离子交换法提取柠檬酸概述
应富祥
(安徽省皖东化工厂,天长　239300)
柠檬酸生产工艺,目前均采用钙盐法,劳动强度大,所产生的硫酸钙废渣,污染环境,而且提取收率低,能耗大,往往由于水解和分离不彻底,使柠檬酸混杂于废渣中废弃,严重影响收率。

离子交换法是提取柠檬酸的新工艺,值得推广。

过去曾有人用离子交换膜、电渗析法生产柠檬酸,由于种种原因,没能成功,以后有人采用离子交换法,但因当时国产离子交换树脂品种少,价格高,物化性能也满足不了工艺要求,造成提取收率低,成本高,母液中残留其它有机杂酸和色素,结果仍需采用“钙盐法”进行净化,故无明显优势,没有得到发展。

离子交换法新工艺,工艺简单,容易操作,连续化管道化生产,自动化操作,大大减轻劳动强度,不产生硫酸钙废渣,提取收率可由旧工艺的70%提高到90%以上。

新工艺简单易行。

将发酵液过滤后用颗粒活性炭脱色除杂,经特制的高强度高交换容量的弱碱性阴离子交换树脂交换吸附,饱和后用氢氧化钠或氢氧化铵进行洗脱,洗脱液再经特制的大孔强酸性阳离子交换树脂除杂,用氢离子交换使柠檬酸钠(铵)转化为柠檬酸,经浓缩结晶可获得质量优良的柠檬酸产品。

结晶母液再经阴离子交换树脂除杂,再浓缩结晶,也获得合格产品。

离子交换法提取柠檬酸工艺流程如下
:
1　离子交换法提取柠檬酸交换洗脱原理
1.1　吸附
阴离子交换树脂以OH 型进行交换与吸
附
3R OH+C 6H 8O 7→R CHO+3H 2O 1.2　洗脱
采用氢氧化钠或氢氧化铵为洗脱剂
R 3C 6H 5O 7+3NaOH →Na 3C 6H 5O 7+3R OH
如用氨水洗脱:
R 3C 6H 5O 7+3NH 3・H 2O →(NH 4)3C 6H 5O 7+3R OH
1.3　利用大孔阳离子交换树脂
以氢离子交换除阳离子,使柠檬酸盐成为柠檬酸,阳离子交换树脂经酸再生后仍成为氢型。

Na 3C 6H 5O 7+3RSO 3H →3RSO 3N a +C 6H 8O 7(NH 4)3C 6H 5O 7+3RSO 3H →3RSO 3(NH 4)3+C 6H 8O 7 再生:
RSO 3Na +HCl →RSO 3H+NaCl RSO 3(NH 4)3+HCl →RSO 3H+NH 4Cl 注:R 为阳树脂骨架,R 为阴树脂骨架。

2　离子交换树脂型号的选择
2.1　专用阴树脂与一般的201×7比较其体积交换量m mol/ml 为2.7,而201×7为1.4,所用专用的阴树脂比较优越,体积几乎高出一倍。

2.2　专用的大孔强酸阳树脂与一般的001×7比较
其体积交换量(mmol/ml)为1.57,0.01×7为1.8,但大孔强酸树脂不易破碎寿命
24总第95期1998年第5期 安　徽　化　工
长,而且脱色效果好,所以应该选择大孔强酸树脂为宜。

2.3　选用颗粒活性炭
活性炭选用粉状,将给工艺操作带来很多不便,为便于管道生产,选用K -15颗粒活性炭,装于交换柱可反复使用,脱色效果也比较理想。

3　
钙盐法和离子交换法提取工艺比较
4　离子交换法提取柠檬酸新工艺优越
性
4.1　工艺简单,科学合理
钙盐法产生大量的柠檬酸钙,需板框过滤,再用硫酸水解成为粗酸液,但反应生成的硫酸钙会造成环境污染,石膏也需板框过滤,操作繁杂,劳动强度大,而新工艺利用阳树脂直接中和,不产生钙盐沉淀。

洗脱液经氢型大孔强酸性阳离子交换树脂起到转型作用,直接可以得到精酸液。

而旧工艺经硫酸酸水解,产生硫酸钙后得到粗酸液,仍需阴离子交换树脂及活性炭脱色、除杂等一系列反应,比较繁琐。

4.2　新工艺所用树脂可充分发挥作用
高强度阴树脂既中和又吸附,然后经氢氧化钠或氢氧化铵(氨水)洗脱,得到柠檬酸盐,经大孔强酸阳离子交换树脂氢离子可直接得到精酸液。

而钙盐法,粗酸液照样需用一系列的净化过程,工艺繁杂,设备多,投资大。

4.3　离子交换树脂品种质量不断增加与提高
国外的品牌型号树脂,国产树脂大部分都能与之媲美。

柠檬酸工艺所用的树脂,随着
柠檬酸工业的科研不断进步,相信所匹配的离子交换树脂也会相应地有所改进与提高,会对柠檬酸工业的发展做出更大的贡献。

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总第95期1998年第5期 安　徽　化　工。