【摘 要】
：
氨基酸是人体新陈代谢所必须的物质,一般分为必须氨基酸和非必须氨基酸,由于必须氨基酸必须从体外摄取补充,使得其需求量不断增大.以蛋氨酸为例,其化学合成过程中产生蛋氨酸钠和碳酸钠的中间体,后处理过程会带来严重环境污染.双极膜电渗析作为一种新型的膜分离工艺,可以实现蛋氨酸绿色生产.但是由于有利荷电蛋氨酸离子的迁移,降低了氨基酸回收效率.为了避免以上弊端,需要保持溶液pH在蛋基酸等电点,从而减少荷电氨基酸
【机 构】
：
中国科学技术大学化学与材料科学学院化学系,中科院软物质化学重点实验室,合肥,230026
论文部分内容阅读
氨基酸是人体新陈代谢所必须的物质,一般分为必须氨基酸和非必须氨基酸,由于必须氨基酸必须从体外摄取补充,使得其需求量不断增大.以蛋氨酸为例,其化学合成过程中产生蛋氨酸钠和碳酸钠的中间体,后处理过程会带来严重环境污染.双极膜电渗析作为一种新型的膜分离工艺,可以实现蛋氨酸绿色生产.但是由于有利荷电蛋氨酸离子的迁移,降低了氨基酸回收效率.为了避免以上弊端,需要保持溶液pH在蛋基酸等电点,从而减少荷电氨基酸迁移.由于氨基酸盐作为一种良好碳捕捉剂可以与CO2发生吸附反应,以蛋氨酸钠和碳酸钠的盐溶液为例,其与CO2会发生如下反应(如图1).通过向氨基酸盐溶液中通入烟道气,氨基酸盐转化为中性分子,同时烟道气中CO2在溶液中实现吸附.之后在进行双极膜电渗析操作,可以提高氨基酸回收率,降低过程膜污染,在酸室得到再生的CO2,碱室得到NaOH副产品,具体过程流程见图2.通过模拟CO2含量分别为30％ (F1),20％ (F2)以及10％ (F3)的烟道气,以蛋氨酸钠和碳酸钠的中间体为碳捕溶剂进行考察,发现在CO2达到吸附平衡时,中性氨基酸含量在97.0-99.2％之间.通过双极膜电渗析过程考察发现,经过CO2吸附后,蛋氨酸的回收效率提高至99.6％,并且没有明显的膜污染.由于CO2再生伴随着电渗析过程而发生,无需消耗额外的能量,以电能消耗计算的碳捕捉能耗约为7.0 kWh/kg-CO2.结果 证明本过程是可行的,由于氨基酸种类的多样性,本工艺在氨基酸的工业生产过程中有着巨大的应用潜力.
其他文献
以醋酸纤维素(cellulose acetate,CA)为成膜聚合物,N-N二甲基甲酰胺(dimethylformamide,DMF)为非溶剂,丙酮(acetone,AC)为溶剂混合溶剂,采用溶液相转化法制备CA纳滤膜,考察了聚合物浓度、凝固浴组成及蒸发时间等因素对膜结构和性能的影响.用扫描电子显微镜(SEM)、水接触角(WCA)及拉伸测试仪表征了膜微观形貌、亲水性和力学强度.结果 表明：当CA浓
常规的过滤膜过程和普通电驱动膜过程无法实现同种电荷离子的分离,因此,如何设计出具有高离子选择性的分离膜是目前研究面临的最大挑战.自具微孔结构聚合物(PIMs)自2013年被Science报道后,迅速成为研究热点,其分子中含有的刚性结构使得高分子主链的转动受限,妨碍了聚合物主链的有效堆积,未被分子链占据的自由“空穴”形成微孔结构(＜1nm)；并且通过调整聚合物的主链结构,可以实现不同空隙率聚合物材料
在化工、石油、冶金和医药等过程工业中，常涉及高温、高压、酸碱和有机溶剂等苛刻环境下的分离需求。作为一种高效节能膜分离材料，陶瓷膜材料与其他膜分离材料相比，具有优良的机械性能、热稳定性和化学稳定性等突出优点，对苛刻环境具有良好的耐受性。其中，陶瓷超滤膜材料较微滤膜材料具有更高的分离精度，受到的关注也越来越多。近年来在“面向应用过程的陶瓷膜材料设计、制备与应用”理论指导下，陶瓷超滤膜从材质到构型，从传
聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的化学稳定性、热稳定性及抗氧化性,是一种非常优良的膜材料,可以通过相转化法制备PVDF微滤膜和超滤膜,广泛应用于水处理、生物质分离及其他领域.然而,由于其强疏水性特点,PVDF膜在使用过程具有不易浸润、易污染、过滤阻力大及通量低等不足,提高其耐污染能力(anti-fouling ability)是PVDF膜改性研究的关键.用于PVDF膜耐污染改性的方法主要包括表面修饰
为了深度处理含油、聚丙烯酰胺(HPAM)和固体悬浮物的海水,本论文通过共水解制备ZrxSi1-xO2粒子、硅烷化、磷酸化改性、包覆Al2O3制备成磷酸化ZrxSi1-xO2/Al2O3 (PZSA)材料并用于形成自组装膜.将硅藻土涂覆在多孔支撑体上形成支撑层,然后将PZSA功能层涂覆在硅藻土表面形成PZSA自组装膜.通过扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对PZSA进行了表征
当前饮用水安全问题引起了人们的高度关注,以超滤为核心技术的第三代水处理技术使饮用水的安全性得到提高.但在应用过程中,膜材料的生物污染是导致饮用水安全性降低的重要因素.本文首先采用低温Ar等离子体整体组件活化-接枝两步法成功制备了三通道超滤膜PVC-g-DMAE抗菌膜组件,利用接触角和FTIR分析了改性前后膜表面官能团的变化.实验发现：接枝后的膜初始纯水通量由原膜的7.7增加到32.3 Kg/(m2
本文以聚氯乙烯为膜材料，聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)、吐温80和聚乙二醇(PEG-400)为添加剂，邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、柠檬酸三丁酯(TBC)和1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM] PF6)为增塑剂，采用非溶剂致相分离(NIPS)法制备了PVC超滤膜，讨论了增塑剂浓度对超滤膜的机械性能和亲水性能的影响，通过改变增塑剂种类(DOP、DBP、TBC和[
PVDF超滤膜已经被广泛应用于水处理等领域。但是,在使用过程中,特别是在污水处理应用中,PVDF膜污染严重,导致通量下降、操作压力和使用成本上升。开发具有高抗污染能力的PVDF膜是关系到其进一步推广应用的关键问题之一。本文详细分析了PVDF膜的抗污染机理,揭示了提高PVDF膜抗污染能力的关键方法。结果 显示,PVDF超滤膜的孔结构是影响其抗污染能力的主要因素。在此基础上,对PVDF超滤膜的孔结构进
本研究通过对表面偏析和非溶剂诱导相分离的协同调控,制备了聚醚砜(PES)/聚乙烯醇缩甲醛(PVFM)超滤膜.PES为膜主体材料,PVFM为表面偏析剂.PES的相分离行为和PVFM的表面偏析行为受PES与PVFM之间疏水相互作用和氢键相互作用的调控.一方面,强的相互作用通过使PES的相转化行为延迟而促进了膜孔的生长,显著增加了超滤膜通量；另一方面,强的相互作用将亲水的PVFM锚定在膜表面,赋予了超滤
一种新型的聚偏氟乙烯/聚乙烯醇复合超滤膜通过非溶剂致相转化法(NIPS)制备，同时共混不同含量的F-127缠绕的富勒烯.制备的复合膜通过扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、光电子能谱(XPS)和热重分析(TG)进行表征分析.分析结果显示当共混了添加剂后复合膜拥有非对称结构和变宽的孔道，-O-H振动峰的出现和更光滑的表面形貌，氧含量的上升以及优异的耐热性.当达到