当前位置: 首页 > 学术论文 > 清洁节能 > 正文

基于沉淀置换的发酵法生产有机酸的清洁工艺过程

关注热度:1046   来源:新能源学术论文  作者:杨鹏波
相似论文 相关推荐 你可能关注 点击排行 我要评论

【摘要】:有机酸的传统钙盐法生产伴生大量酸性硫酸钙固体废弃物,给环境带来较大压力,但钙碱对有机酸发酵菌体友好,是某些有机酸浓度积累不可缺少的物质,钙盐沉淀步骤有利于提升有机酸产品的纯度。本论文针对传统钙盐发酵生产有机酸过程中产生大量固体废弃物的共性问题,研究采用有机酸钙盐与可溶性碳酸盐进行沉淀置换反应,拟解决有机酸生产过程产生硫酸钙固体废弃物、实现清洁生产。以乳酸和柠檬酸为研究对象,重点研究沉淀置换、离子交换、酸碱再生等步骤的问题和解决方法,在此基础上构建具有一定普适性的有机酸清洁生产新工艺。首先研究乳酸钙和柠檬酸钙与碳酸铵进行沉淀置换反应的可行性,考察了反应条件对沉淀置换反应及碳酸钙颗粒粒度的影响。结果表明,碳酸铵的加入量是乳酸钙发酵液中钙的物质的量的1.06倍为佳,钙离子去除率可达99%以上,乳酸钙与碳酸铵之间的沉淀置换反应可在15 min内完成。碳酸铵与柠檬酸钙中钙的比值为1:1时,柠檬酸回收率达95%以上,柠檬酸钙与碳酸铵之间的沉淀置换反应所需的时间较长,本实验条件下所需的反应时间在2.5 h以上。沉淀置换反应得到的悬浊液可采用自然沉降、再用板框过滤的方式进行固液分离。考察了离子交换法提取乳酸钙沉淀置换上清液中的乳酸的工艺条件。乳酸钙沉淀置换上清液的pH较高,使D319树脂对乳酸的吸附量变小,残留的碳酸根可被吸附到树脂上,随后用盐酸洗脱时产生二氧化碳气体,造成离子交换过程无法稳定运行。提出的解决方法为:用乳酸调节沉淀置换上清液的pH值至7.0以下,然后采用加热减压法和离子交换法可有效去除残留碳酸根。根据柠檬酸钙沉淀置换上清液的特性,选择“盐-碱”两室双极膜膜堆结构进行酸碱再生,考察了残留钙离子对酸碱再生的影响、钙的存在形态及其去除方法。柠檬酸钙沉淀置换上清液中的残留钙浓度有8.0 g/L以上,酸碱再生过程中可在盐室产生柠檬酸钙盐固体。选择草酸沉淀去除残留钙离子,钙去除率约为60%。草酸沉淀法除钙后的沉淀置换上清液的酸碱再生过程中,盐室液仍会产生草酸钙,沉积于隔网和离子交换膜表面。发现盐室液开始出现浑浊与草酸钙固体在膜堆内沉积之间有一定的时间差,由此建立了间歇式堆外沉淀法去除残留钙离子的方法,可有效避免草酸钙盐在膜堆内沉积,铵离子跨膜迁移的平均电流效率、膜通量和能耗分别达到95%、12.5 mol/(m2·h)和60 kWh/kmol,与柠檬酸铵水溶液的酸碱再生参数相当。考察了沉淀置换剂制备与沉淀置换反应两步骤的耦合,表明耦合可降低体系中的产物(碳酸铵)浓度,从而增大碳酸铵的表观生成速率。考察了乳酸生产工艺中的酸碱再生步骤与离子交换的洗脱步骤的耦合,表明耦合可有效降低酸室液中游离H+和C1-浓度,缓解了酸室中H+渗漏的程度,使Cl-的跨膜迁移通量提高了3.5%,平均电流效率提高了56.25%,能耗降低了29.61%。考察了碳酸钙(沉淀置换步骤得到的碳酸钙)循环利用的效果,表明使用循环碳酸钙进行乳酸发酵可大幅提高乳酸发酵水平,乳酸浓度增加了32.41%,产酸速率提高了33.17%,菌体浓度提高了19.34%;循环碳酸钙的比表面积大,具有较好的pH维持能力,颗粒内含有少量氮元素,且乳酸杆菌可在颗粒上形成洞状结构,为其自身提供较好的微环境,有效提高了乳酸发酵水平。在实验室规模下,对乳酸和柠檬酸的清洁生产工艺进行串联,结果表明,乳酸总收率可达90%以上:乳酸清洁生产新工艺的估算成本约为6782.5元,与传统钙盐法生产乳酸的成本相当;乳酸清洁生产工艺得到的精制乳酸符合某聚乳酸生产企业的原料采购要求。草酸脱钙后的柠檬酸沉淀置换上清液经酸碱再生得到的盐室终点液,经阳离子交换树脂除杂、常规减压浓缩、结晶得到柠檬酸固体,其中未检出草酸、铵离子和钙离子。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(过程工程研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ921


