[发明专利]利用两性碱性聚合物的分离方法

说明书

        相关申请的资料

本申请要求美国专利申请系列号60/081,837和60/081,956的优先权，两者都于1998年4月15日申请，其全部内容都被引入本文供参考。

               发明背景

本发明一般涉及酸与其它化合物的分离领域，和用于所述分离方法的聚合物。特别地，本发明涉及使用两性碱性聚合物分离酸与其它化合物的方法。

通常需要通过处理含有酸性化合物例如羧酸的混合物的介质，来将其与其它化合物分离。作为例子的是，世界上通过发酵来大规模生产柠檬酸和乳酸。这样的发酵提供了含有糖类和其它化合物的发酵液，从中必须分离出所需的酸用于下游应用。如果进行如此大量的生产，使产品回收费用最小是非常重要的。

近来的回收工作集中在固体聚合材料用于将羧酸与发酵液的其它成分分离的用途上。在该途径中，通过液固相互作用将发酵液用固体聚合物处理，导致酸与其它发酵液成分的分离。迄今已提出了用于此类液固分离方法的各种固体聚合物。

例如Kawabata等在美国专利US4,323,702中描述了利用一种物质回收羧酸的方法，所述物质的主组分是具有吡啶骨架结构和交联结构的聚合物吸附剂。羧酸被吸附在吸附剂上，然后使用极性有机物质例如脂族醇、酮或酯将其解吸。

Kulprathipanja等在美国专利US4,720,579、4,851,573和4,851,574中描述了固体吸附剂的用途，所述吸附剂包括中性、非离子化、大网络、水不溶性的交联苯乙烯-聚(乙烯基)苯，具有连接的叔胺官能团或吡啶官能团的交联的丙烯酸或苯乙烯树脂基质，或具有连接的脂族季胺官能团的交联的丙烯酸或苯乙烯树脂基质。

1985年7月9日申请的南非专利申请855155描述了其它方法，其中酸从它们的水溶液中回收。在吸附步骤中，含酸溶液流经含有吸附剂树脂的柱，所述树脂由下面组分构成：乙烯基咪唑/亚甲基双丙烯酰胺聚合物、乙烯基吡啶/三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯/乙烯基三甲基硅烷聚合物、乙烯基咪唑/N-乙烯基-N-甲基乙酰胺/亚甲基双丙烯酰胺聚合物、Amberlite IRA 35(Rohm & Haas，基于丙烯酸酯/二乙烯基苯的含二甲基氨基的聚合物)或Amberlite IRA 93 SP(Rohm & Haas)或DowexMWA-1或WGR-2(Dow Chemical)(后三者是基于苯乙烯/二乙烯基苯的含二甲基氨基的聚合物)。为了将酸解吸，通常在90℃的温度使水流经柱子。

都是由Reilly Industries Inc.在1992年3月12日申请的国际申请PCT/US92/02107(1992年10月1日公开，WO92/16534)和1992年3月12日申请的PCT/US92/01986(1992年10月1日公开，WO92/16490)公开了使用二乙烯基苯交联的乙烯基吡啶或其它类似树脂分别回收乳酸和柠檬酸。

美国专利US5,412,126描述了一种方法，其中柠檬酸被吸附在碱性树脂上，然后使用烷基胺汽提。通过将材料脱水和加热除去胺来回收游离酸。美国专利US5,032,686描述了一种方法，其中使用酸性树脂从糖类中分离出柠檬酸，而美国专利US5,382,681描述了一种方法，其中首先用碱处理含有另一化合物的柠檬酸溶液，将柠檬酸转变成柠檬酸三钠，之后将碱性介质经过碱性树脂以分离其它化合物。

1997年7月16日出版且1988年12月15日授权的捷克斯洛伐克的发明人的证书号255497B1描述了含有羧甲基吡啶官能团的可溶胀树脂用于吸附阴离子和阳离子的用途。

尽管有上述的工作，但是仍然需要改进的有效方法，来处理介质以分离酸与其它化合物。本发明满足了这些需要。

                     发明概述

本发明的一个特征是这样的发现，两性碱性聚合物能够有效地处理介质，以便从其它化合物中色谱分离出酸。因此，本发明的一个优选实施方案提供了一种处理介质的方法，以便从至少一种其它化合物中分离出至少一种酸，该方法包括在使酸与其它化合物有效分离的条件下，使介质与两性碱性聚合物接触。本发明优选的方法实质上是色谱法，包括使用含有两性碱性聚合物的固体固定相完成的分离。本发明中所用的两性碱性聚合物包括带有正电荷和负电荷的单个重复单元(所谓的两性内盐)，或者另外能够包括仅带有负电荷的一些重复单元和仅带有正电荷的一些重复单元(所谓的两性离子对)。本发明需要的两性碱性聚合物包括例如由下式表示的那些聚合物：