269-282, A. F. Morales, J. Albet, G. Kyuchoukov, G. Malmary, J. Molinier, J. Chem. Eng. Data, 48 (2003) 874-886. Kwasy są toksyczne względem bakterii podczas procesu fermentacji, a wartość pH brzeczki fermentacyjnej powinna wynosić 5-6, co oznacza, że w produktach fermentacji występują zarówno kwasy jak też ich sole, według T.W. Xu, C.R. Li, A kind of spiral wound membrane module forTechnol., 24 (2001) 337-342, T. Hano, M. Matsumoto, T. Othake, K. Sasaki, F. Hori, Y. Kawano, J. Chem. Eng. Jpn, 23 (6) (1990) 735-738, A.S. Kertes, C.J. King, Biotechnol. Bioeng., XXVIII (1986) 269-282, A. F. Morales, J. Albet, G. Kyuchoukov, G. Malmary, J. Molinier, J. Chem. Eng. Data, 48 (2003) 874-886. Acids are toxic to bacteria during the fermentation process and the pH value of the fermentation broth should be 5-6, which means that both acids and their salts are present in the fermentation products, according to T.W. Xu, C.R. Li, A kind of spiral wound membrane module for

PL 221 288 B1 diffusion dialysis and its preparation, patent 201010144042.4 (2010) oraz A. Narebska, M. Staniszewski, Separation of carboxylic acids from carboxylates by diffusion dialysis, Sep. Sei. Technol. 43 (2008) 490-50. Stąd pojawiły się różne metody odzysku kwasów z brzeczek fermentacyjnych, wśród których można wyróżnić metodę strącenia soli wapniowych, następnie rozkład soli kwasem siarkowym i krystalizacja produktu - wadą metody jest powstawanie dużej ilości odpadów takich jak siarczan wapnia. Inną metodą odzysku jest wydzielenie kwasów przy zastosowaniu wymiany jonowej na złożu amonitowym - wadą metody jest konieczność regeneracji złoża 4% roztworem NaOH, co prowadzi do otrzymania produktu w postaci soli sodowej. Wtedy kolejnym etapem jest elektrodializa z udziałem membran bipolarnych, po której otrzymuje się oddzielony kwas i roztwór NaOH. Jest to metoda energochłonna i z tego chociażby względu generująca dodatkowe koszty. Kolejną metodą odzysku kwasów z brzeczek fermentacyjnych jest ekstrakcja reaktywna z udziałem zasadowych ekstrahentów oraz ekstrakcja fizyczna odpowiednimi rozpuszczalnikami. Metody te często jednak wymagają zwiększonych nakładów energetycznych, produkują duże ilości odpadów, są mało wydajne i czasem także stanowią zagrożenie dla środowiska naturalnego, podczas gdy dializa jest bardziej ekonomiczną i prostą metodą do odzysku kwasów z brzeczek fermentacyjnych, co opisano w J. Luo, C. Wu, T. Xu, Y. Wu, Journal Membr. Sci, 336(2011) 1-16.PL 221 288 B1 diffusion dialysis and its preparation, patent 201010144042.4 (2010) and A. Narebska, M. Staniszewski, Separation of carboxylic acids from carboxylates by diffusion dialysis, Sep. Sei. Technol. 43 (2008) 490-50. Hence, various methods of recovering acids from fermentation broths have appeared, among which the method of calcium salt precipitation, then salt decomposition with sulfuric acid and crystallization of the product - the disadvantage of the method is the generation of large amounts of waste such as calcium sulphate. Another method of recovery is the separation of acids with the use of ion exchange on an ammonite bed - the disadvantage of this method is the necessity to regenerate the bed with a 4% NaOH solution, which leads to obtaining the product in the form of a sodium salt. Then the next step is electrodialysis with bipolar membranes, after which separated acid and NaOH solution are obtained. It is an energy-consuming method and therefore generates additional costs. Another method of recovering acids from fermentation broths is reactive extraction with the use of alkaline extractants and physical extraction with appropriate solvents. These methods, however, often require increased energy inputs, produce large amounts of waste, are inefficient and sometimes also pose a threat to the environment, while dialysis is a more economical and simple method to recover acids from fermentation broths, as described in J. Luo, C Wu, T. Xu, Y. Wu, Journal Membr. Sci, 336 (2011) 1-16.