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

双极膜电渗析清洁制备NaOH和H_2SO_4的试验研究    高艳荣;王建友;卢会霞;

双极膜电渗析提取乳酸的影响因素    张才华;王昆;李卫星;范益群;邢卫红;

双极膜电渗析再生酸碱过程中的阴膜漏氢研究    王倩;丛威;

琥珀酸发酵过程中的产物抑制特征及树脂吸附原位分离的研究    杨冰;许颖;季君晖;张维;王萍丽;王小威;赵剑;

碳化氨水中含碳量的分析及测量    秦锋;王淑娟;Hallvard F.Svendsen;陈昌和;

不同中和剂对米根霉发酵产L-乳酸的影响    姜绍通;张巧兰;吴学凤;罗水忠;潘丽军;

我国柠檬酸发酵工业的创新与发展    高年发;杨枫;

萃取条件对支撑液膜法提取有机酸的影响    李秀芬;陶丽佳;李溯;陈坚;

聚丁二酸丁二醇酯的研究进展    王军;刘素侠;欧阳平凯;

不同的中和剂对L(+)-乳酸发酵的影响    徐国谦;储炬;王永红;庄英萍;张嗣良;彭华琼;邱伙琴;

双极膜电渗析清洁生产有机酸的研究    张妮

中国浆果类果品加工副产物综合利用研究综述    霍颖;

黑曲霉利用红薯粉生产柠檬酸的发酵条件研究    徐艳;

聚丁二酸丁二醇酯的改性研究进展    李泽天;张欣华;韩释剑;王静;高传慧;

大曲酒副产物黄水的综合利用    梁艳玲;伍彦华;苏芬芬;林一雄;

中和剂对大肠杆菌工程菌HBUT-L16发酵产L-乳酸的影响    文瑶;周玮;刘枣;王永泽;王金华;

鼠李糖乳杆菌ZQ-55发酵生产L-乳酸的工艺优化    张强;薄惠;邢建华;王高峰;

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)生物降解的研究进展    胡雪岩;毛海龙;苏婷婷;王战勇;

交联酶聚集体转化葡萄糖制备葡萄糖酸的研究    魏胜华;钱伟;朱必玉;王卫军;李世文;

碳化液组成对溶析结晶过程的影响    张宇;高建民;冯冬冬;刘奇;杜谦;孙锐;吴少华;

鼠李糖乳杆菌利用甘薯废渣发酵产乳酸的研究    刘玉婷;吴明阳;靳艳玲;沈维亮;方扬;赵海;

双极膜电渗析法资源化草甘膦生产废水的研究    王欣欣

从电子加工行业产生的混合废酸中回收乙酸的方法和机理研究    倪冲

双极膜电渗析分离发酵液中L-乳酸    李娟;陈振;王鹏;姚黎明;张腊梅;王丽;郑之明;

发酵法乳酸精制技术研究进展    李卫星;邢卫红;

高含水率垃圾与污泥混合堆肥实验研究    吴雷祥;吴星五;张向阳;

低温条件下SBBR中污泥减量的对比研究    姚萌;李晔;张召基;

利用中空纤维更新液膜技术从稀溶液中提取柠檬酸    李皓淑;任钟旗;张卫东;林微;

L-乳酸应用及生产技术研究进展    王立梅;齐斌;

双极膜电渗析法制备乳酸    罗铁红;陈碧娥;

