[发明专利]回收抗坏血酸的电化学方法

说明书

相关申请

本申请请求保护1997年6月30日申请的美国临时申请60/051199的权益。

技术领域

本发明涉及生产抗坏血酸，更准确地说涉及在避免了废盐液流形成的同时，由抗坏血酸盐来生产抗坏血酸的新颖电化学方法，从而提供了改进导电率和以连续方法转换抗坏血酸盐成抗坏血酸。

发明背景

维生素C在各种植物和大多的高等动物中是由D-葡萄糖合成的。但是，许多具有阻碍维生素C合成的遗传缺陷。关于这一点，许多人在日常饮食中必须食用所必需的维生素C增补维生素C。由于考虑到维生素C的必要和需求，所以合成维生素C的现行几种不同的方法目前均被使用，包括Reichstein法。该法的原材料是葡萄糖，通过几道工序将葡萄糖转换成2-酮-L-葡萄糖酸(KLG)。KLG用甲醇和酸醋化后，生成KLG甲酯，然后用甲醇钠在甲醇中处理，即得抗坏血酸钠。再将抗坏血酸钠用硫酸或盐酸酸化，即得抗坏血酸产物和等摩尔量的不需要的废盐。

为了消除必需把酸引入能生成废盐流的抗坏血酸盐溶液中，美国专利5,702,579揭示了一种质子化抗坏血酸盐，即借助于双极性膜和单极性膜的通过电渗析的方法。在这项专利中，引入至电化学电池的进料流被限定至抗坏血酸盐溶液中。通过限定进料流至抗坏血酸盐溶液，使电化学电池的导电率稳定地降低。因此，电池电压在恒电流运动过程中就会稳定地提高以补偿导电率的降低，因而提高了抗坏血酸盐转换成抗坏血酸的总成本。此外，抗坏血酸盐连续转换成抗坏血酸，由于溶液中抗坏血酸盐量的增大提高了抗坏血酸的溶解度，因而不能有效地完成，这表明；它不大可能由溶液中沉淀出来并且在连续基底上形成细粉状结晶。

因此，需要将抗坏血酸盐转换成抗坏血酸而不产生废盐流的简单的电化学方法，这就改进了进料溶液的导电率，因此降低了对高电压的需求，并且还有能力成批和以连续方式进行定量转换抗坏血酸盐成为抗坏血酸的操作。

发明概述

本发明的主要目的是提供从抗坏血酸钠或其它抗坏血酸盐中回收抗坏血酸而没有共生废盐流的一种新颖的电化学方法，此法在维持电池的高导电率的同时，还提供了可成批和连续方式，定量地转换抗坏血酸盐成为抗坏血酸。此外，本发明生产有用的付产品，如工艺在水溶液中实施时抗坏血酸盐阳离子的氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐，或工艺在甲醇中用双极性膜实施时抗坏血酸盐阳离子的甲醇盐。碳酸氢盐或甲醇盐联产品，早期用于抗坏血酸的合成中以完成KLG甲酯的内酯化作用，形成抗坏血酸盐。如果氢氧化物作联产品产生，它即可用于固有的中和作用，也可外销。

本发明目的的实现，主要是通过生产抗坏血酸和碱，如苛性苏打或碳酸氢盐的电化学法，该法包括下列步骤：

a)提供一种含有阳极电介液间隔中的阳极，阴极电介液间隔中的阴极与排列在阳极电介液间隔和阴极电介液间隔之间的中央间隔的电化学电池，中央间隔通过第一和第二阳离子交换膜与阳极电介液间隔和阴极电介液间隔分开；

b)将含抗坏血酸盐与无机盐的进料溶液引入中央间隔；

c)将含酸的阳极电介液引入阳极电介液间隔；

d)将含碱的阴极电介液引入阴极电介液间隔；

e)采用足够的跨接在阳极与阴极之间的电压将抗坏血酸盐转换成抗坏血酸盐离子和盐阳离子，并在阳极形成质子，在阴极形成羟基离子，其中质子通过第一阳离子交换膜迁移至间隔中与抗坏血酸盐离子结合形成抗坏血酸，而盐阳离子通过第二阳离子交换膜迁移至阴极电介液间隔中与羟基离子结合形成联产品碱。

本发明另外的实施方法涉及生产抗坏血酸和有用的联产品碱的电化学法，该法包括下列的步骤：

a)提供包含由用阳极电介液冲洗的阳极、用阴极电介液冲洗的阴极和排列在阳极与阴极之间的电渗折电池组的电化学电池。电渗折电池组包含至少由一个进料间隔和至少一个碱间隔能及排列在进料间隔和碱间隔之间的交替双极性膜与阳离子交换；

b)将含抗坏血酸盐和无机盐的进料溶液引入进料间隔；

c)将含碱的碱电介质引入碱间隔；和

d)采用足够的跨接在阳极和阴极之间的电压将抗坏血酸盐转换成抗坏血酸盐离子和盐的阳离子，并在双极性膜处形成质子和羟基离子，其中，质子迁移至进料间隔而羟基离子迁移至碱间隔。进料间隔中的质子与抗坏血酸盐离子结合形成抗坏血酸和替代的盐阳离子。替代的盐阳离子通过阳离子交换膜迁移至碱间隔中与羟基离子结合形成联产品碱。该有用的联产品碱可与引入碱间隔中的碱一样，如氢氧化钠。

本发明还有另外的一个目的是提供生产抗坏血酸及有用联产品碱的方法，采用带有气体扩散阳极的二间隔电化学电池，该法包括下列步骤；