Разделение водно-солевых растворов фенилаланина электродиализом при использовании мембран с разной массовой долей сульфокатионообменной смолы - Васильева , Вера Ивановна; Сауд , Али Мунир; Акберова , Эльмара Маликовна (Сорбционные и хроматографические процессы, 2021)
Установлены закономерности разделения водно-солевых растворов фенилаланина методом электродиализа, выбраны условия эффективного и селективного выделения целевого компонента подбором мембраны с заданными свойствами. В состав модельного раствора, имитирующего производственные воды в технологии микробиологического синтеза, входила ароматическая аминокислота фенилаланин (0.05 М) и хлорид натрия (0.01 М). Использованы экспериментальные мембраны с различной массовой долей сульфокатионообменной смолы. Гетерогенные ионообменные мембраны получены горячим вальцеванием гомогенизированной смеси измельченного ионообменника с полиэтиленом. Транспортные характеристики и особенности переноса компонентов разной природы через экспериментальные мембраны исследовали в гальваностатическом режиме с использованием семисекционного электродиализатора при его горизонтальной ориентации. Установлено влияние содержания ионообменника в мембране на особенности транспорта ионов минеральной соли и аминокислоты, величины фактора разделения и степени деминерализации растворов. Показано, что изменение содержания сульфокатионообменника в мембранах от 45 до 70 масс.% при электродиализе смешанного раствора аминокислоты и минеральной соли позволяет в 1.5 раза увеличить скорость массопереноса минерального иона. Для всех экспериментальных мембран зависимости фактора разделения характеризуются экстремумами, приходящимися на интервал превышения величины предельного диффузионного тока ilim в 2-3 раза. Максимальная эффективность разделения установлена для катионообменной мембраны с содержанием смолы 70%. При превышении величины предельного диффузионного тока в 2 раза с ростом содержания смолы в мембране установлено увеличение фактора разделения в 1.5 раза. При этом степень деминерализации раствора для мембраны с максимальным содержанием ионообменника составляет 40-60%. Возможность практически полной деминерализации раствора для мембраны с содержанием смолы 70 масс. % установлена при превышении предельного тока в 6 раз. Выявлена роль электроконвекции в увеличении потерь целевого продукта аминокислоты при сверхпредельных токовых режимах электродиализа. Показано, что основной причиной роста переноса аминокислоты через сульфокатионообменную мембрану в интенсивных токовых режимах является электроконвективное перемешивание раствора на межфазной границе, негативно влияющее на процесс диссоциации воды и разрушающее барьерное действие примембранных слоев раствора с высоким значением показателя pH. Установлена возможность глубокой деминерализации водно-солевого раствора фенилаланина с потерями целевого продукта не более 0.2% при использовании мембраны с массовой долей сульфокатионообменной смолы 70 масс.% в интенсивных токовых режимах.