CN113769794A - 一种连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换***及方法，主要解决现有技术中存在的提取收率低，出料产品纯度低的问题。该***包含连续离子交换树脂柱单元，所述离子交换树脂柱单元包括可顺序移动、循环运转的多个离子交换树脂柱，所述离子交换树脂柱单元包括分离区、洗脱区、水洗醇碱区、盐再生区、水洗盐区、酸再生区、水洗酸区、碱再生区及水洗碱区，所述多个离子交换树脂柱依次在所述分离区、洗脱区、水洗醇碱区、盐再生区、水洗盐区、酸再生区、水洗酸区、碱再生区、水洗碱区中顺序移动、循环运转，合理配置保证出料产品纯度，分离液和洗脱液的胞磷胆碱钠纯度达到99.8％，提取收率≥96％。
Description
技术领域
本发明属于生物化学分离技术领域，具体涉及一种连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换***及方法。
背景技术
胞磷胆碱钠又称胞二磷胆碱钠，是一种脑代谢激活剂，其为核苷衍生物，是磷脂酰胆碱的前提物质，也是卵磷脂合成所必须的辅酶。研究表明，胞磷胆碱钠均有修复脑损伤，抗氧化，改善记忆，增强智力的作用，临床应用较广。
当前常用化学合成法生产胞磷胆碱钠，合成后料液采用固定床离子交换工艺，人工操作误差大，收率85％左右。固定床工艺树脂使用周期30天，上柱流速0.025BV，物料存放时间长，为防止滋生细菌，又不能引入离子增加电导率，选择投加20％乙醇抑菌。随着上柱时间，胞磷胆碱钠会降解产生衍生杂质，导致收率进一步降低。
因此，现有技术中存在提取收率低，出料产品纯度低的技术问题亟需解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提取收率高、出料产品纯度高的连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换***及方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换***；其包含连续离子交换树脂柱单元，所述离子交换树脂柱单元包括可顺序移动、循环运转的多个离子交换树脂柱，所述离子交换树脂柱单元包括分离区、洗脱区、水洗醇碱区、盐再生区、水洗盐区、酸再生区、水洗酸区、碱再生区及水洗碱区，所述多个离子交换树脂柱依次在所述分离区、洗脱区、水洗醇碱区、盐再生区、水洗盐区、酸再生区、水洗酸区、碱再生区、水洗碱区中顺序移动、循环运转。
进一步地，还包括原料液罐、产品罐、醇碱罐、洗脱罐、纯水罐、醇回收罐、盐水罐、废盐罐、稀酸罐及稀碱罐；所述多个离子交换树脂柱总数量为30个，编号为1#-30#；
所述分离区设有6根离子交换树脂柱25#-30#，所述25#-30#离子交换树脂柱的进料口连通所述原料液罐，所述25#-30#离子交换树脂柱的出料口连通所述产品罐和排污通道；
所述洗脱区设有3根串联的离子交换树脂柱22#-24#，所述22#-24#离子交换树脂柱的进料口连通所述醇碱罐，所述22#-24#离子交换树脂柱的出料口连通所述洗脱罐；
所述水洗醇碱区设有3根串联的离子交换树脂柱19#-21#，所述19#-21#离子交换树脂柱的进料口连通所述纯水罐，所述19#-21#离子交换树脂柱的出料口分别连通污水处理通道和所述醇回收罐；
所述盐再生区设有3根串联的离子交换树脂柱16#-18#，所述16#-18#离子交换树脂柱的进料口连通所述盐水罐，所述16#-18#离子交换树脂柱的出料口分别连通所述废盐罐和污水处理通道；
所述水洗盐区设有3根串联的离子交换树脂柱13#-15#，所述13#-15#离子交换树脂柱的进料口连通所述纯水罐，所述13#-15#离子交换树脂柱的出料口连通污水处理通道；
所述酸再生区设有3根串联的离子交换树脂柱10#-12#，所述10#-12#离子交换树脂柱的进料口连通稀酸罐，所述10#-12#离子交换树脂柱的出料口连通废酸污水处理通道；
所述水洗酸区设有3根串联的离子交换树脂柱7#-9#，所述7#-9#离子交换树脂柱的进料口连通所述纯水罐，所述7#-9#离子交换树脂柱的出料口连通10#离子交换树脂柱；
