專利名稱：一種連續(xù)脫除含檸檬酸溶液中的陰離子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)脫除含檸檬酸溶液中的陰離子的方法。
背景技術(shù)：
檸檬酸是一種廣泛應(yīng)用于飲料、食品及醫(yī)藥等行業(yè)的有機(jī)酸，我國(guó)是檸檬酸生產(chǎn)大國(guó)，國(guó)內(nèi)檸檬酸的提取方法主要為鈣鹽法。且在離交工段大多采用固定床間歇式對(duì)檸檬酸酸解液進(jìn)行離交，以脫除酸解液中的陽(yáng)離子、陰離子等。具體地，對(duì)于一套固定床間歇式酸解液離交系統(tǒng)，一般由主柱、輔柱及備用柱三根柱組成。工作時(shí)，主柱、輔柱串聯(lián)在一起過(guò)料，另一根柱子備用。以由A柱、B柱和C柱組成的固定床間歇式離交系統(tǒng)為例。首先，A柱和B柱串聯(lián)， 含檸檬酸溶液流入A柱，再?gòu)腁柱流入B柱，然后從B柱流出并被收集，此時(shí),A柱作為主柱(即起到主要交換作用)，B柱作為輔柱(即起到輔助交換作用)，C柱作為備用柱。當(dāng)A柱飽和后,將A柱中的料液壓入C柱，并將B柱和C柱串聯(lián)。在接下來(lái)的交換過(guò)程中，所述含檸檬酸溶液首先流入B柱，再?gòu)腂柱流入C柱，然后從C柱流出并被收集，此時(shí)，B柱作為主柱，C柱作為輔柱。同時(shí)，用去離子水對(duì)A柱反復(fù)沖洗，之后將A柱壓空。當(dāng)用去離子水沖洗A柱后得到的稀酸含量小于O. 2重量％時(shí)，停止用去離子水沖洗，加入堿性溶液對(duì)A柱進(jìn)行再生，然后用去離子水沖洗A柱至接近中性。將經(jīng)過(guò)上述處理后的A柱作為備用柱，如此反復(fù)循環(huán)使用。由此可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺陷(I)因?yàn)檩o柱、備用柱的原因，樹脂柱存在一個(gè)等待時(shí)間，樹脂沒(méi)有得到充分利用，造成設(shè)備及樹脂利用率低。(2)固定床間歇式操作，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。(3)固定床占用面積較大，產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大，不穩(wěn)定，收率較低。(4)去離子水、再生劑等消耗較高，廢液排放量大，生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種連續(xù)脫除含檸檬酸溶液中的陰離子的方法。一種連續(xù)脫除含檸檬酸溶液中的陰離子的方法，其特征在于，該方法在移動(dòng)分離裝置中進(jìn)行，所述移動(dòng)分離裝置包括多組陰離子交換樹脂柱組，每組陰離子交換樹脂柱組包括一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的陰離子交換樹脂柱，每組陰離子交換樹脂柱組依次且循環(huán)地經(jīng)過(guò)四個(gè)功能區(qū)，包括吸附區(qū)、洗滌區(qū)、再生區(qū)和再生沖洗區(qū)，并依次進(jìn)行吸附、洗滌、再生和再生沖洗，每個(gè)工作區(qū)存在一組陰離子交換樹脂柱組或串聯(lián)連接的多組陰離子交換樹脂柱組，其中，所述吸附區(qū)至少存在兩組串聯(lián)連接的陰離子交換樹脂柱組，且所述含檸檬酸溶液依次與處于吸附區(qū)的陰離子交換樹脂柱組接觸，使得含檸檬酸溶液中的除檸檬酸根離子以外的陰離子被吸附到陰離子交換樹脂上，處于吸附區(qū)首位的陰離子交換樹脂柱組達(dá)到吸附飽和后進(jìn)入洗滌區(qū)。本發(fā)明的上述連續(xù)離交工藝方法具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)不存在備用柱，樹脂柱再生好后，立即進(jìn)行工作，沒(méi)有等待時(shí)間，樹脂能夠最大程度地得到利用。(2)使用多級(jí)串聯(lián)方式以及優(yōu)選使用逆流再生的方法，在再生和再生沖洗的過(guò)程中，可以明顯減少再生劑和水的消耗，再生劑和水的消耗均降低約30%。(3)由于用水節(jié)約30%，所以廢液排放量也降低30%左右，并且檸檬酸的收率可以提聞I%左右。(4)設(shè)備占地面積小，操作自動(dòng)控制，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，設(shè)備和樹脂的利用率較高。


