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    活性炭對乳酸的吸附以及行為

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    活性炭對乳酸的吸附以及行為

    活性炭的吸附行為,在本研究中,稀釋濃度為(

    乳酸具有手性碳原子并以兩種異構體形式存在,即L-(+)和D-(-)。 工業上優選的L-(+)乳酸可以通過化學合成乙醛或通過發酵工藝生產,后者占全球乳酸生產的約90%。 傳統上,乳酸由純乳酸菌培養物通過均相乳酸發酵工藝生產。 已經使用幾種下游加工技術從發酵液中回收乳酸,例如乳酸鈣結晶、離子交換、吸附、酯化蒸餾/水解、膜提取和電滲析。 在這些技術中,活性炭吸附適用于低濃度的乳酸發酵液,特別是來自混合乳酸發酵的發酵液。 活性炭上可獲得各種官能團和載體基質,這使得吸附過程在各種操作條件下更加靈活。 吸附容量和效率受許多因素影響,例如吸附劑的性質(孔隙率、表面積、粒度和官能團)、吸附物(極性、pKa、分子量、結構和溶質濃度)和操作條件(接觸時間、pH、溫度和攪拌速度)。

    研究了活性炭在室溫下對發酵液中乳酸和有機酸的吸附作用。大多數陰離子交換樹脂對微生物無毒,可直接用于發酵罐?;钚蕴坑捎诰哂休^大的表面積(1,100米高的2/g 多孔結構) ,廣泛應用于水和廢水處理。此外,由于活性炭在不同的 ph 值下具有非極性特性,因此對醋酸、乳酸和丁酸等有機酸有特別的親和力。

    圖一。乳酸被活性炭、RLX425和AMB400吸收的接觸時間(0-24小時)

      溫度對活性炭進行吸附大量乳酸的影響

    溫度(30到80C)的影響顯示了模型發酵液中乳酸吸收的一個有趣的趨勢(圖2a)。當溫度從30C提高到80C時,活性炭的吸附能力分別降低了13%和50%。在本研究測試的吸附劑中,活性炭在不同溫度范圍內具有較大的操作靈活性,是乳酸回收最有效的吸附劑。乳酸吸附能力降低了約20%,高溫下乳酸吸附能力下降主要是由于吸附劑活性位點與吸附分子之間的相互作用較弱。從活性炭和胺基中提取的酸表現出放熱性,并隨著溫度的升高而降低,原因如下:(i)對吸附分子的吸附親和力降低,(ii)使平衡轉向液相,(3)作為一種反應促進解吸是放熱的特性。

    圖2。 (a)溫度(30-80 ℃)對4.5g/L乳酸在本體溶液中的吸附容量的影響(初始pH校正),10%(w/%)v在30-80 ℃ 的溫度范圍內,在4.5g/L乳酸濃度下,吸附劑劑量(b)的lnkl與1/T的關系曲線。

    乳酸在活性炭上的吸附前景

    活性炭顯示出高的乳酸去除效率,其適用于大多數發酵過程,以及回收的乳酸值。


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