[发明专利]一种应用双极性离子交换膜技术生产牛磺酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产牛磺酸的方法，具体涉及一种应用双极性离子交换膜技术生产牛磺酸的方法。

背景技术

牛磺酸又名2-氨基乙磺酸，是一种特殊的氨基酸，是人体必不可少的一种营养元素，有着平衡健康的奇妙功效，其具有多种生理功能，是人体健康必不可少的一种营养素；我国牛磺酸主要用于医药，作为食品营养也逐步被国人所认识与接受，市场需求的逐渐增加，势必找出一条经济和环境可行的生产方法。

目前，牛磺酸制备的主要方法有二氯乙烷法、乙撑亚胺法、乙醇胺法、环氧乙烷法等，其中二氯乙烷法、环氧乙烷法物料中产生大量盐分，分离困难、易造成环境污染且无法完全回收牛磺酸；因此，有必要于开发一条环境友好型且回收率高的生产工艺的研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种操作方便、效果良好、无废水排放、回收率高的分离生产牛磺酸的环保方法。

为了实现上述发明目的，本发明所提供的生产牛磺酸的方法，包括以下步骤：

（1）将硫酸钠水溶液通入双极性离子交换膜电渗析器的阳极室和阴极室，同时将水和浓度为8-10%的牛磺酸钠水溶液分别通入双极性离子交换膜电渗析器的碱室和料液室；在直流电场的作用下，阳极室内的钠离子进入碱室与双极膜将水解离出的氢氧根离子结合成氢氧化钠，双极膜将水解离出的氢离子在料液室内与牛磺酸根离子结合成牛磺酸，料液室内的钠离子则进入阴极室；从阳极室和阴极室流出的为硫酸钠水溶液，从碱室流出的为氢氧化钠溶液，从料液室流出的为牛磺酸水溶液；

（2）浓缩步骤（1）中所得的牛磺酸水溶液并使之析出结晶产物，滤出结晶产物即得牛磺酸。

步骤（1）的操作电流密度为40-800 A/m²，工作温度为5-45 ℃。优选操作电流密度为400-500 A/m²，工作温度为20-35 ℃。

   所述硫酸钠水溶液的浓度为0.1%-32.8%，优选硫酸钠水溶液的浓度为8%-10%。

所述双极性离子交换膜电渗析器内的硫酸钠水溶液的流速为0.1-10 cm/s、优选3-8 cm/s；水的流速为0.1-10cm/s、优选3-5 cm/s；牛磺酸钠水溶液的流速为0.1-10cm/s、优选3-5 cm/s。

本发明的硫酸钠水溶液作为导电介质使用，在电场的作用下，阳极室中的硫酸钠水溶液中的一部分钠离子穿过阳离子膜进入碱室与双极膜将水解离出的氢氧根离子结合成氢氧化钠，氢氧化钠随碱室中的水以氢氧化钠溶液的形式流出碱室出口，双极膜将水解离出的氢离子在料液室内与牛磺酸钠溶液中的牛磺酸根离子结合成牛磺酸，以牛磺酸溶液的形式从料液室的出口流出，而料液室内的牛磺酸钠溶液中的钠离子则通过阳离子膜进入阴极室并随其内的硫酸钠水溶液流出，从阳极室和阴极室流出的硫酸钠水溶液汇流后再循环使用。

本发明采用双极性离子交换膜电渗析器生产牛磺酸和氢氧化钠，完全取代了传统的硫酸或盐酸酸化工艺，提取过程利用双极性离子交换膜水解离出的氢离子，无需外加酸，节省了酸的投入，同时无副产物硫酸钠或氯化钠的产生，废水达到环保要求，使分离提纯更简单易行，不仅降低了生产成本，而且降低了废液的后处理工艺难度。

本方法采用双极性离子交换膜电渗析技术，为牛磺酸的生产开辟了一条新的工艺过程；整个生产过程采用封闭式循环，无污染物的排放，且生产过程中不需要添加大量的化学试剂，是一个绿色工程的环保技术。且本方法具有模块化双极性离子交换膜单元，生产周期短，操作简单，大大降低了劳动强度，且产品纯度高，具有广阔的应用前景。

附图说明

    图1是双极性离子交换膜电渗析器的结构示意图。

具体实施方式