附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中圖I是本發(fā)明一種優(yōu)選實(shí)施方式的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種連續(xù)脫除含檸檬酸溶液中的陰離子的方法，其特征在于，該方法在移動(dòng)分離裝置中進(jìn)行，所述移動(dòng)分離裝置包括多組陰離子交換樹脂柱組，每組陰離子交換樹脂柱組包括一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的陰離子交換樹脂柱，每組陰離子交換樹脂柱組依次且循環(huán)地經(jīng)過(guò)四個(gè)功能區(qū)，包括吸附區(qū)、洗滌區(qū)、再生區(qū)和再生沖洗區(qū)，并依次進(jìn)行吸附、洗滌、再生和再生沖洗，每個(gè)工作區(qū)存在一組陰離子交換樹脂柱組或串聯(lián)連接的多組陰離子交換樹脂柱組，其中，所述吸附區(qū)至少存在兩組串聯(lián)連接的陰離子交換樹脂柱組，且所述含檸檬酸溶液依次與處于吸附區(qū)的陰離子交換樹脂柱組接觸，使得含檸檬酸溶液中的除檸檬酸根離子以外的陰離子被吸附到陰離子交換樹脂上，處于吸附區(qū)首位的陰離子交換樹脂柱組達(dá)到吸附飽和后進(jìn)入洗滌區(qū)。本發(fā)明中，所述處于吸附區(qū)首位的樹脂柱組是指處于吸附區(qū)內(nèi)，并即將離開吸附 區(qū)進(jìn)入下一工作區(qū)(即洗滌區(qū))的樹脂柱組。處于其他工作區(qū)首位的樹脂柱組的含義與此相同。本發(fā)明所述的移動(dòng)分離裝置(即ISEP設(shè)備)的主要特點(diǎn)是液流進(jìn)出口的位置不發(fā)生改變，陰離子交換樹脂和液體接觸，且陰離子交換樹脂分離柱連續(xù)不斷地按一定順序定時(shí)改變位置，即多級(jí)陰離子交換樹脂分離柱每間隔一定時(shí)間，向下一個(gè)工作區(qū)移動(dòng)一級(jí)，該裝置的級(jí)數(shù)越多，移動(dòng)過(guò)程就越接近均勻、連續(xù)。這樣，從而實(shí)現(xiàn)從含檸檬酸的溶液中連續(xù)脫除陰離子。所述移動(dòng)分離裝置中始終存在兩相固相為陰離子交換樹脂，液相(流動(dòng)相)分別為含檸檬酸的溶液、去離子水(洗滌劑)、堿性溶液(再生劑)、水、含無(wú)機(jī)鹽等雜質(zhì)的廢液和離交液等。在所述移動(dòng)分離裝置中，含檸檬酸的溶液中的硫酸根離子和氯離子等陰離子與陰離子交換樹脂上的堿性活性基團(tuán)進(jìn)行交換吸附，而檸檬酸不被樹脂吸附而流出，從而實(shí)現(xiàn)檸檬酸和硫酸根離子和氯離子的分離。具體地，在吸附區(qū)，所述接觸優(yōu)選在pH值為O. 9-1.6的條件下進(jìn)行，最優(yōu)選在pH值為I. 2-1. 4的條件下進(jìn)行。在該范圍內(nèi)，檸檬酸電離較小，主要以朽1檬酸分子存在，因此，只有極少量的朽1檬酸根尚子與陰尚子交換樹脂進(jìn)行交換吸附。又由于硫酸和鹽酸是無(wú)機(jī)強(qiáng)酸，所以隨著樹脂交換吸附的進(jìn)行，硫酸根離子又把樹脂柱上的少量朽1檬酸根尚子給置換下來(lái)，置換下來(lái)的朽1檬酸根尚子隨溶液而流出，從而實(shí)現(xiàn)朽1檬酸和硫酸根和氯離子等陰離子的分離，達(dá)到純化檸檬酸的目的。根據(jù)本發(fā)明，在四個(gè)工作區(qū)中，液體可以從陰離子樹脂柱組的上端引入，也可以從下端引入。