任　舉，王建峰

（江蘇遠洋藥業(yè)股份有限公司，江蘇蘇州215531）

牛磺酸生產(chǎn)中粗品母液的電滲析分離工藝

任舉，王建峰

（江蘇遠洋藥業(yè)股份有限公司，江蘇蘇州215531）

通過對?；撬岽制纺敢哼M行預(yù)處理，改變?；撬岽制纺敢簼舛取㈦姖B析器的電極板電壓以及試驗前濃水罐自來水量三個變量來進行實驗，發(fā)現(xiàn)分離時間越長，?；撬岬幕厥章试綖橄陆?，可采用加大電極板電壓來提高牛磺酸回收率；若增加濃水罐自來水量和加水稀釋粗品母液也會縮短分離時間，提高牛磺酸回收率，但同時增加水的處理量。

牛磺酸；預(yù)處理；電滲析器；分離工藝

?；撬幔═aurine）又稱牛膽酸，化學(xué)名為2－氨基乙磺酸，是人體內(nèi)存在的一種具有多種生理功能的含硫非蛋白質(zhì)氨基酸，是人體內(nèi)最重要的氨基酸之一。?；撬峋哂袠O其重要的生理功能，不僅參與維持正常機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，而且對中樞神經(jīng)、心血管、消化、泌尿、免疫、內(nèi)分泌、生殖等系統(tǒng)生理功能的正常發(fā)揮具有重要的調(diào)節(jié)作用，幾乎所有正常生理功能的維持和調(diào)節(jié)都需要?；撬岬膮⑴c[1]。?；撬嵩趪獯罅坑米鳡I養(yǎng)保健品和食品添加劑，隨著世界化工產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移，我國已成為全球主要的?；撬嵘a(chǎn)國和出口國，2010年的出口量超過4萬噸。我國?；撬?0%出口歐美和東南亞，出口量逐年增加。

?；撬岙a(chǎn)業(yè)鏈正在迅速發(fā)展，下游深加工產(chǎn)業(yè)使?；撬岬男枨罅咳找嬖龃螅信；撬岬墓δ茱嬃?、能量飲料深受人們尤其是從事健美運動人士的歡迎，含有牛磺酸的紅牛飲料2009年全球銷售接近30億罐[2]。因而研究?；撬岬墓に嚫倪M對行業(yè)發(fā)展有著重要的經(jīng)濟和社會意義。

牛磺酸自發(fā)現(xiàn)以來，人們就在不斷地探索其人工合成途徑。至今，有關(guān)?；撬岬暮铣煞椒▓蟮牢墨I也較多。目前我國工業(yè)化?；撬嵘a(chǎn)方法主要有乙醇胺法和環(huán)氧乙烷法，且兩種工藝有一共同點：生產(chǎn)過程產(chǎn)生的母液中都含有無機鹽和?；撬?。本文以乙醇胺法經(jīng)酯化磺化合成牛磺酸為例，研究的?；撬岽制纺敢褐校∟H4）2SO3與（NH4）2SO4總含量為40%左右，而?；撬岷繛?%左右。國內(nèi)廠家現(xiàn)有工藝是采用濃縮后趁熱抽濾去鹽，由于（NH4）2SO3與（NH4）2SO4極易粘結(jié)，因而?；撬岷蜔o機鹽的分離難以達到理想的效果，導(dǎo)致牛磺酸夾帶于無機鹽中,直接影響?；撬岬氖章?整個過程中消耗大量蒸汽，因而此法生產(chǎn)成本高。其它分離方法主要有大孔吸附樹脂法[3-4]、離子交換樹脂脫鹽法[5-6]、離子膜電滲析脫鹽法[7-8]、結(jié)晶法及溶劑浸取法。大孔吸附樹脂法與離子交換樹脂脫鹽法，對?；撬岢}雖然有一定的效果，但是這兩種方法都經(jīng)常需要大量酸堿進行再生，環(huán)境污染較為嚴重；結(jié)晶法用作?；撬岽制纺敢鹤饔煤苄。蝗軇┓ㄅ；撬狍w系中引入其它物質(zhì)，帶來二次分離的麻煩，所以不適合工業(yè)化生產(chǎn)的應(yīng)用。

