逐加清洗方法對膜清洗效果的影響

摘要：以污染的B+G兩組DK8040C納濾膜作為研究對象，使用液體清洗劑“力輝”以及克林山尼公司提供的逐加清洗方法對膜進(jìn)行清洗，并用清洗后的濾膜對7-ACA進(jìn)行濃縮，通過產(chǎn)品的濃縮倍數(shù)以及膜通量考察“力輝”清洗劑及上海克林尼化工有限公司清洗方案的效果。結(jié)果表明和以前的方案相比，該方案清洗效果好一些，在生產(chǎn)過程中膜通量保持較為穩(wěn)定，液體“力輝”清洗劑的操作性更簡便，對膜的損傷性小。

關(guān)鍵詞：7-ACA;濃縮;膜清洗;膜通量;

引言

7-氨基頭孢烷酸（簡稱7-ACA）作為頭孢類抗生素母核，是制備頭孢菌素的關(guān)鍵性中間體，已成為當(dāng)今國際抗生素市場的主角[1]。目前國內(nèi)外較多的使用酶法生產(chǎn)工藝進(jìn)行制備[2]，且為了獲得高質(zhì)量高純度的7-ACA，在其工藝中通常采用納濾技術(shù)對其進(jìn)行濃縮。然而，在該過程中，母液中殘留的酶等蛋白質(zhì)分子會污染納濾膜，致使膜通量下降，影響處理過程的正常進(jìn)行[3]。

朱安娜[4]等人對納濾過程中膜污染問題進(jìn)行總結(jié)，并指出化學(xué)清洗是減少污染的一個重要方式，化學(xué)試劑的濃度和清洗時間是清洗中控制的重要指標(biāo)。納濾裝置常用的清洗劑主要有酸性清洗劑和堿性清洗劑。酸性清洗劑主要用于清除包括鐵污染在內(nèi)的無機(jī)污染物，而堿性清洗劑用于清洗包括微生物在內(nèi)的有機(jī)污染物[5]。陳遠(yuǎn)超[6]利用pH 2-3檸檬酸水溶液和pH 9-10的NaOH溶液對過濾氨噻肟酸的納濾膜進(jìn)行清洗，膜通量恢復(fù)率可達(dá)80%。王健行[7]采用酸（HCl，pH 2.5）、堿（0.1wt%NaOH+0.03wt%SDS，pH 10.5）共同清洗處理抗生素制藥廢水的納濾膜，指出污染類型主要為有機(jī)物污染，且使用該方法可對膜通量有明顯改善。

目前，市場上流通的膜清洗劑種類較多，清洗方法也不盡相同，清洗方式的選擇對膜通量有著較大的影響。本研究首先利用液體“力輝”清洗劑按照克林山尼方案對B+G兩組DK8040C納濾膜進(jìn)行清洗，利用清洗后的濾膜對7-氨基頭孢烷酸（7-ACA）產(chǎn)品進(jìn)行過濾，通過產(chǎn)品的濃縮倍數(shù)以及膜通量考察上海克林尼化工有限公司清洗劑及清洗方案的效果。

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1原料與試劑

7-氨基頭孢烷酸（7-ACA），客戶提供;液體清洗劑“力輝”，上海柯靈展新化工有限公司;粉狀清洗劑，客戶提供。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備

201車間的B+G組納濾膜DK8040C（截留分子量150～300道爾頓，硫酸鎂的截留率為98%，膜面積32.52平方米），美國GE公司;膜分離設(shè)備，客戶公司自備。

1.3實(shí)驗(yàn)方法及步驟

1.預(yù)沖水。頂水回收完畢后，往CIP罐補(bǔ)水，預(yù)沖水沖洗至電導(dǎo)率在300us/cm以下，并且測得循環(huán)液體的PH值為中性后，升溫。

