一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，包括板框过滤机、超滤机、双极膜电渗析装置；所述板框过滤机的出液口连接超滤机的进液口，超滤机的出液口连接双极膜电渗析装置的进料口。通过在双极膜装置前设置预处理装置，使预处理后的葡萄糖酸钠指标适用于后续的双极膜电渗析工艺，能达到葡萄糖酸回收率高、能耗低、运行稳定的目的。
【专利说明】一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于葡萄糖酸生产设备领域，具体涉及一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统。
【背景技术】
[0002]葡萄糖酸衍生物是由葡萄糖酸通过一定的化合反应而得到的物质，随着人们生活，营养科学理念的逐步深化，对食品的开发和制造提出了更新更高的要求，营养强化剂的开发日益受到人们的重视，葡萄糖酸衍生物就是其中前景广阔的一类产品。
[0003]葡萄糖酸-内酯在食品工业中已被广泛地用作蛋白质(豆腐)的凝固剂、酸味剂、面制品改良剂、PH调节剂、食品保鲜剂和防腐剂等，应用到化工医药、混凝土减水剂和洗涤剂方面。从葡萄糖制取葡萄糖酸的方法有发酵法、氧化酶法、化学催化法和电解氧化法等4种。目前，国内葡萄糖酸衍生物已从过去比较单一的品种发展到现在的多品种，规模已从过去比较低的上千吨年产量发展到现在年产26万吨的水平。这些衍生物大部分都是从原料葡萄糖酸的生产开始，目前已有将双极膜法生产葡萄糖酸替换现在的传统生产工艺，在节能减排、降低生产成本、提高产品质量方面产生显著效益。
[0004]如200910192646.3，名称为“一种葡萄糖酸内酯的生产方法”的发明专利，公开了一种葡萄糖酸内酯的生产方法，采用陶瓷膜过滤取代了传统工艺中的滤袋过滤，采用连续流体分离方法取代固定床离子交换和采用反渗透对葡萄糖酸进行浓缩。连续流体分离方法采用的是树脂法，会产生大量含酸废水与废树脂，环境污染大，生产成本高。
[0005]文献“双极膜法制备葡萄糖酸工业化生产研究”(《水处理技术》，第37卷第11期)和“双极膜法生产葡萄糖酸的规模化研究”(《中国科学技术大学学报》，第38卷第6期)，分别报道了采用双极膜法从催化氧化法葡萄糖酸钠料液制备葡萄糖酸的生产工艺。两篇文献均没有对进入双极膜前的葡萄糖酸钠进行预处理，没有控制葡萄糖酸钠料液的指标，导致生产效率低、生产成本高。
实用新型内容
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，通过在双极膜装置前设置预处理装置，使预处理后的葡萄糖酸钠指标适用于后续的双极膜电渗析工艺，能达到葡萄糖酸回收率高、能耗低、运行稳定的目的。
[0007]为实现上述发明目的，本实用新型采用如下的技术方案:
[0008]一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，其特征在于:包括板框过滤机、超滤机、双极膜电渗析装置；所述板框过滤机的出液口连接超滤机的进液口，超滤机的出液口连接双极膜电渗析装置的进料口。
[0009]所述板框过滤机中滤布的密度为110(Tl300g/m2。
[0010]所述板框过滤机的滤布表面涂有硅藻土，可以防止滤布孔道被微生物的颗粒堵死，并可在一开始就得到澄清的滤液，同时，使滤饼的坚硬度减小，空隙率增大，有助于提高滤速。
[0011]所述滤布表面娃藻土的厚度为2mm。
[0012]所述的超滤机中超滤膜的膜孔径为0.00Γ0.02 μ m。
[0013]本实用新型的双极膜电渗析装置，包括极液流道板、电极、隔板、均相阳膜、均相阴膜、双极膜、极液流道板、阳极接线柱、阴极接线柱，所述的阴极接线柱与阴极垂直焊接，阳极接线柱与阳极垂直焊接；在阴极与阳极之间形成一个膜堆空间，在所述的膜堆空间内放置膜组；其特征在于:
[0014]所述膜组的放置为:双极膜、隔板、均相阴膜、隔板、均相阳膜、隔板，依次排列；在膜堆空间内的膜组为1-200组，膜堆的最外两层均为均相阳膜；所述的膜组由一对极液流道板夹住，在极液流道板上有阳极液进口，阴极液进口、阳极液出口、阴极液出口 ；在极液流道板的外面由一对夹紧钢板夹紧固定；所述的夹紧钢板上设置有料液进口、料液出口、碱液出口、碱液进口、酸液出口、酸液进口。