優(yōu)選地，在吸附區(qū)，含檸檬酸的溶液從處于吸附區(qū)首位的陰離子交換樹脂柱組的上端引入，從處于吸附區(qū)末位的陰離子交換樹脂柱組的下端流出，得到檸檬酸離交液。當(dāng)含檸檬酸的溶液中的陰離子與所述樹脂上的堿性活性基團(tuán)吸附交換達(dá)到所述樹脂的工作交換量(即樹脂達(dá)到吸附飽和)時(shí)即停止交換(可根據(jù)陰離子交換樹脂的工作交換量和上柱的含朽1檬酸的溶液中的硫酸根尚子和氯尚子等陰尚子的濃度來(lái)計(jì)算含朽1檬酸的溶液的上柱量)因此，吸附區(qū)的作用是將含檸檬酸的溶液中的除檸檬酸根離子以外的陰離子盡可能的吸附在陰離子樹脂上，從而凈化檸檬酸，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要選擇每組樹脂柱組中的樹脂的裝填量以及樹脂柱組的數(shù)目，并優(yōu)選使所述檸檬酸離交液中除檸檬酸根離子以外的陰離子的含量為IOppm以下，進(jìn)ー步優(yōu)選為4ppm以下。連續(xù)離交方法通過(guò)多根柱串聯(lián)工作，從而可以適當(dāng)提高進(jìn)料流速。在吸附區(qū)，所述含檸檬酸的溶液的流速可以為O. 5-8. O倍柱體積/小吋，優(yōu)選為3-5倍柱體積/小吋。在現(xiàn)有技術(shù)的方法中，由于只有一根主柱和ー根輔柱，因此，含檸檬酸的溶液的流速無(wú)法達(dá)到上述優(yōu)選的流速。因此，本發(fā)明的方法相比于現(xiàn)有技術(shù)提高了樹脂單位時(shí)間的處理量。根據(jù)本發(fā)明，洗滌區(qū)優(yōu)選至少存在兩組陰離子交換樹脂柱組，在洗滌區(qū)，優(yōu)選地，去離子水從處于洗滌區(qū)首位的樹脂柱組的上端引入，依次流經(jīng)該洗滌區(qū)內(nèi)的各組陰離子交換樹脂柱組，從處于洗滌區(qū)末位的樹脂柱組的下端流出，得到洗滌流出液。由于洗滌流出液中還含有一定數(shù)量的檸檬酸，因此，優(yōu)選地，將所述洗滌流出液從處于吸附區(qū)首位的陰離子樹脂柱組的上端引入吸附區(qū)，因?yàn)槎嗉?jí)串聯(lián)進(jìn)行洗滌，消耗的水量較少，保證洗滌流出液體積較少，較少的洗滌流出液又重新進(jìn)入吸附區(qū)進(jìn)行吸附。這樣不但能夠?qū)⑾礈炝鞒鲆褐械臋幟仕嵋踩炕厥?，而且也可以保證檸檬酸離交液的酸度，從而進(jìn)一步提聞朽1fe酸的收率。在洗滌區(qū)，去離子水的流速可以為本領(lǐng)域常規(guī)的流速，并可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，以將樹脂柱中殘留的檸檬酸盡可能全部洗出，同時(shí)，綜合考慮最終純化得到的檸檬酸溶液的濃度，優(yōu)選地，去離子水的流速為O. 4-5. O倍柱體積/小吋。根據(jù)本發(fā)明，再生區(qū)優(yōu)選至少存在兩組陰離子交換樹脂柱組，在再生區(qū)，優(yōu)選地，堿性溶液從處于再生區(qū)首位的樹脂柱組的下端引入，依次流經(jīng)該再生區(qū)內(nèi)的各組陰離子交換樹脂柱組，從處于再生區(qū)末位的樹脂柱組的上端流出，得到再生流出液。通過(guò)逆流再生，可以疏松樹脂，使再生劑(即堿性溶液)與樹脂之間充分接觸，再生的效果更好。其中，所述堿性溶液可以為本領(lǐng)域常規(guī)的作為再生劑的堿性溶液，優(yōu)選為氫氧化鈉溶液。所述堿性溶液的濃度優(yōu)選為3-10%。堿性溶液中的氫氧根離子使所述樹脂上的硫酸根離子和氯離子等陰離子解吸以使所述樹脂恢復(fù)到堿性狀態(tài)。
