申请日2009.03.12
公开(公告)日2009.08.19
IPC分类号C02F9/02; C02F1/38; C02F1/44; C02F103/36
摘要
分离提纯Vc发酵废水生化处理出水中大分子发色物质的方法，所述Vc发酵废水为两步发酵法生产Vc过程中产生的废水：(1)出水进行高速离心，并用微孔滤膜过滤，去除其中的悬浮物和固体颗粒;(2)采用凝胶过滤色谱法测定此水样的分子量分布，以确定步骤(3)中超滤膜的截留分子量的参数;(3)根据步骤(2)的结果，选定合适截留分子量的超滤膜对此水样进行超滤得到渗透液和截留液，使所述大分子发色物质包含在截留液中，无机盐和小分子有机物包含在渗透液中;(4)向截留液中添加去离子超纯水，重复步骤(3);(5)重复步骤(3)和(4)。
权利要求书
1、一种分离提纯Vc发酵废水生化处理出水中大分子发色物质的方法，所述 Vc发酵废水为两步发酵法生产Vc过程中产生的废水，所述生化处理为厌氧加好 氧联合生化处理，其特征是所述分离提纯步骤如下：
(1)将采用两步发酵法生产Vc过程中产生的废水经厌氧加好氧联合生化处理 后出水进行高速离心，并用微孔滤膜过滤，去除其中的悬浮物和固体颗粒;
(2)采用凝胶过滤色谱法测定此水样的分子量分布，以确定步骤(3)中超滤 膜的截留分子量的参数;
(3)根据步骤(2)的结果，选定合适截留分子量的超滤膜对此水样进行超滤 得到渗透液和截留液，使所述大分子发色物质包含在截留液中，无机盐和小分子 有机物包含在渗透液中;
(4)向截留液中添加去离子超纯水，重复步骤(3);
(5)重复步骤(3)和(4);
至此无机盐及小分子有机物都进入了渗透液，而发色物质进入了截留液。
2、按照权利要求1的方法，其特征是高速离心的转速为8000rpm-12000rpm， 离心时间为10±5min分钟，微孔滤膜的孔径为0.22μm。
3、按照权利要求1的方法，其特征是所述的超滤膜置于离心式超滤管中，超 滤通过离心完成，离心速度为2000rpm-6000rpm，每次超滤的离心时间为10-20分 钟。所述的超滤膜具有相对于葡聚糖计，范围为1000-10000的截留分子量，膜材 料为再生纤维素。
4、按照权利要求1的方法，其中所述方法通过测定所述渗透液的离子强度来 监控，所述方法在所述离子强度未检出时停止。
说明书
一种分离提纯Vc发酵废水生化处理出水中大分子发色物质的方法
本发明涉及Vc发酵废水生化处理出水中大分子发色物质的分离提纯方法，具 体地说，是采用超滤膜对Vc发酵废水生化处理出水中与无机盐和小分子有机物共 存的大分子发色物质进行分离提纯。
技术背景
目前，工业上生产维生素C采用两步发酵法，此法是在1975年由中国科学院 上海生物技术研究所研究出来的，属我国首创。两步发酵法生产维生素C可以分 为发酵、提取和转化三大步骤。即先从D-山梨醇发酵，提取出维生素C前体2-酮 基-L-古龙酸，再用化学法转化为维生素C。Vc生产过程中排放出来的发酵废水属 于盐度高、色度高的高浓度有机废水，经过生化处理后，其中大部分有机物被生 物降解，但由于发色物质具有生物难降解性，因此出水色度仍较高。我国的废水 排放标准日益严格，而色度与COD关联并存，因此对发色物质进行特征解析进而 建立高效脱色方法是Vc工业适应国家和地区提标减排要求的关键。现有技术未对 此加以注意，也影响到对此水的后续处理效率。
采用各种现代分析手段对有机物进行分析的前提是该有机物必须具有较高纯 度。溶液中有机物分离提纯的方法有萃取、层析、柱分离等，主要是利用目标物 与杂质极性不同进行分离提纯，且杂质成分不宜过多。Vc发酵废水经生化处理后， 出水中含有较多未被生物降解的大分子发色物质，在水中溶解度高，极性强;同 时出水中还含有多种无机离子以及生化处理后形成的大量小分子有机物，成分复 杂，且在水中溶解度高，极性强。因此，采用上述方法无法将大分子发色物质分 离提纯。
发明内容
本发明目的是：克服上述分离提纯技术的不足，提供一种分离提纯Vc发酵废 水生化处理出水中大分子发色物质的方法，提出一种简单、高效快速的将大分子 发色物质与无机离子、小分子有机物分离的新方法。
为解决上述技术问题，本发明技术方案是：分离提纯Vc发酵废水生化处理出 水中大分子发色物质的方法，其特征是所述Vc发酵废水为两步发酵法生产Vc过 程中产生的废水，所述生化处理为厌氧加好氧联合生化处理，所述大分子发色物 质为经生化处理后未被生物降解的含发色基团的大分子有机物。Vc发酵废水成分 复杂，含有大量有机物及无机离子，在所述生化处理中，大部分有机物被生物降 解，形成了小分子有机物，而大分子发色物质未被生物降解。小分子有机物与无 机离子对大分子发色物质的分析造成障碍，必须对大分子发色物质进行分离提纯。 所述分离提纯方法包括
(1)将采用两步发酵法生产Vc过程中产生的废水经厌氧加好氧联合生化处理 后，对出水高速离心，并用微孔滤膜过滤，去除其中的悬浮物和固体颗粒;
