RU2607227C1 - Способ деминерализации нейтрализационным диализом раствора смеси аминокислоты и соли - Google Patents
Способ деминерализации нейтрализационным диализом раствора смеси аминокислоты и соли Download PDFInfo
- Publication number
- RU2607227C1 RU2607227C1 RU2015135832A RU2015135832A RU2607227C1 RU 2607227 C1 RU2607227 C1 RU 2607227C1 RU 2015135832 A RU2015135832 A RU 2015135832A RU 2015135832 A RU2015135832 A RU 2015135832A RU 2607227 C1 RU2607227 C1 RU 2607227C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- exchange
- dialysis
- anion
- section
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/46—Apparatus therefor
- B01D61/48—Apparatus therefor having one or more compartments filled with ion-exchange material, e.g. electrodeionisation
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу очистки аминокислот, в частности, от минеральных компонентов, содержащихся в промывных водах микробиологического производства. Способ деминерализации нейтрализационным диализом смешанного раствора аминокислоты и соли включает подачу раствора смеси в среднюю секцию трехсекционного диализатора, ограниченную катионообменной и анионообменной мембранами с геометрически неоднородной профилированной поверхностью, подачу раствора кислоты в режиме противотока через смежную с катионообменной мембраной секцию, а через смежную с анионообменной мембраной - раствора щелочи. Технический результат – повышение эффективности разделения раствора смеси финилаланина и хлорида натрия. 3 ил.
Description
Изобретение относится к способу очистки аминокислот, в частности, от минеральных компонентов, содержащихся в промывных водах микробиологического производства.
Известны способы выделения и очистки аминокислот из смешанных растворов с минеральными солями ионным обменом [1] и электромембранными методами [2, 3]. Недостатком ионного обмена является необходимость химической регенерации ионообменных мембран, которая приводит к загрязнению окружающей среды, а электродиализ требует высоких затрат электроэнергии.
Наиболее близким по совокупности признаков к описываемому способу является применение нейтрализационного диализа при извлечении электролитов [4-6], разделении слабых кислот и оснований [7]. В работе [8] установлены возможные потери алифатической аминокислоты глицина через катионо- AMV и анионообменную CMV мембраны при нейтрализационном диализе ее индивидуального раствора.
Однако нейтрализационный диализ ранее не был использован как способ деминерализации смешанных растворов аминокислоты с солями.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в повышение эффективности разделения раствора смеси фенилаланина и хлорида натрия.
Технический результат заключается в способе селективного извлечения ионов электролита из смешанного раствора с фенилаланином стационарным нейтрализационным диализом с профилированными ионообменными мембранами разной природы фунциональных групп.
Технический результат достигается тем, что способ деминерализации нейтрализационным диализом смешанного раствора аминокислоты и соли включает подачу раствора смеси в среднюю секцию трехсекционного диализатора, ограниченную мембранами с разной природой фунциональных групп с геометрически неоднородной профилированной поверхностью, подачу раствора кислоты в режиме противотока через смежную с катионообменной мембраной секцию, а через смежную с анионообменной мембраной - раствора щелочи.
Предлагаемый способ предназначен для селективного извлечения ионов электролита из смешанных растворов хлорида натрия и фенилаланина нейтрализационным диализом с использованием катионообменной и анионообменной мембран с геометрически неоднородной профилированной поверхностью. Гетерогенная сильнокислотная сульфокатионообменная мембрана представляет собой композицию из полиэтилена и сульфированного сополимера стирола и дивинилбензола, гетерогенная анионообменная смешанной основности мембрана является продуктом поликонденсации полиэтиленполиамина с эпихлоргидриномом. Способ профилирования гетерогенных мембран в набухшем состоянии разработан и защищен патентом [9]. Профилированные ионообменные мембраны отличаются улучшенными транспортными характеристиками за счет увеличения поверхности массообмена и возможности турбулизации потока раствора на элементах профиля. По сравнению с гладкой мембраной доля активной ионопроводящей поверхности для профилированных мембран больше в два-три раза, а влагоемкость на 30%. Мембраны кондиционировали в соответствии с общепринятой методикой [10], а затем переводили в требуемую ионную форму: катионообменную мембрану - в водородную, а анионообменную - в гидроксильную.