Skuteczny rozdział składników mieszaniny metodą dializy oparty jest na różnicy w przepuszczalności związków tej mieszaniny przez membranę. Przenoszenie składnika zachodzi zgodnie z gradientem stężeń, według mechanizmu rozpuszczania - dyfuzji. Tak więc u podstaw procesu rozdzielania leży różna szybkość dyfuzji lub różna rozpuszczalność kwasu i soli w membranie, co opisano w A. Narębska, M. Staniszewski. Separacja kwasów karboksylowych i ich soli techniką dializy dyfuzyjnej, Membrany i Proc. Membr. w Ochronie Śród., Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 1995, 275-280, ISBN 83-901346-8-3. Z doniesień literatury wnioskuje się, że metoda ta jest wystarczająco skuteczna i sprawna w rozdzielaniu kwasów nieorganicznych (takich jak H2SO4, HF, czy HNO3 ze strumieni odpadowych) od ich soli, korzystając z membran anionowymiennych, co opisano w T. Kobayashi, Bioreactors-Biotransformations (1987) 158, M. Kujawski, Z. Warchol-Drewek, G. Cichosz, Przem. Fer. I Ow. Warz. (1987) 1, 25. Istnieje różnica w transporcie przez membranę kwasów nieorganicznych oraz kwasów organicznych, która polega na tym, że w transporcie przez membranę silnych kwasów organicznych przenoszone są jony, natomiast w transporcie słabych kwasów organicznych głównie niezdysocjowane cząsteczki tego kwasu. Stąd istnieje dyskusja nad skutecznością stosowania membran anionowymiennych w celu odzysku kwasów karboksylowych.The effective separation of the components of a mixture by dialysis is based on the difference in the permeability of the compounds of this mixture through the membrane. The component is transferred along the concentration gradient, according to the dissolution-diffusion mechanism. Thus, the separation process is based on a different diffusion rate or different solubility of acid and salt in the membrane, as described in A. Narębska, M. Staniszewski. Separation of carboxylic acids and their salts by diffusion dialysis, Membrane and Proc. Membr. w Ochrony Śród., Wyd. Of the Silesian University of Technology, Gliwice 1995, 275-280, ISBN 83-901346-8-3. It is concluded from the literature that this method is sufficiently effective and efficient in separating inorganic acids (such as H2SO4, HF, or HNO3 from waste streams) from their salts, using anion exchange membranes, as described in T. Kobayashi, Bioreactors-Biotransformations (1987) 158, M. Kujawski, Z. Warchol-Drewek, G. Cichosz, Przem. Fer. And Ow. Warz. (1987) 1, 25. There is a difference in the transport of inorganic acids and organic acids across the membrane in that the transport of strong organic acids through the membrane carries ions, while in the transport of weak organic acids mainly undissociated molecules of this acid. Hence, there is debate over the effectiveness of using anion exchange membranes for the recovery of carboxylic acids.

Głównym problemem oraz napotykaną trudnością podczas prowadzenia procesu jest dobór odpowiedniej membrany. Okazało się, że dializa małocząsteczkowych kwasów karboksylowych z modelowego roztworu stanowiącego kwas karboksylowego z dodatkiem soli oraz glicerolu bądź 1,3-propanodiolu o stosunku wagowym/molowym kwas:glicerol lub kwas: 1,3-propanodiol od 0,1:20 do 20:0,1 z zastosowaniem membrany jonowymiennej jest skuteczną metodą rozdziału tych kwasów od innych składników mieszaniny, takich jak glicerol czy 1,3-propanodiol. Zaproponowano wydzielenie tych kwasów metodą dializy przeciwprądowej, korzystając z membrany anionowymiennej.The main problem and the difficulty encountered during the process is the selection of an appropriate membrane. It turned out that dialysis of low molecular weight carboxylic acids from a model solution consisting of a carboxylic acid with the addition of salt and glycerol or 1,3-propanediol with a weight / molar ratio of acid: glycerol or acid: 1,3-propanediol from 0.1: 20 to 20: 0.1 using an ion exchange membrane is an efficient method of separating these acids from other components of the mixture, such as glycerol or 1,3-propanediol. It has been proposed to separate these acids by countercurrent dialysis using an anion exchange membrane.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty technicznoużytkowe:Thanks to the solution according to the invention, the following technical and operational effects were obtained:

• dializa małocząsteczkowych kwasów organicznych w proponowany sposób zwiększa wydajność tego procesu • znaczne obniżenie kosztów produkcji tych kwasów, co stanowi o ekonomicznej atrakcyjności proponowanej metody wydzielania ich z brzeczek fermentacyjnych.• dialysis of low-molecular organic acids in the proposed manner increases the efficiency of this process; • significant reduction of the production costs of these acids, which makes the proposed method of separating them from fermentation broths economically attractive.

