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本文的研究目的,是研究一种可行的膜分离法,将生物发酵制备的丁二酸与其母液中其他物质分离,从而浓缩提纯,以满足从发酵液→丁二酸→γ-丁内酯的大规模工业化生产的需要。首先采用纳滤膜分离法,对丁二酸溶液进行截留实验,探究压力、pH值以及温度等变量对丁二酸截留率和通量的影响。然后寻找合适的数学模型,反映压力条件和酸碱条件对丁二酸截留率和通量的影响。通过MATLAB编程对实验过程模拟计算,从而验证最优条件。最后配制丁二酸模拟发酵液,使用纳滤膜对其进行验证实验。考察在其他物质的影响下,丁二酸模拟发酵液的通量和丁二酸截留率与丁二酸溶液的通量和丁二酸截留率的区别,提出相应的解决方法并达到改进的目的。主要内容有:用纳滤膜对丁二酸溶液进行截留实验。结果表明当pH值为5.5,操作压力为1.5MPa,温度为20℃C时,截留速度最大,此时截留速度为614.73 g/(h·m2),丁二酸截留率为74.36%,膜通量为 34.44L/(h·m2)。探究纳滤膜截留丁二酸过程中,不同压力条件对丁二酸截留率的影响。以溶解-扩散模型(SDM)为基础,考虑浓差极化现象对截留率的影响,提出添加修改项的溶解-扩散模型(MSDM)。溶解扩散模型(SDM)和考虑浓差极化的溶解扩散模型(MSDM)绝对误差均控制在±2.5%,相对误差均控制在±5%。由模拟得到,24g/L的丁二酸溶液在压力为1.5MPa下截留速度最大,MSDM模型为608.89 g/(h·m2)。探究纳滤膜截留丁二酸过程中,不同酸碱条件对丁二酸截留率的影响。构建静电位阻模型。该模型所得到的模拟实验点与实际实验点绝对误差均小于±1.5%,相对误差均小于±2.5%。由模型得到,当pH值为5.44时截留速度最大,此时为419.89 g/(h·m2)。当溶液为初始pH值时,对丁二酸模拟发酵液进行间歇渗透操作,可将葡萄糖与丁二酸模拟发酵液分离,丁二酸收率为91.1%,乙酸截留率为1.8%,葡萄糖截留率为86.6%。将透过液pH值调节为5.5时,通过纳滤浓缩操作,可将乙酸与丁二酸模拟发酵液分离。得到最终产物的丁二酸浓度为27.48g/L,乙酸截留率为91.5%,葡萄糖截留率为90.9%,丁二酸收率为75.1%,通量为32.89L/(h.m2)。丁二酸与乙酸的质量比例较模拟发酵液提高8.88倍,丁二酸与葡萄糖的质量比例较模拟发酵液提高8.21倍。通过以上实验结果可知,可以通过间歇渗透和纳滤浓缩操作,对丁二酸模拟发酵液进行选择性分离。