Выбор анионообменной мембраны при разделении фенилаланина и хлорида натрия нейтрализационным диализом
Аннотация
При микробиологическом синтезе фенилаланина полученные смеси, сточные и промывные воды производства содержат помимо целевого компонента также остатки питательной среды, такие как соль и сахар. Для выделения аминокислот из смеси с сахарами и минеральными электролитами исполь-зуются ионообменные и мембранные технологии.
Нейтрализационный диализ – мембранный процесс деионизaции растворов, основанный на принципе доннановского диализа, использующий одновременно кaтионообменную и анионообменную мембраны и сопровождающийся реакцией нейтрализации. Данная работа посвящена изучению воз-можности деминерализации раствора фенилаланина нейтрализационным диализом с использованием гетерогенных катионообменной мембраны МК-40 и анионообменных мембран разной основности МА-40, МА-41. Установлено, что наиболее эффективное разделение происходит, если показатель кислот-ности деминерализуемого раствора соответствует изоэлектрической точке аминокислоты, когда она существует в основном в виде биполярного иона. При нейтрaлизaциoннoм диализе растворов смеси минеральной соли и аминокислоты поток минерального компонента превышал поток аминокислоты через все исследованные мембраны во всем диапазоне концентраций. Применение сильноосновной анионообменной мембраны МА-41 в паре с сильнокислотной катионообменной мембраной МК-40 по-казывает более эффективную деминерализацию по сравнению с использованием среднеосновной ани-онообменной мембраны МА-40. Степень выделения катионов натрия через сульфокатионообменную мембрану МК-40 составляла 70%, а хлорид-ионов 48 и 13% через мембраны МА-41 и МА-40, соответ-ственно.
Установлено, что поток ионов натрия через сильнокислотную катионообменную мембрану МК-40 превышал соответствующие величины для хлорид-ионов через анионообменные мембраны раз-ной основности, что обусловлено различием величин обменной емкости мембран и коэффициентов диффузии противоионов в них. Показано, что при нейтрaлизaциoнном диализе эквимолярных смесей фенилаланина и хлорида натрия максимальная эффективность разделения компонентов наблюдается в области разбавленных растворов. В канале с мембраной МА-41 по сравнению с мембраной МА-40 большее содержание в деминерализуемом растворе биполярной формы нейтральной аминокислоты приводит к увеличению фактора разделения для мембраны МК-40. С увеличением концентрации ис-ходного раствора происходит снижение фактора разделения как для катионообменной, так и для анио-нообменных мембран. Максимальные суммарные потери фенилаланина наблюдались в разбавленных смешанных растворах и не превышали 1%.
Скачивания
Литература
Sato K., Yonemoto T., Tadaki T., J. Chem. Eng. Jpn., 1993, Vol. 26, pp. 68-74.
Igawa M., Mikami K., Okochi H., Bull. Chem. Soc. Jpn., 2003, Vol. 76, pp. 437-441. DOI: 10.1246/bcsj.76.
Tishchenko G.A., Denisov G.A., Shataeva L.K., Bleha M., Collect. Czech. Chem. Commun., 1995, Vol. 60, pp. 1888-1904. DOI: 10.1135/cccc19951888
Kimura Y., Yamada K., Int. J. Mater. Sci. Appl., 2018, Vol. 7, pp. 95-105. DOI: 10.11648/j.ijmsa.20180703.14
Chérif M., Dammak L., Mkacher I., Ghal-loussi R., Desalin. Water Treat., 2015, Vol. 56, pp. 2567–2575.
Chérif M., Mkacher I., Dammak L., Salah A.B. et al., Desalination, 2015, Vol. 361, pp. 13–24. DOI: 10.1080/19443994.2015.1076350
Tanabe H., Okochi H., Igawa M., Ind. Eng. Chem. Res., 1995, Vol. 34, pp. 2450-2454. DOI: 10.1021/ie00046a028
Bleha M., Tlshchenko G.A., J. Membr. Sci., 1992, Vol. 73, pp. 305-311. DOI: 10.1016/0376-7388(92)80137-9
Vasil'eva V.I., Goleva E.A., Zabolockij V.I., Selemenev V.F. et al. Patent RF, no. RU2607227C1, 2015.
Kozmai A., Goleva E., Vasil'eva V., Ni-konenko V. et al., Membranes, 2019, Vol. 9, pp. 171-186. DOI: 10.3390/membranes9120171w
Kotova D.L., Krysanova T.A., Eliseeva T.V. Spectrophotometric determination of amino acids in aqueous solutions. Voronezh, Voronezh State University, 2004, 55 p.
Saud A.M., Smagin M.A., Vasil’eva V.I., Industrial laboratory. Diagnostics of materials, 2020, Vol. 86, pp. 13-18. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-1-13-18
Kaljukova E.N. Titrimetric methods of analysis. Ulyanovsk, UlGTU, 2008, 108 p.
Vasil'eva V.I., Goleva E.A., Journal of Physical Chemistry, 2013. Vol. 87, No 11, pp. 1925-1931.
Khvang S.-T, Kammermejer K. Membran-nye processy razdelenija. M., Khimia Publ., 1981, 464 p.
Goleva E.A. Diss. cand. chem. nauk. Voronezh, 2017, 172 p.
Shaposhnik V. A. Kinetics of electrodialy-sis. Voronezh, VSU, 1989, 176 p.
Zyryanova S.V., Pismenskaya N.D., Ni-konenko V.V., Petroleum Chemistry, 2018, Vol. 58, No 11, pp. 965-974. DOI: 10.1134/S0965544118110087
Vasil’eva V.I., Pismenskaya N.D., Ak-berova E.M., Nebavskaya K.A., Russ. J. Phys. Chem., 2014, Vol. 88, No 7-8, pp. 1114-1120. DOI: 10.1134/S0036024414080317
Kozmai A., Nikonenko V., Pismenskaya N., Dammak L. et al., J. Membr. Sci., 2020, Vol. 595, Art. No 117573. DOI: 10.1016/j.memsci.2019.117573
Kozmai A.E., Nikonenko V.V, Zyryanova S., Pismenskaya N.D. et al., J. Membr. Sci., 2018, Vol. 567, pp. 127-138. DOI: 10.1016/j.memsci.2018.07.007
Kharina A.Yu., Eliseev S.Ya., Condensed media and interphase boundaries, 2017, Vol. 19, No 1, pp. 126-132.