Wynalazek ujawnia sposób wydzielania z roztworu kwasu karboksylowego z dodatkiem soli oraz glicerolu bądź 1,3-propanodiolu małocząsteczkowych kwasów organicznych metodą dializy. Przy czym do dializy stosuje się membranę anionowymienną. Roztwór poddany dializie stanowi kwas karboksylowy z dodatkiem soli oraz glicerolu bądź 1,3-propanodiolu o stosunku wagowym/molowym kwas:glicerol lub kwas: 1,3-propanodiol od 0,1:20 do 20:0,1.The invention discloses a method of isolating low molecular weight organic acids from a carboxylic acid solution with the addition of salt and glycerol or 1,3-propanediol by dialysis. An anion exchange membrane is used for dialysis. The dialysed solution is a carboxylic acid with added salt and glycerol or 1,3-propanediol with a weight / molar ratio of acid: glycerol or acid: 1,3-propanediol from 0.1: 20 to 20: 0.1.

Poniższe przykłady wykorzystania sposobu obrazują jego praktyczne działanie.The following examples of how to use the method illustrate its practical operation.

P r z y k ł a d 1. Dializa kwasu fumarowego z modelowych układów wodnych z wykorzystaniem membrany anionowymiennej.Example 1. Dialysis of fumaric acid from model water systems using an anion exchange membrane.

Dializę przeprowadzono w temperaturze pokojowej (około 20°C) w module membranowym płaskim Osmonics z wykorzystaniem membrany anionowymiennej FumaTech FAD o powierzchni aktyw₂ nej 150 cm². Układ dializatora po odpowietrzeniu napełniono wodą dejonizowaną z szybkością ₃ cm³/min, aż do ustabilizowania wartości przewodnictwa. Objętość robocza dializera po stronie roz4Dialysis was performed at room temperature (about 20 ° C) in a flat Osmonics membrane module using the anion-exchange membrane FumaTech FAD surface active football ₂ 150 cm ^2. The dialyzer system, after deaeration, was filled with deionized water at a rate of ₃ cm ³ / min until the conductivity value stabilized. Dialyzer working volume on the dis4 side

PL 221 288 B1 ₃ tworu zasilającego i fazy odbierającej wynosiła 50 i 30 cm³; objętość przewodów doprowadzających 33 za każdym razem 8 cm³. Jako roztwór zasilający do badań pobierano każdorazowo 250 cm³, z czego ₃ cm³ było potrzebne na wypchnięcie wody z układu, następnie zamykano obieg przepływu. Fazę 33 odbierającą stanowiła woda dejonizowana w ilości 100 cm³, pompowana z szybkością 20 cm³/min. Obie fazy (zasilająca i wodna - odbierająca) przepływały nad membraną w przeciwprądzie w obiegu zamkniętym. Próbki do pomiarów analitycznych pobierano w odstępie 5, 10, 15, 30, 60 minut przez około 5 godzin, monitorując ich wartość pH. Po procesie zmierzono objętości roztworu fazy zasilającej i fazy odbierającej oraz pH obu faz. W próbkach oznaczono zawartości kwasu metodą polarograficzną.GB 221 288 B1 _three feed solution and collecting phase was 50 and 30 cm ^3; volume of supply lines 33 each time 8 cm ³ . As the feed solution samples were taken from each 250 ^cm3 of which ₃ ^cm3 was required to push out the water from the system, then the closed flow circuit. Receiving stage 33 constituted deionized water in an amount of 100 cm ^3, pumped at a rate of 20 cm ³ / min. Both phases (supply and water - receiving) flowed over the membrane in countercurrent in a closed circuit. Samples for analytical measurements were taken at an interval of 5, 10, 15, 30, 60 minutes for about 5 hours, monitoring their pH value. After the process, the solution volumes of the feed and recipient phases and the pH of both phases were measured. The acid contents in the samples were determined by polarographic method.