所述碱再生区设有3根串联的离子交换树脂柱4#-6#，所述4#-6#离子交换树脂柱的进料口连通稀碱罐，所述4#-6#离子交换树脂柱的出料口连通废碱污水处理通道；
所述水洗碱区设有3根串联的离子交换树脂柱1#-3#，所述1#-3#离子交换树脂柱的进料口连通所述纯水罐，所述1#-3#离子交换树脂柱的出料口连通4#离子交换树脂柱。
进一步地，还包括4台纯水泵，所述纯水泵的进料口连通所述纯水罐，所述4台纯水泵的出料口分别一一对应连通1#、7#、13#及19#离子交换树脂柱，以对离子交换树脂柱进行顶洗。
进一步地，所述稀碱罐内盛装有1mol/L的NaOH溶液，所述稀酸罐内盛装有1mol/L的HCl溶液，所述盐水罐内盛装有质量浓度为4％的NaCl溶液。
进一步地，所述醇碱罐内盛装有NaOH溶液和乙醇溶液的混合液，所述混合液的制备方法为：在体积浓度为20％的乙醇水溶液中配制浓度为1mol/L的NaOH溶液；所述原料液罐内的原料液包含胞磷胆碱钠和杂质，所述杂质包含胞苷酸。
进一步地，所述多个离子交换树脂柱均为阴离子交换树脂柱。
本发明还提供了一种连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换方法，其包括以下步骤：
(1)包含胞磷胆碱钠和杂质的原料液进入连续离子交换***，经离子交换树脂柱单元依次经过吸附分离得到分离液；经过醇碱溶液洗脱得到洗脱液；
(2)经步骤(1)吸附和洗脱的树脂柱依次经过水洗醇碱、盐再生、水洗盐、酸再生、水洗酸、碱再生、水洗碱处理，再次循环运转。
进一步地，所述连续离子交换***包含30根离子交换树脂柱，编号为1#-30#，所述步骤(1)中吸附分离得到分离液的过程如下：
原料液通过输送泵并联进入25#+27#及26#+28#离子交换树脂柱，再串联进入29#+30#离子交换树脂柱，从30#离子交换树脂柱出来的分离液分段分别进入产品罐和排污通道。
进一步地，所述原料液包含胞磷胆碱钠和杂质，所述杂质包含胞苷酸，所述30根离子交换树脂柱的对胞苷酸的吸附力大于胞磷胆碱钠。
进一步地，所述离子交换树脂柱使用周期为3h，上柱流速1.5-2BV。
本发明与现有技术比较具有以下有益效果：
(1)本发明提供的用于胞磷胆碱钠生产的连续离子交换***，包含连续离子交换树脂柱单元，所述离子交换树脂柱单元包括可顺序移动、循环运转的多个离子交换树脂柱，所述离子交换树脂柱单元包括分离区、洗脱区、水洗醇碱区、盐再生区、水洗盐区、酸再生区、水洗酸区、碱再生区及水洗碱区，所述多个离子交换树脂柱依次在所述分离区、洗脱区、水洗醇碱区、盐再生区、水洗盐区、酸再生区、水洗酸区、碱再生区、水洗碱区中顺序移动、循环运转，合理配置保证出料产品纯度，分离液和洗脱液的胞磷胆碱钠纯度达到99.8％，提取收率≥96％；
(2)本发明提供的离子交换***树脂使用周期3h，上柱流速1.5-2BV，处理速度快，物料存放时间短，不需要添加乙醇抑菌，避免了原料液乙醇的添加；
(3)本发明通过流程的控制，降低了再生的酸、碱用量，降低了成本，同时更加环保；
(4)本发明通过连续离子交换***实现全程自动化、连续化生产，效率提高。
附图说明
图1为本发明中连续脱除胞磷胆碱钠杂质的离子交换***的示意图。
附图标记：
11.离子交换树脂柱，12.原料液罐，13.产品罐，14.醇碱罐，15.洗脱罐，16.纯水罐，17.醇回收罐，18.盐水罐，19.废盐罐，20.稀酸罐，21.稀碱罐。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1所示，本发明提供了一种连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换***，其包含连续离子交换树脂柱单元，所述离子交换树脂柱单元包括可顺序移动、循环运转的多个离子交换树脂柱11，所述离子交换树脂柱单元包括分离区、洗脱区、水洗醇碱区、盐再生区、水洗盐区、酸再生区、水洗酸区、碱再生区、水洗碱区，所述多个离子交换树脂柱11依次在所述分离区、洗脱区、水洗醇碱区、盐再生区、水洗盐区、酸再生区、水洗酸区、碱再生区、水洗碱区中顺序移动、循环运转。