電滲析是利用半透膜的選擇透過性來分離不同溶質(zhì)粒子（如離子）的方法。在直流電場作用下進行滲析時，溶液中的帶電陰離子和陽離子分別通過陽膜與陰膜而遷移的現(xiàn)象稱為電滲析。由于?；撬嵩趐H為5.7左右時是它的等電點，這時正好是兩性基本不導(dǎo)電物質(zhì)，所以利用電滲析法對牛磺酸與無機鹽進行分離，從理論上來講是可行的。

本文擬通過先對?；撬岽制纺敢哼M行預(yù)處理，然后通過自制電滲析器對牛磺酸粗品母液中?；撬崤c無機鹽進行分離，通過試驗來驗證工業(yè)化的可行性。

1　實驗部分

1.1試劑與儀器

電滲析器（自制）；1000mL布氏漏斗（江蘇永華精細化學(xué)品有限公司）；5000mL濾瓶（江蘇永華精細化學(xué)品有限公司）；12.5cm中速濾紙（遼寧省撫順民政濾紙廠）；SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵（上海丞明儀器設(shè)備有限公司）；雷磁PHS-3C pH計（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；FG3-B電導(dǎo)率儀（梅特勒-托利多（上海）有限公司）。

1.2電滲析的實驗原理及條件

1.2.1電滲析脫鹽的原理

圖1　?；撬岽制纺敢弘姖B析脫鹽原理圖

電滲析器是利用電滲析現(xiàn)象，使?；撬岽制纺敢弘娊赓|(zhì)硫酸銨與亞硫酸銨在電滲析器的隔室中發(fā)生離子遷移，?；撬岽制纺敢褐嘘庩栯x子分別通過陰陽離子交換膜而達到淡化和濃縮的目的。當?；撬岽制纺敢汉辛蛩徜@與亞硫酸銨水溶液時，通過裝有陰陽離子交換膜、濃淡水隔板交錯排列而構(gòu)成的電滲析器隔室時，在直流電場的作用下產(chǎn)生離子遷移，陰離子亞硫酸根離子與硫酸根離子往陽極方向遷移，陽離子銨根離子往陰極方向遷移，如圖1?；撬岽制纺敢弘姖B析脫鹽原理圖所示。由于離子交換膜具有選擇透過性，陰離子交換膜只能讓陰離子通過，陽離子交換膜只能讓陽離子通過，因此，淡化隔室中的陽離子向陰極方向遷移，透過陽膜進入濃縮隔室，淡化隔室中的陰離子向陽極方向遷移，透過陰膜進入濃縮隔室。而在濃縮隔室中的陰陽離子，也同樣在直流電場的作用下，分別向陰極和陽極方向遷移，但由于受到隔室兩側(cè)陰陽離子交換膜的阻擋，使硫酸銨與亞硫酸銨仍留在濃縮室中，這樣，濃縮室中的含量逐漸升高，而淡化隔室中的含鹽量逐漸降低，同時由于?；撬釋?dǎo)電率很小，基本都在淡室。電滲析器是由多層濃縮隔室和淡化隔室交替組成的，其中一半是淡化隔室，另一半是濃縮隔室，通過隔板邊緣特設(shè)的孔道，分別將各濃淡隔室的水流匯集成濃水和淡水系統(tǒng)。

1.2.2?；撬岽制纺敢弘姖B析試驗前的預(yù)處理

田光居“上館”三月，在了解太子丹意圖及其門客的才能之后，以“欲為太子良謀，則太子不能；欲奮筋力，則臣不能”的兩難，向太子推薦了“神勇之人”荊軻。事后，卻因太子送別之時的一句叮囑“此國事，愿勿泄之”而在荊軻面前“吞舌而死”，既以保全“不為人所疑”之節(jié)操，亦借此激勵荊軻。

（1）調(diào)節(jié)pH至牛磺酸的等電點

工業(yè)?；撬岬拇制纺敢?0L測pH為5.5，加微量硫酸調(diào)至牛磺酸的等電點pH為5.7。

（2）牛磺酸的粗品母液精細過濾

將10L?；撬岬拇制纺敢壕徛尤霂ж搲旱臑V瓶上方的1000mL布氏漏斗中，常溫下進行精細過濾。

1.2.3電滲析極水的配制

用無水硫酸鈉配制5kg 2%的硫酸鈉水溶液作為冷卻和保護電極板的極水。

1.3實驗步驟

（1）對牛磺酸的粗品母液檢測，測得母液中硫酸銨與亞硫酸銨總的質(zhì)量分數(shù)為41.8%，牛磺酸含量為5.3%。測得原水電導(dǎo)率為899ms/cm，之后將?；撬岬拇制纺敢杭尤胫岭姖B析品的原水罐中，濃水罐加入自來水，極水罐加入5L2%的硫酸鈉水溶液。

