СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ МЕТИОНИНА ИЗ ОТХОДОВ ХИМИЧЕСКОГО СИНТЕЗА Российский патент 2010 года по МПК C02F1/42 C02F103/36 

Изобретение относится к способам извлечения метионина из сточных вод органического синтеза, который находит широкое применение в фармацевтической, пищевой и сельскохозяйственной промышленности.

Известны способ ионообменного извлечения аминокислот из производственных растворов [1], химического выделения [2, 3]. Недостатком в первом случае является повышенное содержание минеральных ионов, а во втором - сложная последовательность стадий поддержания рН, фильтрации, концентрирования, причем в сточных производственных водах может оставаться значительное количество метионина. Водно-солевые сточные воды производства синтетического метионина содержат до 20% Na₂SO₄ и до 5% метионина.

Цель изобретения - повышение эффективности извлечения метионина из водно-солевых и водных растворов производственных сточных вод с минимизацией содержания минеральных ионов в целевом продукте.

Установлено, что независимо от ионной силы раствора (0,1-2N) существует следующее соотношение активных форм метионина (в %):

рН 1 2 3 4 катионы 95,4 66,4 16,6 1,8 цвиттер-ионы 4,8 33,6 83,4 98,2

Изменение величины рН в сторону низких значений способствует образованию одновалентных катионов метионина.

Поставленная цель достигается стабилизацией катионной формы метионина в водно-солевых водах путем добавления однонормальной серной кислоты до рН 1÷2 с последующей сорбцией на сульфокатионитах КУ-5 в Н - рабочей форме. Последующие стадии - вытеснение кислых сточных вод, десорбция метионина и активация катионита, вытеснение регенерирующего раствора, кристаллизация и фильтрация кристаллического метионина, сушка.

С целью увеличения выхода целевого продукта десорбцию осуществляли 1% раствором NaOH или с добавкой 30 г/л метионина при 70°С, что позволило одновременно провести регенерацию сульфокатионита и извлекать до 85% сорбированного продукта.

Преимуществом является многократное повторное использование кислых растворов и щелочных элюатов вместе с маточником от фильтрации кристаллического метионина в технологических циклах, что существенно сокращает материальные и водные ресурсы. Дополнительным преимуществом является достижение практически полной десорбции вытесняемого метионина и получение его в виде, отвечающим техническим условиям на кормовой метионин с содержанием 97÷98% и содержанием сульфата натрия менее 1%. Снижение концентрации сульфата натрия в предлагаемом способе достигается как путем сорбции метионина на катионитах, так и дополнительно при горячем фильтровании в связи с низкой растворимостью Na₂SO₄ на стадии фильтрации. Предлагаемый способ позволяет получать в качестве побочного продукта практически чистый сульфат натрия, который не требует дальнейшей очистки.

Использование сульфокатионитов КУ-5 [4, 5] в натриевой рабочей форме позволяет эффективно извлекать метионин из производственных вод (чертеж).

Пример

Ионообменное извлечение метионина на сульфокатионитах КУ-5 проводят из водно-солевых растворов при рН 1-2, обрабатывая производственные растворы серной кислотой, что позволяет уменьшить концентрацию минеральных солей, повысить выход целевого продукта и повысить экологичность процесса не только за счет извлечения метионина, а также практически чистого сульфата натрия.

Вытеснение кислых сточных вод, оставшихся в колонне после сорбции, осуществляется конденсатом, что предотвращает загрязнение десорбируемого метионина сульфатом натрия. Далее через слой катионита (в направлении, обратном сорбции) пропускают нагретый до 60-70°С десорбирующий раствор. После вытеснения из системы кислого элюата при рН 5,5÷6,5 собирается концентрированный элюат, из которого при охлаждении до комнатной температуры и последующей фильтрации выделяется кристаллический метионин (в количестве 80÷85% от сорбированного). По окончании вытеснения нейтрального метионина рН элюата резко возрастает до 12÷12,5 и оставшийся метионин десорбируется в виде метионата и вместе с маточником, полученным при фильтрации кристаллического метионина и предварительном доведении щелочности до одного процента, используется при десорбции в следующем цикле. Одновременно с десорбцией осуществляется регенерация катионита с переводом в Na-форму, что значительно сокращает объем технологических и сточных вод, наряду с многократным повторным использованием кислых растворов и щелочных элюатов вместе с маточником от фильтрации кристаллического метионина в технологических целях.

Данный метод выделения аминокислот позволяет совместить стадии регенерации и десорбции метионина. Для получения в процессе десорбции нейтрального метионина наиболее целесообразно использовать 1% раствор едкого натра с добавлением метионина в количестве 30 г/л, соответствующем его растворимости при комнатной температуре, и осуществлять процесс при 60÷70°С, весь образующийся метионин выделяется путем фильтрования в кристаллическом виде.

Литература

1. Чикин Г.А., Мягкой О.Н. Ионообменные методы очистки веществ. Воронеж. Изд-во ВГУ. - 1984. - 371 с.

2. Больце Р., Гайгер Ф., Шпиндлер М. Способ получения метионина. АС №1311619 SU МКИ 4C07C 149/247(84).

3. Жиро Ж. Способ получения концентрированного водного раствора Na-соли метионина. АС №1503680 МКИ 4С07С SU (84).

4. Салдадзе К.М. Ионообменные высокомолекулярные соединения. - М.: Наука. - 1960. - 221 с.

5. Курухалия Ц.С., Салдадзе К.М. Химически активные полимеры и их применение. - Л.: Наука, 1969, 208 с.

Изобретение относится к способам извлечения метионина из сточных вод органического синтеза и может быть использовано в фармацевтической, пищевой и сельскохозяйственной промышленности. Способ включает обработку сточных вод 1н серной кислотой до рН 1-2, ионообменную сорбцию на сульфокатионите КУ-5 в водородной форме, последующую десорбцию метионина с одновременной регенерацией сульфокатионита 1%-ным раствором NaOH с добавлением 25-30 г/л метионина при 70°С, кристаллизацию и фильтрацию кристаллического метионина, сушку. Способ обеспечивает эффективное извлечение метионина из сточных и производственных вод. Преимуществом способа является проведение элюации метионина и регенерации катионита в одну операцию раствором NaOH с добавлением метионина. Многократное повторное использование кислых растворов и щелочных элюатов вместе с маточником от фильтрации кристаллического метионина в технологических циклах позволяет значительно сократить объем сточных вод и тем самым повысить экологичность производства не только за счет извлечения метионина, а также практически чистого сульфата натрия. 1 ил.

Способ выделения метионина из сточных вод органического синтеза, включающий обработку сточных вод 1н серной кислотой до рН 1-2, ионообменную сорбцию на сульфокатионите КУ-5 в водородной форме, последующую десорбцию метионина с одновременной регенерацией сульфокатионита 1%-ным раствором NaOH с добавлением 25-30 г/л метионина при 70°С, кристаллизацию и фильтрацию кристаллического метионина, сушку.