参照图1所示，本实施例提供的连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换***还包括原料液罐12、产品罐13、醇碱罐14、洗脱罐15、纯水罐16、醇回收罐17、盐水罐18、废盐罐19、稀酸罐20及稀碱罐21；所述多个离子交换树脂柱11总数量为30个，编号为1#-30#；
所述分离区设有6根离子交换树脂柱25#-30#，所述25#-30#离子交换树脂柱的进料口连通原料液罐12，所述25#-30#离子交换树脂柱的出料口连通产品罐13和排污通道；
所述洗脱区设有3根串联的离子交换树脂柱22#-24#，所述22#-24#离子交换树脂柱的进料口连通醇碱罐14，所述22#-24#离子交换树脂柱的出料口连通洗脱罐15；
所述水洗醇碱区设有3根串联的离子交换树脂柱19#-21#，所述19#-21#离子交换树脂柱的进料口连通纯水罐16，所述19#-21#离子交换树脂柱的出料口分别连通污水处理通道和醇回收罐17；
所述盐再生区设有3根串联的离子交换树脂柱16#-18#，所述16#-18#离子交换树脂柱的进料口连通盐水罐18，所述16#-18#离子交换树脂柱的出料口分别连通废盐罐19和污水处理通道；
所述水洗盐区设有3根串联的离子交换树脂柱13#-15#，所述13#-15#离子交换树脂柱的进料口连通纯水罐16，所述13#-15#离子交换树脂柱的出料口连通污水处理通道；
所述酸再生区设有3根串联的离子交换树脂柱10#-12#，所述10#-12#离子交换树脂柱的进料口连通稀酸罐20，所述10#-12#离子交换树脂柱的出料口连通废酸污水处理通道；
所述水洗酸区设有3根串联的离子交换树脂柱7#-9#，所述7#-9#离子交换树脂柱的进料口连通纯水罐16，所述7#-9#离子交换树脂柱的出料口连通10#离子交换树脂柱；
所述碱再生区设有3根串联的离子交换树脂柱4#-6#，所述4#-6#离子交换树脂柱的进料口连通稀碱罐21，所述4#-6#离子交换树脂柱的出料口连通废碱污水处理通道；
所述水洗碱区设有3根串联的离子交换树脂柱1#-3#，所述1#-3#离子交换树脂柱的进料口连通纯水罐16，所述1#-3#离子交换树脂柱的出料口连通4#离子交换树脂柱。
本实施例还进一步包括4台纯水泵(图1中未标示)，所述纯水泵的进料口连通纯水罐16，所述4台纯水泵的出料口分别一一对应连通1#、7#、13#及19#离子交换树脂柱，以对离子交换树脂柱进行顶洗。
本实施例还进一步包含连接管路、自控阀和自动控制***，所述连接管路用于上述各罐体与离子交换树脂柱11的连通，以及污水处理通道与离子交换树脂柱11的连通等，所述自动控制***通过自控阀周期性的控制各/各组离子交换柱实现分离、洗脱、盐再生、酸再生、碱再生和顶水过程。本发明自动控制***通过自控阀周期性的控制各组离子交换柱实现分离、洗脱、盐再生、酸再生、碱再生和顶水过程，合理配置保证出料产品纯度。通过连续离子交换***实现全程自动化、连续化生产，效率提高。
本实施例中，稀碱罐21内盛装有1mol/L的NaOH溶液，稀酸罐20内盛装有1mol/L的HCl溶液，盐水罐18内盛装有质量浓度为4％的NaCl溶液；醇碱罐14内盛装有乙醇溶液和NaOH的混合液，所述混合液的制备方法为：在体积浓度为20％的乙醇水溶液中配制终浓度为1mol/L的NaOH溶液；原料液罐12内的原料液包含胞磷胆碱钠和杂质，所述杂质包含胞苷酸和一未知成分的杂质D。
经液相色谱测试，胞磷胆碱钠的液相色谱峰在4.5min出现，杂质胞苷酸峰在7min左右出现，未知成分的杂质D在24.5min附近出现。本发明使用的离子交换树脂柱对胞磷胆碱钠的吸附能力最弱，使用醇碱混合液(即上述的乙醇溶液与NaOH溶液的混合液)即可洗脱；对杂质D吸附能力次之，对杂质B的吸附能力最强。
本实施例中采用的离子交换树脂柱均由山东淄博东大化工股份有限公司生产的阴离子交换树脂填充(装填量85％树脂柱体积)得到。所述离子交换树脂柱使用周期为3h，上柱流速1.5-2BV