在再生區(qū)，堿性溶液的流速可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，以將吸附在樹脂柱上的陰離子盡可能全部交換出來(lái)為準(zhǔn)。優(yōu)選地，所述堿性溶液的流速為1-4倍柱體積/小吋。根據(jù)本發(fā)明，再生沖洗區(qū)優(yōu)選至少存在兩組陰離子交換樹脂柱組，在再生沖洗區(qū)，優(yōu)選地，水從處于再生沖洗區(qū)首位的樹脂柱組的上端引入，依次流經(jīng)該再生沖洗區(qū)內(nèi)的各組陰離子交換樹脂柱組，從處于再生沖洗區(qū)末位的陰離子交換樹脂柱組的下端流出，得到再生沖洗流出液。在再生沖洗區(qū)，用水沖洗再生后的樹脂至近中性，沖洗好的陰離子樹脂柱不需要等待就重新進(jìn)入吸附區(qū)進(jìn)行下ー輪的吸附交換。所述水可以為去離子水或自來(lái)水，考慮到成本因素，優(yōu)選使用自來(lái)水。在再生沖洗區(qū)，水的流速可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，優(yōu)選地，水的流速為2-8倍柱體積/小吋。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將所述再生沖洗流出液從處于再生區(qū)首位的陰離子交換樹脂柱組的下端引入再生區(qū)，可以對(duì)所述再生沖洗流出液進(jìn)行回收利用，節(jié)省水和再生劑的用量。同時(shí)減少了廢水的排放，降低了環(huán)保處理成本。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要選擇各個(gè)工作區(qū)的陰離子交換樹脂柱組的數(shù)目，以及選擇每組樹脂柱組中的樹脂柱的數(shù)目。優(yōu)選地，處于每個(gè)工作區(qū)的陰離子交換樹脂柱組的個(gè)數(shù)為2-8個(gè),進(jìn)ー步優(yōu)選為2-4個(gè),姆組樹脂柱組中的樹脂柱的個(gè)數(shù)為1-4個(gè),進(jìn)ー步優(yōu)選為1-2個(gè)。本發(fā)明所用陰離子交換樹脂可以為本領(lǐng)域常規(guī)的用于去除含檸檬酸溶液中的陰離子的陰離子交換樹脂，優(yōu)選地，所述陰離子交換樹脂的總交換容量大于6. 5mmol/g。具體地，所述陰離子交換樹脂優(yōu)選為丙烯酸系弱堿性陰離子交換樹脂。在使用時(shí)，可以對(duì)該樹脂進(jìn)行活化，活化的方法已為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知。本發(fā)明的方法特別適用于檸檬酸含量較高的含檸檬酸的溶液，優(yōu)選地，以含檸檬酸的溶液的總重量為基準(zhǔn)，所述含檸檬酸的溶液中檸檬酸的含量為20-60重量％。滿足上述含量的含檸檬酸的溶液例如可以為檸檬酸脫色液(或檸檬酸酸解液，檸檬酸酸解液是用鈣鹽法生產(chǎn)檸檬酸時(shí)的中間品，即檸檬酸發(fā)酵液經(jīng)過(guò)板框壓濾得到檸檬酸壓濾清液，壓濾清液和碳酸鈣或氫氧化鈣等進(jìn)行中和反應(yīng)，除去蛋白、膠體、糖及鹽類等雜質(zhì)，得到較純凈的檸檬酸鈣或檸檬酸氫鈣；檸檬酸鈣或檸檬酸氫鈣與濃硫酸發(fā)生酸解反應(yīng)生成檸檬酸酸解液和硫酸鈣固體，過(guò)濾除去硫酸鈣固體，即得到純凈的檸檬酸酸解液)。更優(yōu)選為脫除陽(yáng)離子后的朽1檬酸脫色液。本發(fā)明中，所述四個(gè)工作區(qū)的工作溫度可以與本領(lǐng)域的常規(guī)條件相同，例如均可以為 20-50°C。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用干限制本發(fā)明。本發(fā)明所用的整套裝置的エ藝布管圖如圖I所示，分為吸附區(qū)、洗滌區(qū)、再生區(qū)和再生沖洗區(qū)四個(gè)工作區(qū)，通過(guò)連續(xù)不斷的改變液流進(jìn)出口位置，使陰離子交換樹脂與各種液體接觸。在每個(gè)工作區(qū)內(nèi)以及工作區(qū)之間，各種液體的流向通過(guò)定時(shí)切換樹脂柱組上的 進(jìn)出口閥的關(guān)啟狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該裝置在每組樹脂柱組的進(jìn)出口裝有液流切換閥(或采用多通道換向閥)，每間隔一定時(shí)間，樹脂柱組整體相對(duì)液流進(jìn)出ロ位置移動(dòng)ー級(jí)。