[0015]本实用新型所述的隔板包括板框、布水流道、导液孔、极液导液孔、隔网，导液孔与布水流道连接，并与板框的内腔贯通，板框内腔布一张隔网，所述隔网与板框的厚度比为105?120:100。
[0016]优选地,所述的板框厚0.5?0.8mm。
[0017]所述的隔网为双层细网，绞丝交叉放置，网眼上下左右错开，网眼尺寸为5-10mm，网丝直径为3_5mm。
[0018]所述的电极板，阳极材料以钛为基底，加中间导电层后涂镀过氧化铅。阳极耐腐蚀，使用寿命长，电阻低，导电性好。
[0019]所述的阳极板为网状阳极板。
[0020]隔板的尺寸为400*800mm。
[0021]膜的尺寸为400*800mm。
[0022]阴阳极板的尺寸为400*800mm。
[0023]本实用新型的有益效果在于:
[0024]1、本实用新型对葡萄糖酸钠原料采用板框过滤机-超滤机-双极膜电渗析的系统，通过对预处理中板框过滤机和超滤机的参数控制，得到葡萄糖酸钠透过液的指标，满足双极膜电渗析处理的要求，能更好地进行电渗析，有效降低能耗，提高渗透效率、得到葡萄糖酸的纯度高，且运行稳定。
[0025]2、通过采用板框过滤-超滤-双极膜电渗析的系统，得到葡萄糖酸钠透过液的优化指标，葡萄糖酸的转化率为98%以上，能耗为200-300度电/吨产品。大副提高了电流效率、有效降低生产成本和能耗，提高产品质量。电渗析结束后，酸室的葡萄糖酸质量浓度可达到25-50%，葡萄糖酸钠反应完全，显著高出传统树脂法产出的葡萄糖酸浓度，是电流效率最闻的进一步保证，电渗析效率最大化。
[0026]3、本实用新型在板框过滤机的滤布表面涂抹硅藻土，可以防止滤布孔道被微生物的颗粒堵死，并可在一开始就得到澄清的滤液，同时，使滤饼的坚硬度减小，空隙率增大，有助于提闻滤速。
[0027]说明书附图
[0028]图1为本实用新型的双极膜电渗析装置的截面示意图。
[0029]图2为本实用新型的双极膜电渗析装置的侧面示意图。
[0030]图3为本实用新型的隔板结构示意图。
[0031]图4为本实用新型的电极、夹紧钢板装配结构图。
[0032]图中标记为:1、阳极液进口，2、均相阳膜，3、隔板，4、均相阴膜，5、双极膜，6、阴极液进口，7、紧固螺栓，8、料液进口，9、极液流道板，10、阳极接线柱，11、夹紧钢板，12、料液出口，13、碱液出口，14、阴极接线柱，15、碱液进口，16、板框，17、布水流道，18、导液孔，19、隔网，20、极液导液孔，21、接线柱孔道，22、电极，23、阳极液出口，24、阴极液出口，25、酸液出口，26、酸液进口。
【具体实施方式】
[0033]下面结合【具体实施方式】对本实用新型的实质性内容作进一步详细的描述。
[0034]实施例1
[0035]一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，包括板框过滤机、超滤机、双极膜电渗析装置；所述板框过滤机的出液口连接超滤机的进液口，超滤机的出液口连接双极膜电渗析装置的进料口。
[0036]实施例2
[0037]一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，包括板框过滤机、超滤机、双极膜电渗析装置；所述板框过滤机的出液口连接超滤机的进液口，超滤机的出液口连接双极膜电渗析装置的进料口。
[0038]所述板框过滤机中滤布的密度为1100g/m2。
[0039]实施例3
[0040]一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，包括板框过滤机、超滤机、双极膜电渗析装置；所述板框过滤机的出液口连接超滤机的进液口，超滤机的出液口连接双极膜电渗析装置的进料口。
[0041]所述板框过滤机中滤布的密度为1300g/m2。
[0042]所述板框过滤机的滤布表面涂有娃藻土，娃藻土的厚度为2_。
[0043]实施例4
[0044]一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，包括板框过滤机、超滤机、双极膜电渗析装置；所述板框过滤机的出液口连接超滤机的进液口，超滤机的出液口连接双极膜电渗析装置的进料口。
[0045]所述板框过滤机中滤布的密度为1200/m2。
[0046]所述板框过滤机的滤布表面涂有娃藻土，娃藻土的厚度为2_。
[0047]所述的超滤机中超滤膜的膜孔径为0.001 μ m。
[0048]实施例5