本实施例提供的连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换***分离产品和树脂再生的过程如下，也即连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换方法包括的步骤有：
(1)包含胞磷胆碱钠和杂质的原料液进入连续离子交换***，经离子交换树脂柱单元依次经过吸附分离得到分离液；经过醇碱溶液洗脱得到洗脱液；
(2)经步骤(1)吸附和洗脱的树脂柱依次经过水洗醇碱、盐再生、水洗盐、酸再生、水洗酸、碱再生、水洗碱处理，再次循环运转。
具体的，上述步骤中：
分离(25-30#)：原料液经过输送泵并联进入25#+27#/26#+28#树脂柱，再串联进去29#+30#树脂柱，从30#树脂柱出来的分离液分段收取，一段无含量进入排污管路，另一段产品纯度达标，进入产品罐；
洗脱(22-24#)：树脂吸附饱和后，进行洗脱，醇碱罐提供洗脱原液，三根树脂柱串联，洗脱液进入洗脱罐；
水洗醇碱(19-21#)：纯水将树脂柱内的物料清洗干净，一部分(段①)乙醇碱含量高进入醇回收罐，另一部分(段②)进入污水处理通道通往污水处理工段；
盐再生(16-18#)：盐水串联进入16#+17#+18#树脂柱，将吸附的杂质胞苷酸和杂质D洗脱下来，进入污水处理通道通往污水处理工段，废盐水进入废盐罐；
水洗盐(13-15#)：纯水将树脂柱内物料清洗干净，冲洗水进入污水处理通道通往污水处理工段；
酸再生(10-12#)：三根树脂柱串联，废水进入废酸污水处理通道通往污水处理工段；
水洗酸(7-9#)：纯水将树脂柱内的酸冲洗干净，流出液与稀酸罐进料液进入树脂柱10#；
碱再生(4-6#)：三根树脂柱串联，废水进入废碱污水处理通道通往污水处理工段；
水洗碱(1-3#)：纯水将树脂柱内的碱冲洗干净，流出液与稀碱罐进料液进入树脂柱4#。
经过上述***和方法对3个不同批次的原料进行处理，出料的胞磷胆碱钠含量、纯度和收率结果见表1。
表1本发明处理的胞磷胆碱钠出料情况
从表1中可看出，经过本发明提供的技术方案分离后，产品纯度均提高到了99.8％以上，收率为96％以上。
本发明提供的离子交换***树脂使用周期3h，上柱流速1.5-2BV，处理速度快，物料存放时间短，不需要添加乙醇抑菌，避免了原料液乙醇的添加；本发明通过流程的控制，降低了再生的酸、碱用量，降低了成本，同时更加环保。
以上所述，仅为本发明较佳的具体个案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换***，其特征在于：包含连续离子交换树脂柱单元，所述离子交换树脂柱单元包括可顺序移动、循环运转的多个离子交换树脂柱，所述离子交换树脂柱单元包括分离区、洗脱区、水洗醇碱区、盐再生区、水洗盐区、酸再生区、水洗酸区、碱再生区及水洗碱区，所述多个离子交换树脂柱依次在所述分离区、洗脱区、水洗醇碱区、盐再生区、水洗盐区、酸再生区、水洗酸区、碱再生区、水洗碱区中顺序移动、循环运转。
2.如权利要求1所述的连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换***，其特征在于：还包括原料液罐、产品罐、醇碱罐、洗脱罐、纯水罐、醇回收罐、盐水罐、废盐罐、稀酸罐及稀碱罐；所述多个离子交换树脂柱总数量为30个，编号为1#-30#；
所述分离区设有6根离子交换树脂柱25#-30#，所述25#-30#离子交换树脂柱的进料口连通所述原料液罐，所述25#-30#离子交换树脂柱的出料口连通所述产品罐和排污通道；
所述洗脱区设有3根串联的离子交换树脂柱22#-24#，所述22#-24#离子交换树脂柱的进料口连通所述醇碱罐，所述22#-24#离子交换树脂柱的出料口连通所述洗脱罐；
所述水洗醇碱区设有3根串联的离子交换树脂柱19#-21#，所述19#-21#离子交换树脂柱的进料口连通所述纯水罐，所述19#-21#离子交换树脂柱的出料口分别连通污水处理通道和所述醇回收罐；