如圖I所示，按照ISEP設(shè)備共有10根陰離子交換樹脂柱進(jìn)行エ藝布管排布，其中，吸附區(qū)有3根柱(柱8、柱9和柱10)，洗滌區(qū)有3根柱(柱5、柱6和柱7)，再生區(qū)有2根柱(柱3和柱4)，再生沖洗區(qū)有2根柱(柱I和柱2)。下面，結(jié)合圖1，以樹脂柱與流動(dòng)相相對(duì)移動(dòng)一級(jí)前和相對(duì)移動(dòng)一級(jí)后兩個(gè)狀態(tài)來(lái)說(shuō)明本發(fā)明所用裝置的運(yùn)行情況。在吸附區(qū)，含檸檬酸的溶液從柱8的上端引入，流經(jīng)柱9后，從柱10的下端流出；在洗滌區(qū)，去離子水從柱5的上端引入，流經(jīng)柱6后，從柱7的下端流出，并從柱8的上端引入吸附區(qū)；在再生區(qū)，堿性溶液從柱3的下端引入，從柱4的上端流出；在再生沖洗區(qū)，水從柱I的上端引入，從柱2的下端流出，并從柱3的下端引入再生區(qū)。待柱8達(dá)到吸附飽和后，樹脂柱組整體相對(duì)液流進(jìn)出ロ位置移動(dòng)ー級(jí)，即，柱I與柱2斷開連接并與柱10連接,柱8與柱9斷開連接，因此,在吸附區(qū)，含朽1檬酸的溶液從柱9的上端引入，流經(jīng)柱10后，從柱I的下端流出；柱8與柱9斷開連接并與柱7連接，柱5與柱6斷開連接，因此，在洗滌區(qū)，去離子水從柱6的上端引入，流經(jīng)柱7后，從柱8的下端流出，并從柱9的上端引入吸附區(qū)；柱5與柱6斷開連接并與柱4連接，柱3和柱4斷開連接，因此，在再生區(qū)，堿性溶液從柱4的下端引入，從柱5的上端流出；柱3和柱4斷開連接并與柱2連接，柱I和柱2斷開連接，因此，在再生沖洗區(qū)，水從柱2的上端引入，從柱3的下端流出，并從柱4的下端引入再生 區(qū)。本發(fā)明將系統(tǒng)中ー根(也即每根)樹脂柱依次經(jīng)過(guò)從I號(hào)樹脂柱到10號(hào)樹脂柱的每個(gè)位置所需的時(shí)間定義為ー個(gè)周期。下面，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明以下實(shí)施例均采用圖I所示的10根樹脂柱的ISEP色譜分離系統(tǒng)，柱高為I. O米，每根柱子的截面積為O. 000962平方米，每根樹脂柱獨(dú)立為ー組樹脂柱組，因此，在說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
時(shí)，只涉及樹脂柱，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠了解，用多個(gè)并聯(lián)的樹脂柱組代替本發(fā)明具體實(shí)施方式
中的樹脂柱完全可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明；每根樹脂柱中裝入IOOg購(gòu)自江蘇蘇青牌的D318型陰離子交換樹脂，總交換容量> 6. 5mmol/g,按堿酸堿對(duì)該樹脂進(jìn)行活化，水沖至中性備用；所用含檸檬酸的溶液為透光率合格的檸檬酸脫色液，其中，檸檬酸含量為50% (m/v，g/mL)，S042_含量為3500ppm，Cl_含量為30ppm，折為ー價(jià)陰離子，含量約74mmol/kg。其中，檸檬酸的濃度根據(jù)GB 1987-2007標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)；各種陰離子的含量通過(guò)化學(xué)分析方法中的常規(guī)陰離子檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明中，単位PPm均指重量含量。實(shí)施例I在吸附區(qū)，檸檬酸脫色液以3倍柱體積/小時(shí)的流速?gòu)闹?的上端引入，使檸檬酸溶液中除檸檬酸根離子以外的陰離子與樹脂發(fā)生交換吸附，吸附流出液從柱10的下端流出，所述交換吸附在PH為I. 2的條件下進(jìn)行。在洗滌區(qū)，去離子水以I倍柱體積/小時(shí)的流速?gòu)闹?的上端引入，洗滌吸附飽和的樹脂，并使洗滌流出液從柱7的下端流出，得到的洗滌流出液和檸檬酸脫色液混合，再?gòu)闹?的上端引入，重新與樹脂接觸脫除陰離子。在再生區(qū)，4重量％的氫氧化鈉溶液以2倍柱體積/小時(shí)的流速?gòu)闹?的上端引入，再生洗滌好的樹脂，再生流出液從柱4的下端流出。
