[发明专利]氨基酸的盐的三隔室双极膜电渗析

说明书

本发明涉及一种改进的电渗析方法，其用于利用三隔室双极膜电渗析工艺从氨基酸的盐制备氨基酸，其中将包含外源酸的水性电解质添加至三隔室双极膜设备的酸隔室中。所述外源酸不同于所述氨基酸，并且通常具有的pKa小于所述氨基酸的pKa。

技术领域

本发明涉及一种改进的电渗析方法，其利用三隔室双极膜电渗析方法从氨基酸的盐制备氨基酸，其中将包含外源酸的水性电解质添加至三隔室双极膜设备的酸隔室中。所述外源酸不同于所述氨基酸，并且通常具有的pKa小于所述氨基酸的pKa。本发明还涉及一种电渗析方法，其使用两隔室双极膜设备、随后三隔室双极膜设备从氨基酸的盐制备氨基酸。

背景技术

双极膜电渗析(BME)使得能够通过水分解分别从无机盐或有机盐生产无机酸或有机酸，所述水分解为酸形成提供质子。双极膜能够将水直接分解为H⁺和OH^-离子，而不形成气体诸如H₂或O₂。在双极膜电渗析过程中，由水在膜的界面区域中的分解生成的H⁺和OH^-离子在电场的影响下分别迁移至阴极和阳极。两隔室BME单元格通常包括双极膜(BPM)和阳离子交换膜(CEM)。例如

，通常将BPM-CEM-BPM的多个重复单元置于两个电极之间，由此形成包含多个碱隔室和盐隔室的两隔室BME单元格。三隔室BME单元格通常包括双极膜(BPM)、阳离子交换膜(CEM)和阴离子交换膜(AEM)。将BPM、CEM和AEM置于两个电极之间，形成碱隔室、盐隔室和酸隔室。为了规模化的目的，通常将BPM-CEM-AEM或AEM-CEM-BPM的多个重复单元置于两个电极之间，由此形成包含多个碱隔室、盐隔室和酸隔室的BME单元格，以提供多个产物流。酸隔室产物流包含期望的无机酸或有机酸。

通常，电渗析工艺需要合适的离子电导率来实现商业上可接受的电流效率。在酸隔室内良好解离的酸能够维持足够的离子电导率和可接受的电流效率。如果酸无法实现所需的解离，则可能有必要修改工艺。例如，可以将热引入工艺中，或者可以在双极膜设备的酸隔室内安装另外的离子交换树脂。

在本领域中需要利用三隔室双极膜设备和/或两隔室双极膜设备、随后三隔室双极膜设备的电渗析方法，其中在改进的和商业上可接受的电流效率下生产酸，其克服了与先前方法相关的问题(例如，需要将热引入工艺中或在双极膜设备的酸隔室内安装另外的离子交换树脂)。

发明内容

本文提供了三隔室双极膜电渗析设备和用于从氨基酸的盐改进生产氨基酸的方法，其中所述方法导致商业上可接受的电流效率和商业上可接受的氨基酸产率。

本发明包括三隔室双极膜电渗析方法，其中通过将包含与氨基酸不同的酸(即，外源酸，在本文中也称为“第一酸”)的水性电解质引入酸隔室中来改进酸隔室内容物的离子电导率。

因此，简而言之，本发明涉及用于制备氨基酸的方法，所述方法包括：将包含第一酸的水性电解质引入包含酸隔室、盐隔室和碱隔室的三隔室电渗析双极膜单元格的酸隔室中；将包含氨基酸的盐的盐流引入所述双极膜单元格的盐隔室中；和将水性流引入所述双极膜单元格的碱隔室中；其中所述第一酸和氨基酸是不同的。本发明还涉及一种方法，其包括：将包含氨基酸的盐的进料盐流引入包含盐隔室和碱隔室的两隔室电渗析双极膜单元格的盐隔室中，和引入来自所述两隔室电渗析双极膜单元格的盐隔室的产物，作为上述三隔室电渗析双极膜单元格的盐流。