2.堿洗。預(yù)沖水結(jié)束后，在常溫下先緩慢地往CIP罐內(nèi)添加“力輝”3升，循環(huán)約5分鐘，待電導(dǎo)率穩(wěn)定、清洗劑混合均勻后，接著緩慢地往CIP罐內(nèi)添加“力輝”2升，同樣繼續(xù)循環(huán)約5分鐘，待電導(dǎo)率穩(wěn)定、清洗劑混合均勻后，再緩慢地往CIP罐內(nèi)添加“力輝”2升，整個過程一共添加“力輝”7升。當(dāng)升溫達(dá)到38℃時，繼續(xù)循環(huán)20分鐘。

3.清洗結(jié)束。將堿液排掉，并沖水至沖出水電導(dǎo)率低于300us/cm以下，且PH值為中性時，清洗結(jié)束。

4.過濾。選取B+G兩組濾膜，兩組濾膜均分別用上海克林山尼提出的上述方案與原工廠方案進(jìn)行清洗，然后對產(chǎn)品7-ACA進(jìn)行過濾。膜清洗條件為：最大操作壓力是600 psig，最高溫度50°C，清洗時的pH范圍是7～11.5，標(biāo)準(zhǔn)水通量30.24噸/天。對比兩方案在相同或相近的濃縮倍數(shù)時膜的通量。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel 2007軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與討論

由于生產(chǎn)過程中，壓力、泵的頻率、料液的濃度和濃縮倍數(shù)等參數(shù)都是在調(diào)整和變化中，給清洗實(shí)驗(yàn)的對比造成一定的難度;濃縮倍數(shù)的調(diào)整主要是根據(jù)生產(chǎn)需要結(jié)合料液的濃度對壓力、泵的頻率等進(jìn)行調(diào)整的，所以下表格主要是根據(jù)兩清洗方案在濃縮倍數(shù)相同或相近時的大致通量和區(qū)間內(nèi)的平均通量進(jìn)行對比，詳情見表1。

通過上述表格得知，目前在使用克林山尼公司的清洗方案時，清洗效果不比原方案差，而且通過對通量的對比，發(fā)現(xiàn)清洗效果更好好一些，且在生產(chǎn)過程中通量保持較為穩(wěn)定。

在清洗過程中總結(jié)了液體“力輝”產(chǎn)品與原來使用的粉狀清洗劑的區(qū)別，詳情見表2。

從該表中可看出，相比較粉末清洗劑，液體“力輝”水溶性較好，操作簡便，對膜系統(tǒng)的傷害較小，且對人體健康的危害性也小。

3.結(jié)論

和原方案相比，使用液體狀“力輝”清洗劑并結(jié)合克林山尼提出的逐加法清洗方案對DK8040C納濾膜進(jìn)行清洗可有效的增加膜通量，并且使生產(chǎn)過程中膜通量保持穩(wěn)定狀態(tài)。“力輝”清洗劑在實(shí)際生產(chǎn)中添加操作簡單，可操作性強(qiáng)，且對膜的損傷較小。

參考文獻(xiàn)：

[1]王立新.7-ADCA、7-ACA、6-AP三大抗生素母核市場分析.醫(yī)藥中間體及其化工原料[J].2004，4：18-20.

[2]譚強(qiáng)，鄧超澄，韋海宏，魏東芝.7-氨基頭孢烷酸的制備工藝研究進(jìn)展.現(xiàn)代化工[J].2012，32（4）：15-19.

[3]劉昌勝.鄔行彥，潘德維等.膜的污染及其清洗. 膜科學(xué)與技術(shù)[J].1996，16（2）：25～3.

[4]朱安娜，祝萬鵬，張玉春.納濾過程的污染問題及納濾膜性能的影響因素.膜科學(xué)與技術(shù)[J]. 2003，23（1）：43-48.

[5]榮玥，田銀香，張培.納濾膜及其清洗技術(shù).清洗世界[J].2013，29（8）：29-32.

[6]陳遠(yuǎn)超.納濾技術(shù)處理氨噻肟酸水解母液的研究[D]：[碩士學(xué)位論文].北京：北京化工大學(xué)2012.

[7]王健行.納濾膜技術(shù)在抗生素制藥廢水深度處理中的應(yīng)用研究[D]：[碩士學(xué)位論文].北京：中國科學(xué)院大學(xué)，2014.