在再生沖洗區(qū)，流速為3倍柱體積/小時(shí)的自來(lái)水從柱I的上端引入，沖洗樹脂至近中性，得到的再生沖洗流出液從柱2的下端流出，并與稀氫氧化鈉混合，從柱3的上端進(jìn)入再生區(qū)，而再生沖洗后的樹脂柱進(jìn)行下ー輪的吸附交換。各個(gè)工作區(qū)的工作溫度均為30°C。經(jīng)過(guò)ー個(gè)周期(26. 67小時(shí))，共處理80000ml檸檬酸脫色液，共得到84708ml檸檬酸離交液，所述檸檬酸離交液中，檸檬酸含量為47. 15% (m/v)，S042_含量為O. 5ppm, Cl_含量為O. 3ppm。通過(guò)計(jì)算，檸檬酸收率為99.85%。相對(duì)于處理的每ml檸檬酸脫色液，消耗的氫氧化鈉溶液的量為O. 67ml，去離子水的用量為O. 33ml,自來(lái)水的用量為1ml。實(shí)施例2 在吸附區(qū)，檸檬酸脫色液以5倍柱體積/小時(shí)的流速?gòu)闹?的上端引入，使檸檬酸溶液中除檸檬酸根離子以外的陰離子與樹脂發(fā)生交換吸附，吸附流出液從柱10的下端流出，所述交換吸附在PH為I. 2的條件下進(jìn)行。在洗滌區(qū)，去離子水以3倍柱體積/小時(shí)的流速?gòu)闹?的上端引入，洗滌吸附飽和的樹脂，并使洗滌流出液從柱7的下端流出，得到的洗滌流出液和檸檬酸脫色液混合，再?gòu)闹?的上端引入，重新與樹脂接觸脫除陰離子。在再生區(qū)，4重量％的氫氧化鈉溶液以3倍柱體積/小時(shí)的流速?gòu)闹?的上端引入，再生洗滌好的樹脂，再生流出液從柱4的下端流出。在再生沖洗區(qū)，流速為6倍柱體積/小時(shí)的自來(lái)水從柱I的上端引入，沖洗樹脂至近中性，得到的再生沖洗流出液從柱2的下端流出，并與稀氫氧化鈉混合，從柱3的上端進(jìn)入再生區(qū)，而再生沖洗后的樹脂柱進(jìn)行下ー輪的吸附交換。各個(gè)工作區(qū)的工作溫度均為30°C。經(jīng)過(guò)ー個(gè)周期(16小時(shí))，共處理80000ml檸檬酸脫色液，共得到85000ml檸檬酸尚交液，所述朽1檬酸尚交液中，朽1檬酸含量為47. O % (m/v), SO42含量為O. 7ppm,Cl含量為
0.5ppm。通過(guò)計(jì)算，檸檬酸收率為99. 88%。相對(duì)于處理的每ml檸檬酸脫色液，消耗的氫氧化鈉溶液的量為O. 6ml，去離子水的用量為O. 6ml,自來(lái)水的用量為I. 2ml。實(shí)施例3在吸附區(qū)，檸檬酸脫色液以4倍柱體積/小時(shí)的流速?gòu)闹?的上端引入，使檸檬酸溶液中除檸檬酸根離子以外的陰離子與樹脂發(fā)生交換吸附，吸附流出液從柱10的下端流出，所述交換吸附在PH為I. 2的條件下進(jìn)行。在洗滌區(qū)，去離子水以2倍柱體積/小時(shí)的流速?gòu)闹?的上端引入，洗滌吸附飽和的樹脂，并使洗滌流出液從柱7的下端流出，得到的洗滌流出液和檸檬酸脫色液混合，再?gòu)闹?的上端引入，重新與樹脂接觸脫除陰離子。在再生區(qū)，4重量％的氫氧化鈉溶液以2. 5倍柱體積/小時(shí)的流速?gòu)闹?的上端引入，再生洗滌好的樹脂，再生流出液從柱4的下端流出。在再生沖洗區(qū)，流速為4倍柱體積/小時(shí)的自來(lái)水從柱I的上端引入，沖洗樹脂至近中性，得到的再生沖洗流出液從柱2的下端流出，并與稀鹽酸混合，從柱3的上端進(jìn)入再生區(qū)，而再生沖洗后的樹脂柱進(jìn)行下ー輪的吸附交換。
各個(gè)工作區(qū)的工作溫度均為30°C。經(jīng)過(guò)ー個(gè)周期(20小時(shí))，共處理80000ml檸檬酸脫色液，共得到84800ml檸檬酸尚交液，所述朽1檬酸尚交液中，朽1檬酸含量為47. I % (m/v), SO42含量為O. 6ppm,Cl含量為