Способ деминерализации нейтрализационным диализом смешанных растворов фенилаланина и хлорида натрия выполняли в плоскокамерном диализаторе непрерывного действия, схема которого представлена на фиг. 1. Корпус диализатора был изготовлен из органического стекла и состоял из трех блоков-секций, разделенных катионообменной (МК) и анионообменной (MA) мембранами. Рабочая высота мембраны составляла 4,3 см, расстояние от мембраны до параллельной ей стенки кюветы составляло 0,6 см, ширина рабочей части мембраны 1,8 см. Исходный раствор (диализат) подавали в секцию 3 аппарата снизу вверх со скоростью 4,5⋅10-2 см/с, а через смежную с катионообменной мембраной приемную секцию 2 в режиме противотока пропускали раствор кислоты (диффузат), в секцию 1, смежную с анионообменной мембраной - раствор щелочи (диффузат) со скоростью 5,8⋅10-3 см/с. Выбор соотношения скоростей обусловлен необходимостью получения воспроизводимых результатов при контроле изменения концентрации компонентов в секциях диализатора. Нейтрализационный диализ осуществляли в стационарном режиме, достижение стационарного состояния определялось по постоянству концентрации компонентов в вытекающем из приемной секции растворе (пермеате).
Модельные растворы готовили из реактивов классификации «ч.д.а.». Нейтрализационный диализ проводился из растворов, в которых аминокислота находилась преимущественно в виде биполярных ионов, так как величины pH исследуемых растворов имели значения 5,20-5,60, близкие к величине изоэлектрической точки фенилаланина pI=5,91. Выбранный диапазон концентраций хлорида натрия и фенилаланина в смешанных эквимолярных растворах составил 0,0010-0,1500 моль/дм3, максимальное значение концентрации ограничено растворимостью фенилаланина. Концентрации растворов соляной кислоты и гидроокиси натрия в диффузате составляли 0,3 М.
Контроль изменения концентрации аминокислоты в приемной секции осуществлялся спектрофотометрически на спектрофотометре СФ-46 при длине 257 нм, ионов натрия - методом эмиссионной фотометрии пламени на пламенно-фотометрическом анализаторе жидкостей ПАЖ-1, хлорид-ионов - методом аргентометрии.
На фиг. 2 представлены концентрационные зависимости потоков ионов натрия (1), хлорид-ионов (2) и фенилаланина (3, 4) при нейтрализационном диализе эквимолярных смесей через профилированные мембраны МК-40 (1, 3) и МА-40 (2, 4) при концентрации кислоты и щелочи в диффузате C0(HCl)=C0(NaOH)=0,3M.
Причиной значительного превышения потоков минеральных ионов по сравнению с аминокислотой во всем диапазоне концентраций является сохранение биполярной формы фенилаланина в растворе диализата, имеющего значение рН=5,80-6,50, вследствие переноса ионов водорода через катионообменную и гидроксид-ионов через анионообменную мембраны из растворов диффузата. При нейтрализационном диализе раствора смеси минерального компонента и аминокислоты между водородными противоионами катионообменника и катионами металла, а также между гидроксильными противоионами анионообменника и анионами металла протекают реакции ионного обмена. Ионы натрия (хлорид-ионы) из раствора диализата переходят через катионообменную (анионообменную) мембрану в раствор диффузата, а ионы водорода (гидроксила) кислоты (щелочи) переносятся в противоположном направлении.
Концентрационная зависимость фактора разделения SF биполярных ионов фенилаланина и минеральных ионов (хлорид-ионы - кривая 1, ионы натрия - кривая 2), вычисленного как отношение концентраций минерального компонента и аминокислоты в вытекающем из приемной секции растворе к их отношению в растворе, поступающем в исходную секцию, при нейтрализационном диализе их эквимолярных смесей представлена на фиг. 3.