（2）依次開啟極水泵、原水泵和濃水泵，之后調(diào)整極水泵、原水泵和濃水泵的流量分別為200L/h、500L/h和500L/h。

（3）待流速穩(wěn)定后，開啟電極電源啟動按鈕，緩慢調(diào)整電壓規(guī)定值，然后記錄試驗中濃水量、原水量、原水的電導(dǎo)率（ms/cm）、濃水的電導(dǎo)率（ms/cm）與脫鹽時間（h），待原水罐內(nèi)的導(dǎo)電率降至0.5ms/cm以內(nèi)，關(guān)閉電滲析器，檢測原水中?；撬岷恳约皾馑牧蛩徜@與亞硫酸銨總的質(zhì)量分數(shù)。

2　結(jié)果與討論

通過改變?；撬岽制纺敢簼舛?、電滲析器的電極板電壓以及試驗前濃水罐自來水量三個變量來進行實驗，考查對?；撬峄厥章室约胺蛛x時間的影響。

（1）在?；撬岽制纺敢?kg、硫酸銨與亞硫酸銨總的質(zhì)量分數(shù)為41.8%（牛磺酸含量為5.3%）及電滲析器的電極板電壓25V不變的條件下，考查實驗前濃水罐自來水量的不同對?；撬峄厥章室约胺蛛x時間的影響，結(jié)果見表1。

表1　自來水量對分離的影響

（2）在實驗前濃水罐自來水量5kg與電滲析器的電極板電壓25V不變的條件下，考查5kg?；撬岽制纺敢和ㄟ^加自來水調(diào)節(jié)不同的濃度對?；撬峄厥章室约胺蛛x時間的影響，結(jié)果見表2。

表2　實驗前牛磺酸粗品母液濃度對分離的影響

（3）在?；撬岽制纺敢?kg，硫酸銨與亞硫酸銨總的質(zhì)量分數(shù)為41.8%（牛磺酸含量為5.3%）及實驗前濃水罐自來水量5kg不變的條件下，考查電滲析器的電極板電壓對?；撬峄厥章室约胺蛛x時間的影響，結(jié)果見表3。

表3　電壓對分離的影響

（4）通過改變實驗前濃水罐自來水量、?；撬岽制纺敢旱臐舛纫约半姖B析器的電極板電壓三個變量進行實驗，結(jié)果表明，實驗前濃水罐自來水量越多，分離的時間就越短，?；撬岬幕厥章示驮礁撸慌；撬岽制纺敢和ㄟ^加自來水調(diào)節(jié)濃度越低，分離的時間就越短，牛磺酸的回收率就越高；電滲析器的電極板電壓越大，分離的時間越短，牛磺酸的回收率就越高。

3　結(jié)論

通過電滲析器對?；撬岽制纺敢褐信；撬崤c無機鹽進行分離，分離的時間越長，?；撬峋蜁右葜翝馑腥?，直接導(dǎo)致了牛磺酸的回收率下降；只有加大電極板電壓，縮短分離時間來降低牛磺酸的逃逸率。而降低?；撬岽制纺敢簼舛群驮黾訚馑拮詠硭?，對于工業(yè)生產(chǎn)來講無疑又加大了處理量。因此，需要在原有基礎(chǔ)上繼續(xù)進行摸索，以便找到回收率、分離時間的最佳點。

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Taurine in the Production of Crude Products of Mother Liquor of Electrodialysis Separation Process

REN Ju，WANG Jian-feng
（Jiangsu YuanyangPharmaceutical Co.，Ltd.，Suzhou 215531，China）

Raw of taurine by first mother liquor pretreatment，change the concentration of taurine crude products mother，electrodialyzer plate electrode voltage and test before strongwater tap water test with three variables.Found that the longer the separation time，the recovery rate of taurine drop，increase the plate electrode voltage，to enhance the recovery rate of taurine.Add thick water rawwater tap water and mother liquor alsocan shorten the separation time，improve the recoveryrate oftaurine，but at the same time increased the capacityofwater.

taurine；pretreatment；electrodialyzer；separation process

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.04.017

O623.736

A

1008-553X（2016）04-0052-03

2016-04-01

常熟市科技計劃社會發(fā)展項目（CS201406）

任舉（1981-），男，本科，工程師，從事有機合成研究與分析工作，13862250752，326374612@qq.com。