本发明涉及色谱分离,具体涉及一种酸糖分离方法。
背景技术:
1、以农业秸秆生物质为原料生产生物燃料和生物基化学品等,可以解决化石资源消耗导致的高碳排放、环境污染等问题。在生物燃料和生物基化学品生产过程中,最核心的是如何从原料获得可发酵糖。浓酸水解可在常压温和条件下获得可发酵糖,具有低能耗、低有毒副产物、无需纤维素酶投入的显著优势,其中硫酸水解最为常用。但为了降低成本和减轻环境负荷,硫酸必须回收再利用,必须进行高浓度硫酸和糖的分离。
2、模拟移动床色谱分离被认为是工业上分离酸和糖有前景的技术,工业要求色谱柱一般8根以上,操作较为复杂、分离成本较高,且现有的分离树脂难以实现高浓度硫酸和糖的高效分离。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种酸糖分离方法,解决了高浓度硫酸和糖分离效果不佳且操作流程复杂的问题。
2、本发明通过下述技术方案实现:
3、本发明提供一种酸糖分离方法,所述分离方法在模拟移动床色谱系统中进行色谱分离,所述模拟移动床色谱系统包括4~6根装有两性离子交换树脂的分离柱,多根所述分离柱分为区域c、区域d、区域a以及区域b,区域c为1~3根分离柱,区域d、区域a、区域b均为1根分离柱;
4、所述分离方法包括:
5、将浓硫酸水解秸秆得到的含高浓度硫酸和糖的糖化液,从所述色谱分离系统的进料点送入,在经过区域a后从出料点分离出第一富糖溶液;
6、将洗脱液从所述色谱分离系统的进料点送入,在经过区域c后从出料点分离出富酸液;
7、将洗脱液从所述色谱分离系统的进料点送入,在依次经过区域c、区域d、区域a后从出料点分离出第二富糖溶液;
8、将所述色谱分离系统中的液体依次经过区域c、区域d、区域a、区域b,完成内循环;
9、以上述步骤为一流程,进行下一流程时,进料点和出料点的位置均向后移动一根分离柱,区域随之改变,所述分离方法进行四至六个流程为一周期。
10、进一步地,在所述的酸糖分离方法中,所述分离方法分离出含硫酸的富酸液、含糖(寡糖和单糖)的富糖液。
11、进一步地,在所述的酸糖分离方法中,所述两性离子交换树脂含磺酸基团和季铵盐基团。
12、进一步地,在所述的酸糖分离方法中,所述糖化液原料的进料量为35-70ml/l-树脂,进料速度为12-17ml/l-树脂/min;
13、和/或,所述洗脱液的进料量为63-175ml/l-树脂,流速为12-17ml/l-树脂/min;
14、和/或,所述洗脱液为去氯自来水;
15、和/或,所述色谱分离系统中的液体进行内循环流量为84-168ml/l-树脂,流速为12-17ml/l-树脂/min;
16、和/或,原料进料速度、洗脱液的进料和内循环速度相同;
17、和/或,分离温度为35~50℃。
18、进一步地,在所述的酸糖分离方法中,所述模拟移动床色谱系统包括6根装有两性离子交换树脂的分离柱,且区域c为3根分离柱,所述分离方法进行六个流程为一周期。
19、进一步地,在所述的酸糖分离方法中,所述两性离子交换树脂的制备包括:
20、向装填有氯离子型强碱性阴离子交换树脂的色谱柱中加入苯乙烯磺酸钠溶液进行交换树脂改型,获得苯乙烯磺酸离子型强碱性阴离子交换树脂;
21、将获得的苯乙烯磺酸离子型强碱性阴离子交换树脂进行转移,并加入偶氮类化合物水溶性自由基引发剂,待引发剂溶解后,在室温下间歇搅拌2天以上;
