[发明专利]一种从含有高浓度无机盐的丁二酸结晶母液中络合萃取回收丁二酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种从含有高浓度无机盐的丁二酸结晶母液中络合 萃取回收丁二酸的方法。

背景技术

丁二酸(Succinicacid)，是重要的四碳二元羧酸平台化合物，被作为原料应用于食 品、医药、精细化学品的生产中，而以丁二酸为前体合成的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)， 属于可完全生物降解塑料，具有优良的力学性能和耐热性而广受关注。据统计，目前全 球的丁二酸产量已超过2万吨，预计世界对丁二酸的需求量将达到数十万吨，具有巨大 的市场潜力。一些严格厌氧菌和兼性厌氧菌利用各类糖类物质(玉米、木薯、糖蜜、废 乳清、农业秸秆等)发酵可合成丁二酸，在此过程中微生物需要吸收大量的温室气体 CO₂用于菌株的代谢，理论上每生成lmol的丁二酸要消耗lmol的CO₂，不但减少对化 石资源的依赖，还能减少温室气体的排放，因此生物法制备丁二酸已成为全球的研究热 点。目前，国内外生物法制备丁二酸的工作已进入中试或试生产阶段，但提高生产效率， 降低制备成本是实现生物基丁二酸的大规模工业化生产的关键，才有可能逐步取代化学 合成法。

生物法制备获得的丁二酸发酵液中含有细胞、残余糖类、蛋白质、色素、副产的有 机杂酸、无机盐等多种杂质，所以生物基丁二酸的提取难度远远超过化学基丁二酸，其 分离成本占总生产成本的50％以上(ApplMicrobiolBiotechnol.2012,95:841～850.)，因 此开发出高效的丁二酸分离技术对于实现生物基丁二酸的产业化至关重要。生物法制备 丁二酸适宜在pH6.0～7.2的环境中进行生物转化与合成^[39]，生成的丁二酸被碱性物质 (如Na₂CO₃、NaOH、MgCO₃、KOH、氨水等)中和，因此发酵液中丁二酸是以盐的 形式存在，在分离提取中需要通过酸化作用形成丁二酸并通过结晶获得产品。而结晶分 离后，结晶母液中仍含有部分丁二酸(20～30g/L)，相当于微生物合成丁二酸总量的 7～12％，同时结晶母液中含有高浓度的无机盐(约80～250g/L)，因此回收结晶母液丁 二酸需要将其与大量无机盐分离。电渗析法可将不带电的丁二酸分子与无机盐分离 (US5034105)，但电渗析法能耗极高，也不能将丁二酸分子富集。离子交换吸附法可 将丁二酸阴离子交换至树脂上(CN101348429A)，但结晶母液中的高浓度无机阴离子 (如氯离子、硫酸根)会产生竞争性吸附，导致丁二酸的吸附效率迅速降低。络合萃取 法是通过形成络合物的方式从稀溶液中提取丁二酸，具有较高的效率(BioprocessEng. 2000,22:477～481)，但是当结晶母液中存在大量强酸性无机阴离子时，会与常用的胺 类萃取剂发生反应，导致萃取剂对丁二酸的络合能力急剧下降，同时络合萃取剂与丁二 酸结合能力较强，需要采用碱液作为反萃剂，才能破坏丁二酸与萃取剂之间的络合作用， 但反萃出的产品为丁二酸盐，需要进行酸化处理，最终在结晶时仍会产生高浓度的无机 盐，因此不适用于含有高浓度无机盐的体系。由此可见，如何有效避免高浓度无机盐对 丁二酸提取的干扰是回收丁二酸结晶母液的关键。

因此开发一种从含有高浓度无机盐的丁二酸结晶母液中回收残留丁二酸的方法，不 但可以提高丁二酸的提取收率，而且可以获得高纯度的无机盐副产物并减少高盐废水的 排放，对提高生物法制备丁二酸的经济性和保护环境具有重要价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的从含有高浓度无机盐的丁二酸结晶母 液中络合萃取回收丁二酸的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种从含有高浓度无机盐的丁二酸结晶母液中络合萃取回收丁二酸的方法，它包括 如下步骤：

(1)萃取：以磷酸三丁酯为络合萃取剂，将含有高浓度无机盐的丁二酸结晶母液与 络合萃取剂按1～5：1的体积比进行液液萃取，萃取完成后分相，取萃取项；

(2)萃取剂再生：将步骤(1)中所得的萃取相与反萃剂按1～10：1的体积比进行 反萃取，反萃取完成后分相，有机相作为络合萃取剂循环使用，所得水相即为丁二酸水 溶液，丁二酸水溶液经冷却结晶或浓缩结晶后得到丁二酸。