双极膜的应用与展望 - 图文(5)

艺为：

衣糠酸和葡萄糖酸、VC等发酵法生产的有机酸产品，情形与乳酸类似，同样可以用双极膜电渗析法对老的生产工艺进行改进。

甲磺酸是一种重要的有机酸，它主要用于电子、电镀、医药、不锈钢除锈等很多领域，现在的生产方法主要还是以甲基磺酰氯水解为主，生产成本较高，亚硫酸钠法与双极膜电渗析结合可大大降低产品成本，具有相当大的竞争优势，工艺过程如下：

对于牛磺酸生产过程与甲磺酸类似，避免了酸化过程，NaOH可循环使用。

石油碱渣是成分较为复杂的有机酸类混合物，它是从煤油、柴油碱洗而得，它需酸化后进行精制。主要产品为环烷酸，这样，它会消耗碱和酸，副产硫酸钠，如果利用双极膜电渗析将硫酸钠转化为碱和酸实现循环利用，既降低生产成本，又消除了废盐液，一举两得。石蜡氧化合成脂肪酸的工艺过程与此相同。

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类似的情况，在很多种不溶于水的有机酸生产过程中都存在，这些废盐水的量是非常惊人的，并且还会含有一定量的有机有害物质，如果单纯制成盐，从经济价值上说，是非常不值得的，排放又对环境造成严重污染，用简单制盐的方法治理，会给企业带来很大的经济负担，用双极膜电渗析将其转化为酸和碱循环使用，只是消耗一定量的电，但它远低于购入酸碱的费用，因此在治理污水的同时，也降低了企业的生产成本，可谓一种完美的治理方案。这方面的应用尚待开发。

在酚及其衍生物的生产过程中，有很多存在磺化或氯化、碱熔、酸化过程，这意味着在生产过程中要消耗大量的碱和酸而产生大量的含酚废盐液，这些含酚盐液的治理是非常困难的，很难做到达标排放，如果在生产过程中利用双极膜电渗析，做到工艺水的闭路循环，和酸碱的闭路循环，既可使废水中的产品重新回到生产系统得以回收，又把排放降到最低，近乎零，可摘掉酚类生产企业污染大户的帽子。

苯酚是产量最大的酚，它的反应过程是：

此工艺的特点是设备简单，对材质要求不高，产品质量好，收率较高，缺点是浓缩能耗高，耗用大量硫酸和氢氧化钠，副产大量亚硫酸钠，清华大学余立新老师与燕石化利用双极膜对此工艺进行改进，改进后该系统酸

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碱均可循环使用，反应物料循环如下：

从物料循环和物料衡算可以看出，理论上只需苯一种原料，酸、碱、水形成闭路循环，可谓尽善尽美了。

水杨酸（邻羟基苯甲酸）及其异构体和它们的衍生物合成，普遍采用酚类钠盐或钾盐与CO2进行羰基化反应来合成，然后酸化，生产中消耗大量酸和碱，特别是一些采用钾盐合成的产品，碱的回收尤为重要，如对羟基苯甲酸。

氨基酸分离是一个较为复杂的过程，氨基酸是两性的，它在某一个固定的PH值（等电点）时，氨基酸是中性分子，在PH值高于等电点的溶液中呈现负离子性质，而低于等电点时呈现正离子性质，因此，在溶液PH

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值偏离等电点时，会对阴、阳膜有不同的选择透过性，依据氨基酸的这一特性，在对氨基酸进行分离时，必须对盐液的PH值进行控制，才能达到定向的分离效果，并且PH值偏离等电点越远分离效果就越好。

氨基酸的分离有如下几种情况： （1）单一种氨基酸与阳离子形成的盐； （2）单一种氨基酸与阴离子形成的盐； （3）单一种氨基酸盐与盐的混合物； （4）多种氨基酸盐与盐的混合物； （5）多种氨基酸（或盐）的混合物；

针对不同的情况应采用不同型式的双极膜电渗析和不同的操作条件来实现分离过程。

在一些中性水溶的有机化工产品生产中，产生一些水溶性有机酸盐，同产品混在一起，习惯性做法是分步结晶，或萃取，这样做法存在一些问题，产品中含有盐，盐中含有少量产品。如：在钠法季戊四醇生产中，副产的甲酸钠同产品混在一起。现在的做法是浓缩，首先季戊四醇结晶，再浓缩甲酸钠结晶，如此返复几次，控制产品的灰分，超标为止。近几年有些生产企业，采用了普通电渗析，先脱盐再结晶这样大大提高了产品收率和产品质量，仍得到甲酸钠，如果采用双极膜电渗析取代普通电渗析，在吨产品电耗略有增加的情况下，会产出甲酸和氢氧化钠，甲酸部分返回反应，其余萃取蒸馏得到无水甲酸，可作为产品出售，氢氧化钠全部返回反应，基本可以自给自足，每年节省的原料是非常可观的。

新戊二醇与其类似，但新戊二醇是采用精馏的方法将醇与盐及其它杂

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质分开。能否将盐脱除再进行结晶分离是否可行，这还有待探讨和实验，无凝的碱可以循环使用并副产甲酸。

在三羟甲基乙烷和三羟甲基丙烷（TMP）生产中也同样副产甲酸钠。 这两种产品与甲酸钠的分离就没有以上两种产品简单，最终需蒸干后萃取产品才可彻底分离出来，能否使用双极膜电渗析或与普通电渗析结合彻底脱去甲酸钠后可直接精制，这个问题很值得研究。

聚乙烯醇生产过程中，在聚醋酸乙烯醇解过程中副产醋酸钠，如果转化为醋酸和氢氧化钠，均可循环利用，并省去硫酸酸化和大量稀硫酸钠废水，这是当前该行业的一个重大污染源和治理负担。

谷氨酸钠（味精）生产过程中，用硫酸调等电点分离出谷氨酸，母夜中仍有20%的产品和硫酸铵，用双极膜电渗析脱盐并转化为硫酸和氨水，硫酸调节电点循环使用，氨水返回发酵调PH值，脱盐液可进一步浓缩用电点法分离出合格的谷氨酸，这一工艺的使用势必对味精生产带来一场技术革命。

（二）有机碱类产品生产

有机碱主要有胺类（伯胺、仲胺、叔胺、季胺、多胺等）肼类、吡啶类等。

大部分胺类合成工艺中都有无机碱参与反应，如碱化反应、即胺盐与碱反应、游离出胺，这一过程除消耗烧碱外，还造成大量废盐的产生。对于一些水溶性的胺可用双极膜电渗析脱除酸根而实现碱化这一过程，如乙二胺、1.2一二氯乙烷法，要耗用大量碱（30%碱5.4吨），采用双极膜电渗折法可脱除反应液中的HCL，副产盐酸。

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