С увеличением концентрации смешанных эквимолярных растворов хлорида натрия и фенилаланина наблюдалось падение фактора разделения как для катионообменной, так и для анионообменной мембран. Однако для всего исследуемого диапазона концентраций был характерен селективный перенос минеральных ионов по сравнению с аминокислотой, максимальные потери которой составили менее 0,3%.
Источники информации
1. Ионообменные методы очистки веществ // Под ред. Г.А. Чикина, О.Н. Мягкова. Воронеж: ВГУ, 1984. 372 с.
2. Заболоцкий В.И., Гнусин Н.П., Ельников Л.Ф. Исследование процесса глубокой очистки аминокислот от минеральных примесей электродиализом с ионообменными мембранами // Журн. прикл. химии. 1986. Т. 59. С. 140.
3. Sato K., Sakairi T., Yonemoto T., Tadaki Т. The desalination of mixed solution of on amino acid and an inorganic salt by means of electrodialysis with charge-mosaic membranes // J. Membrane Sci. 1995. Vol. 100. P. 209-216.
4. U.S. Patent 4,769,152. Process for removing electrolyte / Igawa M., Echizenya K., Hayashita T., Seno M.; date of patent 06.09.1988, appl. No 10,948.
5. Denisov G.A. Theoretical analysis of neutralization dialysis in the three-compartment membrane cell / G.A. Denisov, G.A. Tishchenko, M. Bleha, L.K. Shataeva // J. Membr. Sci. - 1995. - V. 98, №1-2. - P. 13-25.
6. Igawa M. Transport Characteristics of Neutralization Dialysis and Desalination of Tap Water / M. Igawa, K. Mikami, H. Okochi // Bull. Chem. Soc. Jpn. - 2003. - V. 76. - P. 437-441.
7. Tanabe H. Separation of Weak Acids and Bases by Neutralization dialysis / H. Tanabe, H. Okochi, M. Igawa // Ind. Eng. Chem. Res. - 1995. - V. 34. - P. 2450-2454.
8. Wang G. Transport of glycine by neutralization dialysis / G. Wang, H. Tanabe, M. Igawa // J. Membr. Sci. - 1995. - V. 106. - P. 207-211.
9. Пат. 2284851. Способ профилирования гетерогенных ионообменных мембран / Заболоцкий В.И., Лоза С.Α., Шарафан М.В.; заявитель и патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью ИП «Мембранная технология» (Краснодар, РФ); приоритет 24.01.2005; опубл. 10.10.2006, Бюл. №28.
10. Березина Н.П. Физико-химические свойства ионообменных материалов: практикум. Краснодар: изд-во Кубанского гос. ун-та, 1999. 82 с.
Claims (1)
- Способ деминерализации нейтрализационным диализом смешанного раствора аминокислоты и соли, включающий подачу раствора смеси в среднюю секцию трехсекционного диализатора, ограниченную катионообменной и анионообменной мембранами с геометрически неоднородной профилированной поверхностью, подачу раствора кислоты в режиме противотока через смежную с катионообменной мембраной секцию, а через смежную с анионообменной мембраной - раствора щелочи.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015135832A RU2607227C1 (ru) | 2015-08-24 | 2015-08-24 | Способ деминерализации нейтрализационным диализом раствора смеси аминокислоты и соли |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015135832A RU2607227C1 (ru) | 2015-08-24 | 2015-08-24 | Способ деминерализации нейтрализационным диализом раствора смеси аминокислоты и соли |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2607227C1 true RU2607227C1 (ru) | 2017-01-10 |
Family
ID=58452762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015135832A RU2607227C1 (ru) | 2015-08-24 | 2015-08-24 | Способ деминерализации нейтрализационным диализом раствора смеси аминокислоты и соли |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2607227C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115103819A (zh) * | 2020-02-18 | 2022-09-23 | 株式会社F.C.C. | 离子交换装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1554924A1 (ru) * | 1988-02-12 | 1990-04-07 | Воронежский государственный университет | Электродиализатор |
| WO1991002584A1 (en) * | 1989-08-14 | 1991-03-07 | Allied-Signal Inc. | Electrodialytic treatment of aqueous solutions containing amino acids |
