论文部分内容阅读
柠檬酸(CA)是一种重要的有机酸,广泛应用于食品、医药、日化等行业。目前,发酵法已成为制取柠檬酸的主要方法,而先进的色谱法或者传统的钙盐法提取发酵液后,柠檬酸液中仍含三价铁离子,该金属离子势必影响柠檬酸的品质。螯合树脂对特定的金属离子具有强的选择吸附性,可利用螯合树脂吸附柠檬酸中的三价铁,但目前还没有螯合树脂吸附分离柠檬酸液中三价铁的报道。因此,本课题研究了偕胺肟螯合树脂对柠檬酸液中的三价铁的吸附性能。本文以含三价铁的柠檬酸液为对象,研究并建立了适合检测高浓度柠檬液中三价铁的分析方法。其次,以大孔丙烯腈树脂为母体,探讨了各反应条件对偕胺树脂合成的影响规律,探索较优的偕胺肟螯合树脂合成条件,并用红外光谱、TGA、元素分析对其进行表征。最后,以自制偕胺肟螯合树脂,通过静态、动态吸附实验,探讨了各因素对偕胺肟树脂吸附柠檬酸液中三价铁的工艺条件的影响。论文主要结论如下:1、三价铁离子分析方法的研究建立了高浓度柠檬酸(0.5~20%)体系中Fe3+的检测方法。通过调节缓冲液配比,使随柠檬酸浓度而改变,且符合下面二次拟合曲线关系:y=0.003x2+0.71158x+1.80984(y为氨水与氯化铵的摩尔浓度比, x:柠檬酸的质量分数浓度),可准确检测出高浓度柠檬酸体系中的Fe3+含量。2、偕胺肟螯合树脂的合成研究通过研究不同偕胺肟螯合树脂对柠檬酸液中Fe3+的吸附性能,确定了以树脂氮百分含量为胺肟功能基含量的考察指标。确定了以交联度为6%的大孔丙烯腈树脂为母体,其在甲醇中的溶胀时间为3h,每克丙烯腈母体采用的盐酸羟胺的浓度为0.9mol·L-1,并研究了反应介质的pH值、反应温度、反应时间、溶剂等对树脂胺肟基含量的影响。正交优化实验表明影响树脂氮百分含量的主要因素为反应介质的pH值,其次是反应温度、甲醇与水的体积比、反应时间。适宜的偕胺肟螯合树脂合成条件为反应介质的pH值为7,反应温度65°C,甲醇与水体积比为6:4,反应时间4~5h。3、偕胺肟螯合树脂对柠檬酸液中Fe3+的吸附性能研究静态吸附实验表明,溶液中柠檬酸的存在会影响Fe3+在偕胺肟树脂上的吸附传质过程,降低树脂的吸附速度;同时树脂会吸附少量的柠檬酸,从而影响其对Fe3+的静态饱和吸附量。偕胺肟树脂吸附Fe3+的过程是一个吸热过程,且Freundlich模型适合描述偕胺肟树脂对柠檬酸体系中Fe3+的吸附过程。动态吸附实验表明,柠檬酸的存在会增加Fe3+在树脂上的吸附传质阻力,不利于Fe3+在树脂上的吸附;增加Fe3+浓度能够增大吸附动力,利于提高吸附速度及增大吸附量;从树脂的处理能力方面看,偕胺肟树脂适合处理柠檬酸浓度<20%的体系;0.75mol·L-1的HCl作为洗脱剂,洗脱剂用量较少且解吸速度较快。