[0049]一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，包括板框过滤机、超滤机、双极膜电渗析装置；所述板框过滤机的出液口连接超滤机的进液口，超滤机的出液口连接双极膜电渗析装置的进料口。
[0050]所述板框过滤机中滤布的密度为1150g/m2。
[0051]所述板框过滤机的滤布表面涂有娃藻土，娃藻土的厚度为2_。
[0052]所述的超滤机中超滤膜的膜孔径为0.02 μ m。
[0053]实施例6
[0054]一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，包括板框过滤机、超滤机、双极膜电渗析装置；所述板框过滤机的出液口连接超滤机的进液口，超滤机的出液口连接双极膜电渗析装置的进料口。
[0055]所述板框过滤机中滤布的密度为1250g/m2。
[0056]所述板框过滤机的滤布表面涂有娃藻土，娃藻土的厚度为2_。
[0057]所述的超滤机中超滤膜的膜孔径为0.01 μ m。
[0058]实施例7
[0059]一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，包括板框过滤机、超滤机、双极膜电渗析装置；所述板框过滤机的出液口连接超滤机的进液口，超滤机的出液口连接双极膜电渗析装置的进料口。
[0060]所述板框过滤机中滤布的密度为1180g/m2。
[0061]所述板框过滤机的滤布表面涂有娃藻土，娃藻土的厚度为2_。
[0062]所述的超滤机中超滤膜的膜孔径为0.015 μ m。
[0063]实施例8
[0064]本实施例与实施例7基本相同，在此基础上:
[0065]所述的双极膜电渗析装置，包括极液流道板9、电极22、隔板3、均相阳膜2、均相阴膜4、双极膜5、极液流道板9、阳极接线柱10、阴极接线柱14，所述的阴极接线柱14与阴极垂直焊接，阳极接线柱11与阳极垂直焊接；在阴极与阳极之间形成一个膜堆空间，在所述的膜堆空间内放置膜组；
[0066]所述膜组的放置为:双极膜5、隔板3、均相阴膜4、隔板3、均相阳膜2、隔板3，依次排列；在膜堆空间内的膜组为1-200组，膜堆的最外两层均为均相阳膜2 ;所述的膜组由一对极液流道板9夹住，在极液流道板9上有阳极液进口 1，阴极液进口 6、阳极液出口 23、阴极液出口 24 ;在极液流道板9的外面由一对夹紧钢板11夹紧固定；所述的夹紧钢板11上设置有料液进口 8、料液出口 12、碱液出口 13、碱液进口 15、酸液出口 25、酸液进口 26。
[0067]实施例9
[0068]本实施例与实施例8基本相同，在此基础上:
[0069]所述的隔板包括板框16、布水流道17、导液孔18、极液导液孔20、隔网19，导液孔18与布水流道17连接，并与板框的内腔贯通，板框内腔布一张隔网19，所述隔网19与板框的厚度比为105 =100
[0070]实施例10
[0071]本实施例与实施例8基本相同，在此基础上:
[0072]所述的隔板包括板框16、布水流道17、导液孔18、极液导液孔20、隔网19，导液孔18与布水流道17连接，并与板框的内腔贯通，板框内腔布一张隔网19，所述隔网19与板框的厚度比为120:100。
[0073]所述的板框16厚0.8mm。
[0074]实施例11
[0075]本实施例与实施例8基本相同，在此基础上:
[0076]所述的隔板包括板框16、布水流道17、导液孔18、极液导液孔20、隔网19，导液孔18与布水流道17连接，并与板框的内腔贯通，板框内腔布一张隔网19，所述隔网19与板框的厚度比为110 =100
[0077]所述的板框16厚0.5mm。
[0078]所述的隔网为双层细网，绞丝交叉放置，网眼上下左右错开，网眼尺寸为5mm，网丝直径为3mm。
[0079]实施例12
[0080]本实施例与实施例8基本相同，在此基础上:
[0081]所述的隔板包括板框16、布水流道17、导液孔18、极液导液孔20、隔网19，导液孔18与布水流道17连接，并与板框的内腔贯通，板框内腔布一张隔网19，所述隔网19与板框的厚度比为115 =100
[0082]所述的板框16厚0.7mm。
[0083]所述的隔网为双层细网，绞丝交叉放置，网眼上下左右错开，网眼尺寸为10mm，网丝直径为5mm。
[0084]所述的电极22为网状阳极板，阳极材料以钛为基底，加中间导电层后涂镀过氧化铅。
