电渗析法脱除羟基乙酸中微量硫酸根的过程研究

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ankang1989
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本研究分为两个部分:一是电渗析原料液的制备;二是电渗析法脱除电渗析原料液中微量的硫酸根离子及其传质速率模型的建立。本研究获得了以下的结论:  (1)电渗析原料液的制备。电渗析原料液的制备过程包括羟基乙腈水解生成羟基乙酸、硫酸铵和间歇溶析结晶法对水解液副产物硫酸铵进行初步脱除获得粗品。羟基乙腈在硫酸催化作用下反应生成羟基乙酸和硫酸铵。考察了羟基乙腈与硫酸的摩尔比以及硫酸的浓度对羟基乙酸收率的影响,结果表明:羟基乙腈和硫酸摩尔比为1:0.55~0.9、硫酸浓度为70%和90%时,羟基乙酸收率可分别达到98.0%和99.3%以上。以间歇溶析结晶法对水解液副产物硫酸铵进行初步脱除获得粗品。考察了间歇溶析结晶温度、次数及溶剂A用量对羟基乙酸收率和硫酸铵脱除率的影响。结果表明:溶析结晶温度和次数分别为45℃和3次、溶剂A用量为混合物中羟基乙酸含量的5倍,在此条件下,羟基乙酸的收率大于99.2%,硫酸铵的脱除率在95.3%以上,硫酸根含量为1.51%。解决了因在溶剂A沸点下脱除硫酸铵带来的交酯化问题。  (2)电渗析法脱除电渗析原料液中微量硫酸根离子。利用自行设计制作的小型电渗析装置对粗品中的硫酸根进一步脱除。研究结果表明:操作电压为10V、流速为2L/h、浓室硫酸铵初始浓度为O.005mol/L、操作温度为35℃时,通过电渗析可使羟基乙酸中的硫酸根脱除率在96.2%以上,而羟基乙酸的损失率在2%以下,淡室产品中硫酸根含量为0.060%。针对电渗析过程的特点,采用MATLAB软件进行参数计算,简化传质过程建立了电渗析脱除羟基乙酸中微量硫酸根的传质速率模型:dc-dt=-Et-(2.14T-29.53T+105.33)×In(Cd-Cc)/(112.98T2-1135.5T+3015.9)+(4.10T2-49.38T+191.42)×(1-Cc+1-Cd)。采用该方程对电渗析实验数据进行了关联计算,结果表明,实验值与拟合值最大相对误差不超过10%。此方程为今后电渗析脱除羟基乙酸中微量硫酸根离子的深入研究和应用提供了理论依据和参考。
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