Stężenie modelowego roztworu wodnego kwasu fumarowego wynosiło 0,05 M, jest to maksymalne stężenie jakie było możliwe do uzyskania ze względu na małą rozpuszczalność tego kwasu w wodzie. Dodatek stanowiła sól NaCl w stężeniu wynoszącym 0,1 M, natomiast pH roztworu wynosiło ok. 2,5. W początkowej fazie procesu, przenoszenie kwasu następuje wolno do około 150 minuty z niewielką wydajnością (7%), po czym wzrasta gwałtownie do ok. 16% w 5 godzinie trwania procesu. Dokładne wyniki przedstawiono w tabeli 2.The concentration of the model fumaric acid aqueous solution was 0.05 M, which is the maximum concentration that could be obtained due to the low solubility of this acid in water. The additive was NaCl salt at a concentration of 0.1 M, while the pH of the solution was approx. 2.5. In the initial phase of the process, the acid transfer takes place slowly for about 150 minutes with a slight efficiency (7%), and then increases sharply to about 16% in the 5th hour of the process. The exact results are presented in Table 2.

T a b e l a 2T a b e l a 2

Wydajność dializy w czasie dla kwasu fumarowego z dodatkiem NaClDialysis performance over time for fumaric acid with NaCl

Czas trwania procesu [min] Duration of the process [min] Wydajność [%] Performance [%] 0 0 0 0 1 1 0.6 0.6 5 5 0.6 0.6 10 10 0.7 0.7 20 twenty 0.4 0.4 30 thirty 0.8 0.8 45 45 1.0 1.0 60 60 1.6 1.6 90 90 2.4 2.4 120 120 3.3 3.3 150 150 4.5 4.5 180 180 7.1 7.1 210 210 12.5 12.5 240 240 15.4 15.4 300 300 15.7 15.7

P r z y k ł a d 2. Dializa kwasu bursztynowego z modelowych układów wodnych z wykorzystaniem membrany anionowymiennej.Example 2. Dialysis of succinic acid from model water systems with the use of an anion exchange membrane.

Badania wykonywano w sposób jak w przykładzie 1. Oznaczenia zawartości kwasu w próbce wykonywano metodą miareczkowania potencjometrycznego przy użyciu 0,01 M roztworu NaOH. Stężenie modelowego roztworu wodnego kwasu bursztynowego wynosiło 0,05 M. Dodatek stanowiła sól NaCl w stężeniu wynoszącym 0,1 M, natomiast pH roztworu wynosiło ok. 2,5. W przypadku kwasu bursztynowego w początkowej fazie procesu, przenoszenie kwasu następuje wolno do około 70 minuty z niewielką wydajnością (9%), po czym przy 210 minucie trwania procesu gwałtownie rośnie osiągając wartość ok. 15%. Po 5 godzinie trwania procesu, wydajność przenoszenia kwasu bursztynowego wynosi około 19%. Wyniki przedstawiono w tabeli 3.The tests were performed as in Example 1. Determination of acid content in the sample was performed by potentiometric titration with 0.01 M NaOH solution. The concentration of the model aqueous succinic acid solution was 0.05 M. The additive was NaCl salt at a concentration of 0.1 M, while the pH of the solution was approx. 2.5. In the case of succinic acid in the initial stage of the process, the acid transfer takes place slowly until about 70 minutes with a low efficiency (9%), and then at 210 minutes of the process duration it increases rapidly, reaching the value of about 15%. After 5 hours of operation, the succinic acid transfer efficiency is approximately 19%. The results are presented in Table 3.