22、将完成搅拌后的树脂溶液进行加热聚合反应,获得所述两性离子交换树脂。
23、进一步地,在所述的酸糖分离方法中,所述强碱性阴离子交换树脂为含有季铵基强碱性基团的树脂;
24、和/或,所述偶氮类化合物水溶性自由基引发剂包括:偶氮二羧乙基-2-异丁基脒水合物、偶氮二异丁腈、偶氮二异丙基咪唑啉、偶氮二n-羟基异丁基脒水合物或偶氮二n,n’环丁基异丁基脒水合物;
25、和/或,单位体积(l)的氯离子型强碱性阴离子交换树脂所用苯乙烯磺酸钠、偶氮类化合物水溶性自由基引发剂的摩尔量分别为3-8mol和0.1-0.5mol。
26、进一步地,在所述的酸糖分离方法中,进行加热聚合反应,包括:
27、在70~75℃下加热1~10h,在80~85℃下加热聚合反应1~10h。
28、进一步地,在所述的酸糖分离方法中,所述分离方法还包括电渗析,完成模拟移动床色谱系统中进行色谱分离后的糖化液进行电渗析处理。
29、进一步地,在所述的酸糖分离方法中,所述电渗析在以硫酸钠溶液为电解液,以水或硫酸钠溶液为渗透液。
30、本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
31、本发明提供的酸糖分离方法,基于模拟移动床色谱系统中进行色谱分离,采用了实现高浓度硫酸和糖分离的两性离子交换树脂,在减少色谱柱数量的前提下,通过4-6根分离柱能实现高浓度硫酸和糖高效分离,酸和糖的回收率均能达到约98%以上。本发明的酸糖分离方法简化了色谱分离的流程,降低了分离成本,有效实现了高浓度硫酸和糖的分离,具有工业应用前景。
32、本发明提供的两性离子交换树脂,该树脂结构含有的功能基团:季铵盐基团,使得树脂获得优异的酸糖分离效果,提高酸糖分离率;含有的磺酸盐基团,可以避免出现硫酸拖尾现象,避免了因硫酸拖尾现象降低回收硫酸的浓度,从而增加的后续硫酸浓缩的费用的情况。
1.一种酸糖分离方法,其特征在于,所述分离方法在模拟移动床色谱系统中进行色谱分离,所述模拟移动床色谱系统包括4~6根装有两性离子交换树脂的分离柱,多根所述分离柱依次分为区域c、区域d、区域a以及区域b,区域c为1~3根分离柱,区域d、区域a、区域b均为1根分离柱;
2.根据权利要求1所述的酸糖分离方法,其特征在于,所述分离方法分离出含硫酸的富酸液、含糖(寡糖和单糖)的富糖液。
3.根据权利要求1所述的酸糖分离方法,其特征在于,所述糖化液原料的进料量为35-70ml/l-树脂,进料速度为12-17ml/l-树脂/min;
4.根据权利要求1所述的酸糖分离方法,其特征在于,所述模拟移动床色谱系统包括6根装有两性离子交换树脂的分离柱,且区域c为3根分离柱,所述分离方法进行六个流程为一周期。
5.根据权利要求1或4所述的酸糖分离方法,其特征在于,所述两性离子交换树脂含磺酸基团和季铵盐基团。
6.根据权利要求1所述的酸糖分离方法,其特征在于,所述两性离子交换树脂的制备包括:
7.根据权利要求6所述的酸糖分离方法,其特征在于,所述强碱性阴离子交换树脂为含有季铵基强碱性基团的树脂;
8.根据权利要求6所述的酸糖分离方法,其特征在于,进行加热聚合反应,包括:
9.根据权利要求1所述的酸糖分离方法,其特征在于,所述分离方法还包括电渗析,完成模拟移动床色谱系统中进行色谱分离后的糖化液进行电渗析处理。
10.根据权利要求9所述的酸糖分离方法,其特征在于,所述电渗析在以硫酸钠溶液为电解液,以水或硫酸钠溶液为渗透液。