丁二酸高盐结晶母液萃取回收的研究文献综述

 2021-09-25 20:35:22

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文献综述

1.丁二酸高盐结晶母液萃取回收的研究应用背景

丁二酸（succinicacid，简称SA）俗名琥珀酸，是一种重要的精细化工产品和有机合成中间体，广泛应用于塑料、橡胶、医药、食品等领域中。生物法制备获得的丁二酸发酵液中含有细胞、残余糖类、蛋白质、色素、副产的有机杂酸、无机盐等多种杂质，所以生物基丁二酸的提取难度远远超过化学基丁二酸，其分离成本占总生产成本的50%以上[1]，因此研究高效低成本的丁二酸分离技术对于实现生物基丁二酸的产业化至关重要，目前国内外报道的生物基丁二酸的提取方法主要包括：钙盐沉淀法、膜分离法、直接结晶法、吸附-离子交换法和萃取法。

2.丁二酸分离提取技术研究进展

2.1盐沉淀法提取丁二酸

通过添加钙化剂使发酵液中可溶性的丁二酸盐变为丁二酸钙，过滤后采用H2SO4酸解丁二酸钙，分离石膏沉淀（CaSO4），获得丁二酸溶液，经活性炭脱色，离子交换去除Ca2 、Mg2 、SO42-、Cl-等杂质离子后，浓缩，降温结晶得到丁二酸产品[2]。该法向发酵体系中加入大量的钙化剂，导致提取过程中产生大量石膏废渣，同时CaSO4也具有一定的溶解度，因此多余的杂质离子需要通过离子交换树脂除去，产生大量酸碱再生废水。由于丁二酸钙具有一定的溶解性，因此该法的提取收率较低，在结晶前的丁二酸总提取率尚不足70%[3]，不利于降低成本。

2.2膜分离法提取丁二酸

膜分离技术由于具有选择性、分离中无相变、不产生污染等特点，因此该法是丁二酸提取的主要预处理手段。在前期研究中我们采用微滤膜除去丁二酸发酵液中的菌体，然后用超滤膜除去杂蛋白，两步膜分离的菌体去除率和蛋白去除率均达99%以上，丁二酸的提取收率超过93%，可有效降低后续的提取难度[4]。在此基础上我们还考察了采用陶瓷超滤膜一步法从发酵液中分离菌体和杂蛋白[5]，结果表明：pH对超滤分离效果具有显著的影响，pH4.5时，在0.3MPa压力差下可获得最大膜渗透通量，98%菌体被截留，蛋白质去除率达89.67%，除去了约40%的总有机碳（TOC），并优化了膜清洗方法。

电渗析利用阴阳离子交换膜的选择透过性，在电场力的作用下，分别将带有负电荷的丁二酸根与不带电的糖类、蛋白质分离，并能起到浓缩丁二酸的作用[6]。Isabelle通过电渗析将发酵液中的低浓度丁二酸钠浓缩至83g/L。但是电渗析分离丁二酸损失率高达23%，两级电渗析丁二酸的分离收率只有60%[1]，此外高电耗和离子交换膜易被污染也会大幅增加操作费用。

2.3直接结晶法提取丁二酸

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