PL 221 288 B1PL 221 288 B1

T a b e l a 3T a b e l a 3

Wydajność dializy w czasie dla kwasu bursztynowego z dodatkiem NaClDialysis yield over time for succinic acid with the addition of NaCl

Czas trwania procesu [min] Duration of the process [min] Wydajność [%] Performance [%] 0 0 0 0 1 1 3.8 3.8 5 5 7.8 7.8 10 10 7.9 7.9 20 twenty 9.3 9.3 30 thirty 9.7 9.7 45 45 9.8 9.8 60 60 9.8 9.8 90 90 12.3 12.3 120 120 12.7 12.7 150 150 13.3 13.3 180 180 15.7 15.7 210 210 15.9 15.9 240 240 18.6 18.6 300 300 18.8 18.8

P r z y k ł a d 3. Dializa kwasu fumarowego z modelowych układów wodnych zawierających glicerol oraz dodatek NaCl z wykorzystaniem membrany anionowymiennej.Example 3. Dialysis of fumaric acid from model water systems containing glycerol and NaCl addition with the use of anion exchange membrane.

Badania wykonywano w sposób jak w przykładzie 1. Oznaczenia zawartości kwasu oraz dodatku glicerolu w próbce wykonywano metodą chromatograficzną. Stężenie modelowego roztworu wodnego kwasu fumarowego wynosiło 0,05 M. Dodatek stanowiła sól NaCl w stężeniu wynoszącym 0,1 M, natomiast pH roztworu wynosiło ok. 2,5. Do roztworu dodano także glicerol w stężeniu 0,01 M. Stwierdzono, że po 5 godzinach trwania procesu, stężenie kwasu fumarowego utrzymuje się na stałym poziomie, z wydajnością procesu ok. 14%, natomiast glicerol permeuje do fazy wodnej odbierającej ze znacznie mniejszą wydajnością, która wynosi ok. 6%. Tak więc glicerol permeuje przez membranę z około połowę mniejszą wydajnością niż kwas fumarowy.The tests were performed as in Example 1. The determination of the acid content and the addition of glycerol in the sample was performed using the chromatographic method. The concentration of the model fumaric acid aqueous solution was 0.05 M. The additive was NaCl salt at a concentration of 0.1 M, while the pH of the solution was approx. 2.5. Glycerol at a concentration of 0.01 M was also added to the solution. It was found that after 5 hours of the process, the fumaric acid concentration remains constant, with the process efficiency of approx. 14%, while glycerol permeates to the receiving water phase with a much lower efficiency. which is around 6%. Thus, glycerol permeates through the membrane in about half the capacity of fumaric acid.

P r z y k ł a d 4. Dializa kwasu fumarowego z modelowych układów wodnych zawierającychExample 4. Dialysis of fumaric acid from model water systems containing

1,3-propanodiol oraz dodatek NaCl z wykorzystaniem membrany anionowymiennej.1,3-propanediol and NaCl addition using an anion exchange membrane.

Badania wykonywano w sposób jak w przykładzie 1. Oznaczenia zawartości kwasu oraz dodatku 1,3-propanodiolu w próbce wykonywano metodą chromatograficzną. Stężenie modelowego roztworu wodnego kwasu fumarowego wynosiło 0,05 M. Dodatek stanowiła sól NaCl w stężeniu wynoszącym 0,1 M, natomiast pH roztworu wynosiło ok. 2,5. Do roztworu dodano także 1,3-propanodiol w stężeniu 0,01 M. Stwierdzono, że w początkowej fazie trwania procesu kwas fumarowy permeuje dość wolno przez membranę, natomiast dodatek w postaci 1,3-propanodiolu zostaje w większej mierze zatrzymany przez membranę, co ilustrują otrzymane wyniki: w 5 godzinie trwania procesu jego wydajność w przypadku kwasu fumarowego wyniosła ok. 18%, natomiast w przypadku 1,3-propanodiolu wynosi ona ok. 8%.The tests were carried out as in Example 1. The determination of the acid content and the addition of 1,3-propanediol in the sample was performed using the chromatographic method. The concentration of the model fumaric acid aqueous solution was 0.05 M. The additive was NaCl salt at a concentration of 0.1 M, while the pH of the solution was approx. 2.5. 1,3-propanediol was also added to the solution at a concentration of 0.01 M. It was found that in the initial phase of the process, fumaric acid permeates quite slowly through the membrane, while the addition of 1,3-propanediol is retained to a greater extent by the membrane, which illustrate the obtained results: in the 5th hour of the process its efficiency in the case of fumaric acid was approx. 18%, while in the case of 1,3-propanediol it is approx. 8%.