所述盐再生区设有3根串联的离子交换树脂柱16#-18#，所述16#-18#离子交换树脂柱的进料口连通所述盐水罐，所述16#-18#离子交换树脂柱的出料口分别连通所述废盐罐和污水处理通道；
所述水洗盐区设有3根串联的离子交换树脂柱13#-15#，所述13#-15#离子交换树脂柱的进料口连通所述纯水罐，所述13#-15#离子交换树脂柱的出料口连通污水处理通道；
所述酸再生区设有3根串联的离子交换树脂柱10#-12#，所述10#-12#离子交换树脂柱的进料口连通稀酸罐，所述10#-12#离子交换树脂柱的出料口连通废酸污水处理通道；
所述水洗酸区设有3根串联的离子交换树脂柱7#-9#，所述7#-9#离子交换树脂柱的进料口连通所述纯水罐，所述7#-9#离子交换树脂柱的出料口连通10#离子交换树脂柱；
所述碱再生区设有3根串联的离子交换树脂柱4#-6#，所述4#-6#离子交换树脂柱的进料口连通稀碱罐，所述4#-6#离子交换树脂柱的出料口连通废碱污水处理通道；
所述水洗碱区设有3根串联的离子交换树脂柱1#-3#，所述1#-3#离子交换树脂柱的进料口连通所述纯水罐，所述1#-3#离子交换树脂柱的出料口连通4#离子交换树脂柱。
3.如权利要求2所述的连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换***，其特征在于：还包括4台纯水泵，所述纯水泵的进料口连通所述纯水罐，所述4台纯水泵的出料口分别一一对应连通1#、7#、13#及19#离子交换树脂柱，以对离子交换树脂柱进行顶洗。
4.如权利要求2所述的连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换***，其特征在于：所述稀碱罐内盛装有1mol/L的NaOH溶液，所述稀酸罐内盛装有1mol/L的HCl溶液，所述盐水罐内盛装有质量浓度为4％的NaCl溶液。
5.如权利要求2所述的连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换***，其特征在于：所述醇碱罐内盛装有NaOH溶液和乙醇溶液的混合液，所述混合液的制备方法为：在体积浓度为20％的乙醇水溶液中配制浓度为1mol/L的NaOH溶液；所述原料液罐内的原料液包含胞磷胆碱钠和杂质，所述杂质包含胞苷酸。
6.如权利要求1所述的连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换***，其特征在于：所述多个离子交换树脂柱均为阴离子交换树脂柱。
7.一种连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)包含胞磷胆碱钠和杂质的原料液进入连续离子交换***，经离子交换树脂柱单元依次经过吸附分离得到分离液；经过醇碱溶液洗脱得到洗脱液；
(2)经步骤(1)吸附和洗脱的树脂柱依次经过水洗醇碱、盐再生、水洗盐、酸再生、水洗酸、碱再生、水洗碱处理，再次循环运转。
8.如权利要求7所述的一种连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换方法，其特征在于，所述连续离子交换***包含30根离子交换树脂柱，编号为1#-30#，所述步骤(1)中吸附分离得到分离液的过程如下：
原料液通过输送泵并联进入25#+27#及26#+28#离子交换树脂柱，再串联进入29#+30#离子交换树脂柱，从30#离子交换树脂柱出来的分离液分段分别进入产品罐和排污通道。
9.如权利要求8所述的一种连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换方法，其特征在于，所述原料液包含胞磷胆碱钠和杂质，所述杂质包含胞苷酸，所述30根离子交换树脂柱的对胞苷酸的吸附力大于胞磷胆碱钠。
10.如权利要求7所述的一种连续脱除胞磷胆碱钠中杂质的离子交换方法，其特征在于，所述离子交换树脂柱使用周期为3h，上柱流速1.5-2BV。
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