(2)采用凝胶过滤色谱法测定此水样的分子量分布，以确定步骤(3)中超滤 膜的截留分子量;
(3)根据步骤(2)的结果，选定合适截留分子量的超滤膜对此水样进行超滤， 得到渗透液和截留液，使所述大分子发色物质包含在截留液中，无机盐和小分子 有机物包含在渗透液中;
(4)向截留液中添加去离子超纯水，重复步骤(3);
(5)重复步骤(3)和(4)。至此无机盐及小分子有机物都进入了渗透液，而 发色物质进入了截留液。
本发明使用合适截留分子量的超滤膜都可获得想要的效果，而超滤膜组件的 形式以及超滤的方式基本无影响;大分子发色物质在水中溶解度高。所述Vc发酵 废水生化处理出水中的无机离子为Vc生产过程中加入的无机盐，阳离子中钠离子 浓度最大，其次为钙离子，另含有钾、镁离子等其他少量阳离子;阴离子为碳酸 根离子和磷酸根离子。所述Vc发酵废水生化处理出水中的有机物(不包括发色物 质)为小分子量有机物，在水中溶解度高。
高速离心的转速为8000rpm-12000rpm，离心时间为10±5min分钟，微孔滤膜 的孔径为0.22μm。所述的超滤膜置于离心式超滤管中，超滤通过离心完成，离心 速度为2000rpm-6000rpm，每次超滤的离心时间为10-20分钟。所述的超滤膜具有 相对于葡聚糖计，范围为1000-10000的截留分子量，膜材料为再生纤维素。
采用两步发酵法生产Vc(是国际先进和几乎是国内Vc的唯一生产工艺)过 程中产生的废水，其中含有黄褐色发色物质、多种有机物及无机离子;采用本方 法可简便易行、高效快速地将大分子发色物质与无机离子及小分子有机物分离， 以利于采用各种分析手段对大分子发色物质进行特征解析。
具体实施方式
以下所有实施例中都以制药厂的Vc发酵废水经厌氧+好氧生化处理后的出 水为实施对象。先将水样在10000rpm转速下高速离心10min，再用0.22μm的微 孔滤膜过滤;用凝胶过滤色谱测定离心过滤后水样的分子量分布，分子量小于30 00的小分子有机物占98.95%，分子量在3000-9900范围内的大分子有机物占1.05 %。用超滤膜对水样进行分离，大分子量有机物进入截留液，小分子量有机物和 无机离子进入渗透液。渗透液颜色很淡，截留液颜色较原水样更浓，因此判定发 色物质为大分子有机物。在以下表1中，所列举实施例说明用于分离提纯的超滤 膜。在以下表2中，列举了进行超滤膜分离提纯前、后的分析结果。
实施例1
先将水样在8000rpm转速下高速离心15min，再用0.22μm的微孔滤膜过滤; 然后采用凝胶过滤色谱法测定此水样的分子量分布，分析条件如下：
采用Waters600高效液相色谱仪(配2410示差折光检测器和Empower工作 站)，色谱柱为Ultrahydrogel Linear 300mm×7.8mmid×2，流动相为0.1M的 NaNO3，流动相流速为0.9ml/min，柱温为45℃，分子量校正曲线所用标准品为 MW2000000、MW133800、MW41100、MW21400、MW4600、MW180。
取15mL此水样进行超滤，其中超滤膜的截留分子量按葡聚糖计为3000Dalto n，膜材料为再生纤维素，将超滤膜置于离心式超滤管中，在6000rpm转速下离心 10min完成超滤，得到渗透液和截留液，使所述大分子发色物质包含在截留液中， 无机盐和小分子有机物包含在渗透液中;
移去渗透液，并向截留液中添加去离子超纯水至15mL，再次离心超滤，重复 上述步骤6次;
测定截留液和渗透液中的无机离子浓度，结果列于下表2。收集截留液，其中 含有提纯了的大分子发色物质，供后续各种分析检测用。
实施例2
先将水样在10000rpm转速下高速离心10min，再用0.22μm的微孔滤膜过滤; 然后采用凝胶过滤色谱法测定此水样的分子量分布，分析条件如下：
采用Waters 600高效液相色谱仪(配2410示差折光检测器和Empower工作 站)，色谱柱为Ultrahydrogel Linear 300mm×7.8mmid×2，流动相为0.1M的 NaNO3，流动相流速为0.9ml/min，柱温为45℃，分子量校正曲线所用标准品为 MW2000000、MW133800、MW41100、MW21400、MW4600、MW180。
取15mL此水样进行超滤，其中超滤膜的截留分子量按葡聚糖计为5000Dalto n，膜材料为再生纤维素，将超滤膜置于离心式超滤管中，在4000rpm转速下离心 15min完成超滤，得到渗透液和截留液，使所述大分子发色物质包含在截留液中， 无机盐和小分子有机物包含在渗透液中;
移去渗透液，并向截留液中添加去离子超纯水至15mL，再次离心超滤，重复 上述步骤6次;
测定截留液和渗透液中的无机离子浓度，结果列于下表2。收集截留液，其中 含有提纯了的大分子发色物质，供后续各种分析检测用。
Vc发色物质的元素分析结果如下：C:H:O:N=5:11:2:1。