P r z y k ł a d 5. Dializa kwasu bursztynowego z modelowych układów wodnych zawierającychExample 5. Dialysis of succinic acid from model water systems containing

Badania wykonywano w sposób jak w przykładzie 1. Oznaczenia zawartości kwasu oraz dodatku 1,3-propanodiolu w próbce wykonywano metodą chromatograficzną. Stężenie modelowego roztworu wodnego kwasu bursztynowego wynosiło 0,05 M. Dodatek stanowiła sól NaCl w stężeniu wynoszącym 0,1 M, natomiast pH roztworu wynosiło ok. 2,5. Do roztworu dodano także 1,3-propanodiol w stężeniu 0,01 M. Stwierdzono, że w początkowej fazie trwania procesu, kwas bursztynowy permeuje bardzo wolno przez membranę, natomiast dodatek w postaci 1,3-propanodiolu zostaje praktycznie całkowicie zatrzymany przez membranę, co ilustrują otrzymane wyniki: w 5 godzinie trwania procesuThe tests were carried out as in Example 1. The determination of the acid content and the addition of 1,3-propanediol in the sample was performed using the chromatographic method. The concentration of the model aqueous succinic acid solution was 0.05 M. The additive was NaCl salt at a concentration of 0.1 M, while the pH of the solution was approx. 2.5. 1,3-propanediol was also added to the solution in a concentration of 0.01 M. It was found that in the initial phase of the process, succinic acid permeates very slowly through the membrane, while the addition of 1,3-propanediol is practically completely retained by the membrane, which illustrate the results obtained: in the 5th hour of the process

PL 221 288 B1 jego wydajność w przypadku kwasu bursztynowego wyniosła ok. 20%, natomiast w przypadku 1,3-propanodiolu wynosi ona ok. 2%.Its yield in the case of succinic acid was approx. 20%, while in the case of 1,3-propanediol it was approx. 2%.

P r z y k ł a d 6. Dializa kwasu octowego z modelowych układów wodnych, zawierającychExample 6. Dialysis of acetic acid from model water systems containing

Badania wykonywano w sposób jak w przykładzie 1. Oznaczenia zawartości kwasu oraz dodatku 1,3-propanodiolu w próbce wykonywano metodą chromatograficzną. Stężenie modelowego roztworu wodnego kwasu octowego wynosiło 0,05 M. Dodatek stanowiła sól NaCl w stężeniu wynoszącym 0,1 M, natomiast pH roztworu wynosiło ok. 2,5. Do roztworu dodano także 1,3-propanodiol w stężeniu 0,01 M. Stwierdzono, że w początkowej fazie trwania procesu, kwas octowy permeuje bardzo wolno przez membranę, następnie w 90 minucie trwania procesu rośnie bardzo szybko do wartości 24% by osiągnąć wartość maksymalną ok. 30%, natomiast dodatek w postaci 1,3-propanodiolu zostaje praktycznie całkowicie zatrzymany przez membranę, co ilustrują otrzymane wyniki: w 5 godzinie trwania procesu jego wydajność w przypadku 1,3-propanodiolu wyniosła ok. 1%.The tests were carried out as in Example 1. The determination of the acid content and the addition of 1,3-propanediol in the sample was performed using the chromatographic method. The concentration of the model acetic acid aqueous solution was 0.05 M. The additive was NaCl salt at a concentration of 0.1 M, while the pH of the solution was approx. 2.5. 1,3-propanediol was also added to the solution in a concentration of 0.01 M. It was found that in the initial phase of the process, acetic acid permeates very slowly through the membrane, then in 90 minutes of the process it rises very quickly to the value of 24% to reach the maximum value 30%, while the addition in the form of 1,3-propanediol is practically completely retained by the membrane, which is illustrated by the obtained results: in the 5th hour of the process, its efficiency in the case of 1,3-propanediol was approx. 1%.

Claims

Patent claim

The method of isolating the carboxylic acid from the solution with the addition of salt and glycerol, or

1,3-propanediol of low molecular weight organic acids by dialysis, characterized in that an anion exchange membrane is used for dialysis, and the solution is carboxylic acid with the addition of salt and glycerol or 1,3-propandiol with a weight / molar ratio of acid: glycerol or acid: 1 , 3-propanediol from 0.1: 20 to 20: 0.1.