| RU2457894C1 (ru) * | 2010-12-27 | 2012-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" (ГОУ ВПО ВГУ) | Способ разделения фенилаланина и хлорида натрия стационарным диализом |
-
2015
- 2015-08-24 RU RU2015135832A patent/RU2607227C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1554924A1 (ru) * | 1988-02-12 | 1990-04-07 | Воронежский государственный университет | Электродиализатор |
| WO1991002584A1 (en) * | 1989-08-14 | 1991-03-07 | Allied-Signal Inc. | Electrodialytic treatment of aqueous solutions containing amino acids |
| RU2457894C1 (ru) * | 2010-12-27 | 2012-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" (ГОУ ВПО ВГУ) | Способ разделения фенилаланина и хлорида натрия стационарным диализом |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115103819A (zh) * | 2020-02-18 | 2022-09-23 | 株式会社F.C.C. | 离子交换装置 |
| CN115103819B (zh) * | 2020-02-18 | 2023-11-21 | 株式会社F.C.C. | 离子交换装置 |
| EP4108328A4 (en) * | 2020-02-18 | 2023-12-06 | Kabushiki Kaisha F.C.C. | ION EXCHANGE DEVICE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Teixeira et al. | The role of membrane charge on nanofiltration performance | |
| Pages et al. | Rejection of trace ionic solutes in nanofiltration: Influence of aqueous phase composition | |
| Amor et al. | Fluoride removal from brackish water by electrodialysis | |
| Kabay et al. | Removal of calcium and magnesium hardness by electrodialysis | |
| US9550728B2 (en) | Thermo-responsive draw solute for forward osmosis and method for water desalination and purification using the same | |
| KR101547701B1 (ko) | 전기 탈이온화 장치 내의 이온 교환 물질의 정렬 | |
| Vasil'eva et al. | Effect of surface profiling of a cation-exchange membrane on the phenylalanine and NaCl separation performances in diffusion dialysis | |
| Melnikov et al. | Pilot scale complex electrodialysis technology for processing a solution of lithium chloride containing organic solvents | |
| Reig et al. | Rejection of ammonium and nitrate from sodium chloride solutions by nanofiltration: Effect of dominant-salt concentration on the trace-ion rejection | |
| DE69533161D1 (de) | Verbesserungen in elektrodialyse, einschliesslich elektrodialyse mit gefüllten zellen (elektrodeionisierung) | |
| BRPI0609301A2 (pt) | mÉtodo de purificar um fluido que contÉm uma primeira espÉcie-alvo, uma segunda espÉcie-alvo e uma espÉcie nço-alvo | |
| Velizarov | Transport of arsenate through anion-exchange membranes in Donnan dialysis | |
| RU2607227C1 (ru) | Способ деминерализации нейтрализационным диализом раствора смеси аминокислоты и соли | |
| WO2018035573A1 (en) | Desalination process | |
| Wiśniewski et al. | Donnan dialysis for hardness removal from water before electrodialytic desalination | |
| Wiśniewski et al. | Donnan dialysis with anion-exchange membranes as a pretreatment step before electrodialytic desalination | |
| Kozaderova et al. | Ionic transport in electrodialysis of ammonium nitrate | |
| Ueno et al. | Selective transport of neutral amino acids across a double-membrane system comprising cation and anion exchange membranes | |
| RU2618839C2 (ru) | Способ селективного извлечения доннановским диализом ионов электролита из раствора с фенилаланином | |
| Wang et al. | Transport of glycine by neutralization dialysis | |
| Thakur et al. | An improved protocol for electrodialytic desalination yielding mineral-balanced potable water | |
| FI62206B (fi) | Saett och anordning foer avsaltning av vassle | |
| RU2457894C1 (ru) | Способ разделения фенилаланина и хлорида натрия стационарным диализом | |
| Vasil’Eva et al. | Selective separation of sodium ions from a mixture with phenylalanine by Donnan dialysis with a profiled sulfogroup cation exchange membrane | |
| Turek et al. | Electrodialysis reversal in high CaSO4 supersaturation mode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180825 |