不同的中和剂对L(+)-乳酸发酵的影响    徐国谦;储炬;王永红;庄英萍;张嗣良;彭华琼;邱伙琴;

初始pH值对产氢产乙酸/耗氢产乙酸两段耦合工艺定向生产乙酸的影响    聂艳秋;刘和;堵国成;陈坚;

聚丙烯支撑液膜提取柠檬酸的传质条件    郭昌梓;张建民;

间断沉淀法    吴玉俊

沉淀浮选的新进展    陈荩;薛玉兰;周志良;

用容量沉淀法测定聚乙二醇的含量    宋宏升 ,张凤莲

改良甘氨酸沉淀法制备高纯高稳因子Ⅷ浓缩物    李连奋;

综合沉淀法处理锌镉废水    王建明;

提高氯化银沉淀法回收银得率的探讨    戴永盛;

沉淀法提取茶多酚的技术研究    杨晓林,万圣勤

硝酸中钼和锆的沉淀行为研究    林灿生;王效英;张崇海;

沉淀法的研究及其应用现状    田玉明,黄平,冷叔炎,梁丽萍,Mihal Barladeanu

溶解-沉淀法回收废弃聚砜膜的工艺    徐晓鹤;陈卫航;张婕;刘洋;任晓净;

螯合沉淀法处理电路板碱氨蚀刻废水    廖冬梅;于萍;邓佳杰;罗运柏;

沉淀法制备MgSiO_3及其表征    徐敏;许茜;刘日强;王子睿;尤静林;翟玉春;

沉淀法制备纳米Nb_2O_5粉体    王霞;李蔚;施剑林;

膜分散沉淀法制备碳酸钙超细颗粒    王凯;骆广生;陈桂光;

中性硫化物沉淀法处理含镍、铬废水试验研究    郑广宁;刘亦菲;朱晓燕;徐竟成;金兆丰;

凝胶网格沉淀法制备纳米TiO_2的表征及光催化性能研究    刘国光;谢友海;汪应灵;郑立庆;

中和沉淀法Fe_3O_4生成的结晶机制    丁明;曾桓兴;

不同沉淀法制备透明陶瓷纳米晶粉体    冯志强;秦连杰;张溶;葛如;

喷射-沉淀法合成纳米晶Ni-Zn铁氧体及表征    刘银;丘泰;

溶剂沉淀法纯化肉桂总皂苷工艺研究    陈姝娟;李健;刘宁;黄艳;刘鑫;

细说“化学气相沉淀法合成钻石”    沈才卿

清白耐煮的几种薯类粉丝    王守成

野外净化饮用水    朱燕捷

钠明矾石沉淀除砷应用基础研究    罗中秋

基于沉淀置换的发酵法生产有机酸的清洁工艺过程    杨鹏波

可控缓释沉淀-热分解法制备超细氧化镍粉末的粒度与形貌控制研究    黄凯

铜(Ⅱ)沉淀、铁(Ⅲ)/铜(Ⅱ)湿式氧化脱除气体中硫化氢回收硫磺新技术研究    张俊丰

无氨草酸沉淀—热分解制备钴氧化物及其母液循环利用研究    田庆华

利用偏硅酸钠制备高纯石英材料实验研究    莫腾腾

稀土碳酸盐和磷酸盐的沉淀结晶与颗粒特征调控    朱伟

稻壳灰沉淀法制备白炭黑及性能研究    李传宗

几种有机物对硅垢形成的影响    张芳

冶炼废水中铊的价态分析及处理研究    彭彩红

纳米白炭黑的可控制备与应用    李东

石灰铝盐沉淀法脱除废水中氯离子的实验研究    阮东辉

从稀土厂废水池沉淀渣中回收稀土的研究    温葆林

离子液体萃取法去除废水中铅和镉的研究    申婧

逐级沉淀法从高酸度高盐度微蚀刻废液中回收石膏及铜金属的研究    范琳琳

 

[ 学术论文搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 违规举报 ]  [ 关闭窗口 ]

 
相关学术论文推荐
 
0条 [查看全部]  相关评论
 
推荐论文
智能推荐
 
网站首页 | 关于我们 | 联系方式 | 使用协议 | 版权隐私 | 排名推广 | 广告服务 | 积分换礼 | 网站留言