应用活性碳吸附法降低L-苹果酸中富马酸含量研究

1、    应用活性碳吸附法降低L-苹果酸中富马酸含量研究        摘要本文利用活性碳对富马酸的吸附作用，用于降低L-苹果酸成品中的富马酸含量。并对活性碳的型号、溶液的流速、交换量等进行了选择。关键词活性碳L-苹果酸富马酸吸附L-苹果酸工业化生产主要是酶工程法，由于工艺控制的局限性，原料富马酸都会或多或少地带到成品中去，传统降低L-苹果酸产品中富马酸含量的方法有：工艺控制法、二次结晶法、树脂吸附法。工艺控制法主要是加强对各工序关键工艺点的控制，从而使成品中富马酸含量控制在0

2、.30.5之间；二次结晶法是在工艺控制法失控时则采取先一次浓缩结晶去除大部分的富马酸，母液再进行二次浓缩结晶，得成品，富马酸含量也控制在0.30.5之间；树脂吸附法是将浓缩之前L-苹果酸溶液进行树脂吸附，去除部分富马酸，这样成品中富马酸含量可控制在0.10.3之间。上述3种方法的综合应用，可以使成品中富马酸含量稳定地控制在0.10.5之间，但无法使成品中富马酸含量控制在0.1以下。本文介绍的是利用活性碳碳柱的工艺，满足0.1以下的要求。1活性碳吸附原理1.1利用活性碳对不饱和物质的吸附作用，使含有不饱和双键结构的富马酸HOOC-CHCHCOOH得以吸附，而不具有不饱和双键结构的苹果酸HOOC-

3、CH（OH）CH2COOH较少吸附，从而达到降低富马酸含量的目的。2活性碳吸附操作方法为了便于生产操作，将活性碳装柱，用适量无盐水洗涤碳柱，直至洗液澄清后，将L-苹果酸溶液自上而下通过碳柱，保持一定的液面，控制一定的流速，使FM达到要求（F表示溶液中富马酸含量，M表示溶液中苹果酸的含量，溶液中FM值可反映出成品中富马酸含量的高低），收集过柱液，浓缩结晶得成品。3工艺研究3.1活性碳型号的选择小试选择-C、-C、-C、-C4种不同型号的活性碳，各100 g，分别装柱，将相同的L-苹果酸溶液（其中苹果酸含量120 gL，FM0.450），进行过柱吸附，当各自收集10 L时，检测各型号的过柱溶液以比

4、较吸附效果，每种型号平行试验3次，结果（见表1）。表1不 同 型 号 活 性 碳 的 吸 附 效 果 比 较型号试验过柱后收集溶液苹果酸含量gL苹果酸损失FM与原FM比较-C试验1118.01.670.1810.269试验2118.31.420.1800.270试验3118.21.500.1800.270-C试验1118.21.500.0600.390试验2118.21.500.0610.389试验3118.31.420.0600.390-C试验1118.01.670.1360.314试验2118.01.670.1340.316试验3118.11.580.1340.316-C试验1116.52

5、.920.0750.375试验2116.33.080.0720.378试验3116.43.000.0730.377从表中看出，-C对富马酸吸附最多，对苹果酸吸附最少。3.2活性碳吸附流速控制流速对吸附效果有直接关系，我们将相同体积，相同质量的L-苹果酸溶液控制不同的流速，分别通过100kg-C碳柱，检测过柱溶液FM，结果（见表2）。 表2流速对吸附效果的影响流速编号过柱前苹果酸溶液过柱流速活性碳过柱后苹果酸溶液体积TFM控制Th单位流速Th.kg体积TFM流速1100.415.00.05100.093流速2100.414.00.04100.061流速3100.413.30.033100.049

6、流速4100.412.90.029100.046流速5100.412.50.025100.044流速6100.412.20.022100.043发现活性碳单位流速控制在小于每小时0.029Tkg时，富马酸去除效果基本一致，在以后的生产中，单位流速控制为0.025±0.003T(h.kg)。3.3活性碳碳柱吸附量的考察以100 kg-C碳柱为例，连续考察3次，每次以20吨L-苹果酸溶液（FM0.46）进行过柱，每过柱2吨，检测此时过柱流出液FM以及此时过柱混合液FM，考察变化情况（见表3）。 表3活性碳碳柱吸附量的考察试验收集体积 TF/M%2.04.06.08.010.012.014

7、.016.018.020.0试验1流出液FM0.0200.0310.0490.0700.0920.1130.1400.1730.2060.240混合液FM0.0180.0250.0330.0430.0520.0600.0730.0850.0980.112试验2流出液FM0.0210.0330.0500.0700.0930.1150.1430.1740.2090.244混合液FM0.0180.0250.0340.0430.0530.0610.0740.0860.0990.113试验3流出液FM0.0200.0300.0470.0680.0910.1100.1380.1700.2010.235混合

8、液FM0.0180.0250.0320.0420.0510.0600.0720.0830.0960.110从表中可以看出，过完18T混合液中的FM仍小于0.1，故选择过柱量为18T以内为宜。3.4活性碳使用寿命为考察活性碳使用寿命，我们通过再生使用20次，富马酸含量仍在0.1以下（见表4）。 表4活性碳碳柱使用次数考察批号活性碳重量kg过碳柱前L-苹果酸溶液过碳柱后收集的L-苹果酸溶液成品体积T苹果酸含量kgTFM体积T苹果酸含量kgTFM重量kg富马酸含量9602011008.21210.438.5115.30.0414800.049602021009.81090.2510.3102.10.0295080.0219602031007.91130.388.3106.00.0294750.0239602201008.51100.408.7105.80.074820.08960204-960219表中略4结论与讨论通过以上的工艺研究，可以说明应用活性碳吸附法可以显著地降低成品中富马酸含量，且操作方便，其中-C型号活性碳效果最佳，它具有工艺控制法、二次结晶法、树脂吸附法无法比拟的优点，可以使成品中富马酸含量全部小于0.1，另外它还具有处理速度快、处理量