0.4ppm。通過(guò)計(jì)算，檸檬酸收率為99.85%。相對(duì)于處理的每ml檸檬酸脫色液，消耗的氫氧化鈉溶液的量為O. 625ml，去離子水的用量為O. 5ml,自來(lái)水的用 量為1ml。對(duì)比例I以ー個(gè)操作周期為例，將50000ml檸檬酸脫色液以2柱體積/小時(shí)的流速與1800g陰離子交換樹脂(因?yàn)殚g歇式離交エ藝有主柱、輔柱及備用柱，所以起交換作用的只有主柱，即600g樹脂)進(jìn)行連續(xù)接觸25小時(shí)，使檸檬酸溶液中除檸檬酸根離子以外的陰離子與樹脂發(fā)生交換吸附，得到檸檬酸離交液。然后用40000ml去離子水洗滌吸附飽和的樹脂，其中4600ml流出液和檸檬酸脫色液混合后再重新與樹脂接觸進(jìn)行除陰離子，余下45400ml流出液作為下一次回填用。用40000ml、4重量％的氫氧化鈉溶液再生洗滌好的樹脂，后用70000ml自來(lái)水沖洗樹脂至近中性，重新進(jìn)行下一輪的吸附交換。其中，吸附、洗滌、再生和再生沖洗的工作溫度均為 30。。。共得到檸檬酸離交液54600ml，其中，檸檬酸的含量為45. 1% (m/v)，S042_含量為
1.Oppm, Cl—含量為O. 8ppm。通過(guò)計(jì)算，檸檬酸收率為98. 5%0經(jīng)過(guò)25小時(shí)，可處理檸檬酸脫色液50し相對(duì)于每ml檸檬酸脫色液，消耗的氫氧化鈉溶液的量為O. 8ml，去離子水的用量為O. 8ml,自來(lái)水的用量為I. 4ml。由實(shí)施例1-3和對(duì)比例I的結(jié)果可以看出，使用本發(fā)明的連續(xù)離交方法，單位時(shí)間單位樹脂得到的檸檬酸的量(總酸量)是現(xiàn)有技術(shù)的2. 43倍，檸檬酸的收率提高了
I.35% ;相對(duì)于處理每ml檸檬酸脫色液，對(duì)比例I消耗的氫氧化鈉溶液的量比實(shí)施例1-3多26. 7%，去離子水的用量多67. 7%，自來(lái)水的用量多30. 8%;以上數(shù)值均為實(shí)施例1_3的平均值與對(duì)比例I比較的結(jié)果。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)脫除含檸檬酸溶液中的陰離子的方法，其特征在于，該方法在移動(dòng)分離裝置中進(jìn)行，所述移動(dòng)分離裝置包括多組陰離子交換樹脂柱組，每組陰離子交換樹脂柱組包括一個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的陰離子交換樹脂柱，每組陰離子交換樹脂柱組依次且循環(huán)地經(jīng)過(guò)四個(gè)功能區(qū)，包括吸附區(qū)、洗滌區(qū)、再生區(qū)和再生沖洗區(qū)，并依次進(jìn)行吸附、洗滌、再生和再生沖洗，每個(gè)工作區(qū)存在一組陰離子交換樹脂柱組或串聯(lián)連接的多組陰離子交換樹脂柱組， 其中，所述吸附區(qū)至少存在兩組串聯(lián)連接的陰離子交換樹脂柱組，且所述含檸檬酸溶液依次與處于吸附區(qū)的陰離子交換樹脂柱組接觸，使得含檸檬酸溶液中的除檸檬酸根離子以外的陰離子被吸附到陰離子交換樹脂上，處于吸附區(qū)首位的陰離子交換樹脂柱組達(dá)到吸附飽和后進(jìn)入洗滌區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在吸附區(qū)，所述接觸在PH值為O.9-1. 6的條件下進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在吸附區(qū)，含檸檬酸溶液從處于吸附區(qū)首位的陰離子交換樹脂柱組的上端引入，從處于吸附區(qū)末位的陰離子交換樹脂柱組的下端流出，得到檸檬酸離交液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述檸檬酸離交液中除檸檬酸根離子以外的陰離子的含量為IOppm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在吸附區(qū)，所述含檸檬酸溶液的流速為O.5-8倍柱體積/小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，洗滌區(qū)至少存在兩組串聯(lián)連接的陰離子交換樹脂柱組，在洗滌區(qū)，去離子水從處于洗滌區(qū)首位的樹脂柱組的上端引入，依次流經(jīng)該洗滌區(qū)內(nèi)的各組陰離子交換樹脂柱組，從處于洗滌區(qū)末位的樹脂柱組的下端流出，得到洗滌流出液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，將所述洗滌流出液從處于吸附區(qū)首位的陰離子樹脂柱組的上端引入吸附區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，再生區(qū)至少存在兩組串聯(lián)連接的陰離子交換樹脂柱組，在再生區(qū)，堿性溶液從處于再生區(qū)首位的樹脂柱組的下端引入，依次流經(jīng)該再生區(qū)內(nèi)的各組陰離子交換樹脂柱組，從處于再生區(qū)末位的樹脂柱組的上端流出，得到再生流出液。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，再生沖洗區(qū)至少存在兩組串聯(lián)連接的陰離子交換樹脂柱組，在再生沖洗區(qū)，去離子水從處于再生沖洗區(qū)首位的樹脂柱組的上端引入，依次流經(jīng)該再生沖洗區(qū)內(nèi)的各組陰離子交換樹脂柱組，從處于再生沖洗區(qū)末位的陰離子交換樹脂柱組的下端流出，得到再生沖洗流出液。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，將所述再生沖洗流出液從處于再生區(qū)首位的陰離子交換樹脂柱組的下端引入再生區(qū)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，處于每個(gè)功能區(qū)的陰離子交換樹脂柱組的個(gè)數(shù)為2-8個(gè)，每組陰離子交換樹脂柱組中的陰離子交換樹脂柱的個(gè)數(shù)為1-4個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述陰離子交換樹脂的總交換容量大于等于6. 5mmol/g0
13.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述陰離子交換樹脂為丙烯酸系弱堿性陰離子交換樹脂。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，以含檸檬酸溶液的總重量為基準(zhǔn)，所述含朽1檬酸溶液中朽1檬酸的含量為20-60重量％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種連續(xù)脫除含檸檬酸溶液中的陰離子的方法，該方法在移動(dòng)分離裝置中進(jìn)行，每組陰離子交換樹脂柱組依次且循環(huán)地經(jīng)過(guò)吸附區(qū)、洗滌區(qū)、再生區(qū)和再生沖洗區(qū)，每個(gè)工作區(qū)存在一組陰離子交換樹脂柱組或串聯(lián)連接的多組陰離子交換樹脂柱組，其中，所述吸附區(qū)至少存在兩組串聯(lián)連接的陰離子交換樹脂柱組，且所述含檸檬酸溶液依次與處于吸附區(qū)的陰離子交換樹脂柱組接觸，使得含檸檬酸溶液中的除檸檬酸根離子以外的陰離子被吸附到陰離子交換樹脂上，處于吸附區(qū)首位的陰離子交換樹脂柱組達(dá)到吸附飽和后進(jìn)入洗滌區(qū)。本發(fā)明不使用備用柱，設(shè)備和樹脂能夠最大程度地得到利用；再生劑和水的消耗少，廢液排放量低，檸檬酸的收率可以提高1％左右。
文檔編號(hào)B01D15/04GK102659567SQ201210134609
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者張軍華, 熊結(jié)青, 王建國(guó), 王浩, 胡富貴 申請(qǐng)人:中糧生物化學(xué)(安徽)股份有限公司