[发明专利]一种从双水相萃取废液中回收聚乙二醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及双水相萃取的成相聚合物的回收技术领域，特别是从非离子型聚合物参与构成的双水相体系萃取物质后得到的废液中回收聚乙二醇(PEG)的方法。

背景技术

双水相系统是指某些高聚物之间或高聚物与无机盐之间在水中以适当的浓度溶解会形成互不相溶的两水相系统。通过溶质在相间的分配系数的差异而进行萃取的方法即双水相萃取。最常见的双水相系统是聚乙二醇(PEG)/葡聚糖(DEX)/水和PEG/磷酸盐/水系统。双水相技术作为液-液萃取中重要的纯化技术被广泛地用于生物、医药等领域的下游工程中。双水相萃取具有明显的优点：(1)易于放大；(2)能耗较小，可以实现快速分离；(3)易于进行连续化操作；(4)目标物质的生物活性不易受到破坏，且可以直接在双水相系统中进行生化转化以消除产物抑制，有利于进行反应分离耦合技术的应用；(5)在室温下进行操作，条件温和。目前，双水相萃取已经成功地应用于蛋白质、核酸和病毒等生物产品的分离和纯化，中草药有效成分萃取以及稀有金属/贵金属的分离和检测。然而双水相萃取废液中高聚物PEG的回收和再利用是双水相萃取技术大规模应用的关键。现有文献中公开的有关PEG回收利用的技术极少，仅有美国专利(US6863828B2)报道利用微波法从双水相萃取废液中分离和回收聚乙二醇。其主要过程为：从废液中分离富含聚乙二醇(PEG)的上相；将其置于微波场中，持续1.5～3min，或直到析出水分形成两相，从而形成富含水的下相和富含PEG的上相；分离所述富含PEG的上相并干燥，从而以94％～95％的回收率得到已干燥的粉末状PEG。该方法在工业应用过程中存在的问题一是微波作用时间不好控制，时间短造成分相不明显，微波时间长使溶液飞溅，造成溶液损失；二是回收的PEG纯度不够，色泽深；三是对于液体的工业微波处理难以实现连续化，生产效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单的从双水相萃取废液中回收聚乙二醇(PEG)的方法，使高聚物PEG可再利用，降低生产成本。

本发明所说的从双水相萃取废液中回收聚乙二醇(PEG)的方法，包括以下步骤：

(1)将双水相萃取物质后的废液中富含聚乙二醇(PEG)的相取出，加入氧化剂脱色；

(2)向脱色后的废液中加入电解质进行浓缩，浓缩液加入酸化剂进行酸化；

(3)酸化液离心后分离富含聚乙二醇(PEG)相，再向其中加入电解质进行浓缩，浓缩液加入碱化剂碱洗；

(4)调节体系pH＝7，离心后取上相，干燥脱水至水分含量合格。

具体地，本发明的方法详细描述为：

(1)双水相萃取各种蛋白质、核酸、抗生素等生化物质后，将双水相废液中富含PEG的相采用离心或静置法分离，加入次氯酸钠、臭氧或过氧化氢中的一种氧化剂进行脱色，调整温度、时间、浓度等工艺参数，使脱色率达到90％以上；

(2)向脱色后的废液中加入电解质进行浓缩，可选择的电解质包括：硫酸铵、硫酸钾、硫酸钠、碳酸铵、碳酸钠、碳酸钾、磷酸钾、磷酸钠、磷酸铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾或磷酸氢二钠中的一种或两种以上的混合物，浓缩液再加入酸化剂酸化，所说的酸化剂是硫酸、盐酸、硝酸、醋酸或磷酸中的一种，这一步的目的在于除去聚乙二醇相中的酸溶性杂质，并同时将聚乙二醇溶液浓缩，浓缩倍数在2倍以上；

(3)酸化液离心后取富含PEG相，向其中加入电解质硫酸铵、硫酸钾、硫酸钠、碳酸铵、碳酸钠、碳酸钾、磷酸钾、磷酸钠、磷酸铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢二钾或磷酸氢二钠中的一种或两种以上的混合物进行浓缩，浓缩液再加入碱化剂氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸氢铵水溶液中的一种或两种以上的混合物碱洗。这一步操作的目的在于除去聚乙二醇相中的碱溶性杂质，并同时将聚乙二醇溶液进一步浓缩，这一步的浓缩倍数在1.5以上；

(4)用硫酸、盐酸、硝酸、醋酸或磷酸调节体系pH值到中性，离心后取上相，用恒温干燥箱或其他干躁方法进行脱水干燥即可得到回收的最终产品PEG。

步骤(4)中干燥脱水至含水量1％以下。

利用BaCl₂-I₂双试剂法测定不同相对分子质量的聚乙二醇浓度。根据回收前后PEG的浓度、体积、质量等计算PEG的回收率。

本发明确定了双水相萃取得到的废液经脱色、浓缩、酸碱洗涤、脱水工艺处理的PEG可循环利用。

本发明适用的双水相体系体系包括所有由聚乙二醇参与构成的双水相体系，如聚乙二醇-高聚物和聚乙二醇-盐体系。