[0085]实施例13
[0086]本实施例与实施例8基本相同，在此基础上:
[0087]所述的隔板包括板框16、布水流道17、导液孔18、极液导液孔20、隔网19，导液孔18与布水流道17连接，并与板框的内腔贯通，板框内腔布一张隔网19，所述隔网19与板框的厚度比为108 =100
[0088]所述的板框16厚0.6mm。
[0089]所述的隔网为双层细网，绞丝交叉放置，网眼上下左右错开，网眼尺寸为8mm，网丝直径为4mm。
[0090]所述的电极22为网状阳极板，阳极材料以钛为基底，加中间导电层后涂镀过氧化铅。
[0091]所述的隔板、膜和阴阳极板的尺寸均为400*800mm。
【权利要求】
1.一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，其特征在于:包括板框过滤机、超滤机、双极膜电渗析装置；所述板框过滤机的出液口连接超滤机的进液口，超滤机的出液口连接双极膜电渗析装置的进料口； 所述的双极膜电渗析装置，包括极液流道板(9)、电极(22)、隔板(3)、均相阳膜(2)、均相阴膜(4)、双极膜(5)、极液流道板(9)、阳极接线柱(10)、阴极接线柱(14)，所述的阴极接线柱(14)与阴极垂直焊接，阳极接线柱(11)与阳极垂直焊接；在阴极与阳极之间形成一个膜堆空间，在所述的膜堆空间内放置膜组； 所述膜组的放置为:双极膜(5)、隔板(3)、均相阴膜(4)、隔板(3)、均相阳膜(2)、隔板(3)，依次排列；在膜堆空间内的膜组为1-200组，膜堆的最外两层均为均相阳膜(2);所述的膜组由一对极液流道板(9)夹住，在极液流道板(9)上有阳极液进口(1)，阴极液进口(6 )、阳极液出口( 23 )、阴极液出口( 24 );在极液流道板(9 )的外面由一对夹紧钢板(11)夹紧固定；所述的夹紧钢板(11)上设置有料液进口(8)、料液出口(12)、碱液出口(13)、碱液进口(15)、酸液出口(25)、酸液进口(26)。
2.根据权利要求1所述的一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，其特征在于:所述板框过滤机中滤布的密度为110(Tl300g/m2。
3.根据权利要求1所述的一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，其特征在于:所述板框过滤机的滤布表面涂有娃藻土，娃藻土的厚度为2_。
4.根据权利要求1所述的一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，其特征在于:所述的超滤机中超滤膜的膜孔径为0.00Γ0.02 μ m。
5.根据权利要求1所述的一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，其特征在于:所述的隔板包括板框(16)、布水流道(17)、导液孔(18)、极液导液孔(20)、隔网(19)，导液孔(18)与布水流道(17)连接，并与板框的内腔贯通，板框内腔布一张隔网(19)，所述隔网(19)与板框的厚度比为105?120 =100
6.根据权利要求5所述的一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，其特征在于:所述的板框(16)厚0.5^0.8mm。
7.根据权利要求5所述的一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，其特征在于:所述的隔网为双层细网，绞丝交叉放置，网眼上下左右错开，网眼尺寸为5-10mm，网丝直径为3-5mm。
8.根据权利要求1所述的一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，其特征在于:所述的电极(22)为网状阳极板，阳极材料以钛为基底，加中间导电层后涂镀过氧化铅。
9.根据权利要求1所述的一种葡萄糖酸的双极膜电渗析法生产系统，其特征在于:所述的隔板、膜和阴阳极板的尺寸均为400*800mm。
【文档编号】C25B3/00GK204151425SQ201420404902
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】冯涛, 邓传东, 易家祥, 李殿红, 朱小川, 夏崇胜 申请人:宜宾丝丽雅集团有限公司