專利名稱：采用復合絮凝法生產高純度吩嗪-1-羧酸的方法
技術領域：
本發明屬于生物農藥提取純化技術領域。具體地說，該發明涉及一種利用吩嗪-I-羧酸(PCA)堿溶酸沉的特性，采用加入復合絮凝劑去除有機大分子雜質，從而純化目標物的方法。
背景技術：
吩嗪類抗生素是近年來研究的熱點。吩嗪-I-羧酸(PCA)是一種具有廣譜抗真菌作用的微生物源抗生素，它從作物根際土壤的自生細菌中分離而成，可以抑制很多種能引起植物根腐、莖腐等病害的真菌病原體對農作物的破壞。田間試驗表明，其對小麥根腐病、水稻紋枯病和棉花枯黃萎病具有很強的防治效果。與化學農藥相比，PCA具有對動物毒性低、保護生態環境、殘留時間短等優點。PCA的廣譜抗菌性和安全環保性使得近年來國內外科學家投入大量精力進行研究，目前在吩嗪產品領域的研究報道很多，也成功上市了一些 藥劑，具有廣闊的市場前景和社會前景。PCA的廣譜抗菌性使其具有廣闊的市場潛力，因而近年來國內外在吩嗪產品領域的研究報道很多，也成功上市了一些藥劑。但多數研究主要集中在兩個方面，一是通過培養條件優化和遺傳改造來提高PCA發酵產量；二是繼續分離更多與植物生長密切相關的產生菌。市場前景的廣闊需要產品質量的提升，然而有關從發酵液中提取、分離和純化PCA的研究還非常有限。目前報道的提取發酵液中PCA代謝物的方法有氯仿抽提法、毛細管區帶電泳法等，這些方法步驟繁瑣，運行成本較高，不能滿足現代農業的技術要求。江南大學糧食發酵工藝與技術國家工程實驗室通過絮凝的方法，率先利用水法將發酵液中的PCA純度提升至65%以上，避免使用有機溶劑，大大降低了分離成本。然而，隨著市場的進一步開發，吩嗪類衍生物的新產品開發需要高純度PCA作為原料支持，另外，高品質的生物農藥也需要高純度的PCA進行配制。當前還沒有簡單快速地制備高純度PCA的方法，國內外常用的分離技術主要限制于實驗室，如TCL、HPLC等分離方法，這些方法耗時費力、成本較高且產量很小，不適用于工業生產。有些公司現用的提取技術是先將發酵液制成干粉，然后用氯仿或乙酸乙酯萃取蒸餾實現PCA的提取分離，但是由于涉及有機溶劑，工業生產時存在很大的安全隱患，另外，其產品純度只能達到8(Γ85%，仍不能滿足高品質農藥的純度需求和后續衍生品開發的需要。PCA是黃綠色針狀結晶，分子式為C13H8N2O2,分子量為224，熔點241 242°C ;溶于醇、醚、氯、仿、苯，微溶于水；在偏酸性及中性條件下穩定。PCA側鏈連接有一個羧基，其能在堿性環境中溶解，又能在酸性環境中沉淀，具有堿溶酸沉的特性。堿式氯化鋁絮凝劑在弱堿環境中具有很強的去除有機大分子的能力，通過改變膠體表面電荷，壓縮雙電層，使膠團變性沉淀而過濾去除發酵液中的雜質，然后在濾液中加酸使PCA沉淀析出，經脫水干燥后，就完成了 PCA的純化。該純化工藝具有分離成本低、簡單高效、安全環保的特點
發明內容
針對上述情況，本發明的目的是提供一種簡單高效純化吩嗪-I-羧酸的方法。通過研究不同絮凝劑與大分子有機雜質的反應機理，本發明進行了一系列實驗，找到了最適絮凝溫度、絮凝PH值和絮凝劑種類及配比等條件并進行了優化。利用吩嗪-I-羧酸堿溶酸沉的性質，去除雜質的同時不影響目標物的回收，絮凝劑與大分子有機物雜質結合析出后，通過加入一定量的硅藻土助濾劑，比較方便的將固相和液相分離，使吩嗪-I-羧酸得到純化。而后進行脫水、干燥，得到純化后的產品。本發明是通過下述技術方案實現的。采用絮凝法生產高純度吩嗪-I-羧酸的方法，使用堿式氯化鋁陽離子聚丙烯酰胺為7 10:1的復合絮凝劑。所述的采用絮凝法生產高純度吩嗪-I-羧酸的方法，具體包括以下步驟( I)原料預處理 按照原料與水的重量比1:1. 5^2. 5添加水，用高速攪拌器將膏狀的原料打碎，得到吩嗪-I-羧酸漿液，用膠體磨研磨漿液，使小顆粒粉碎，然后過160目篩。在濾液中加入自來水，將吩嗪-I-羧酸的濃度調節到I. 8^2. 5%(優選2. 0-2. 3%)；所述原料中干物質含量為18 22%，其中吩嗪-I-羧酸占干物質量的65 70% ；(2)初調 pH 值配制質量分數8 10%的NaOH溶液，緩慢加入到步驟(I)得到的漿液中，6(Tl00rpm攪拌，調節發酵液的PH值至8. (Γ8. 5 ；(3)堿溶反應加熱到溫度40 50°C, IOOrpm攪拌反應50 90min ；(4)絮凝加入以原料中雜質質量計5(Γ80%的復合絮凝劑，其中堿式氯化鋁與陽離子聚丙烯酰胺比例為7 10:1, IOOrpm攪拌5 IOmin ；(5)微調 pH 值絮凝后的發酵液pH值下降，用質量分數2 5%的NaOH溶液微調pH值至8. 0 8. 5，然后加入與絮凝劑等量的硅藻土，攪拌均勻；(6)過濾洗滌通過板框過濾機進行固液分離，初濾液回流，進行二次過濾，待濾餅形成，濾液澄清時，收集濾液；濾餅用O. 2^0. 5%氫氧化鈉溶液洗滌，用量為板框容積量的3飛倍；(7)濾液酸沉合并步驟(6)的全部濾液，緩慢加入f 3mol/L的鹽酸，調節pH值至3. (Γ4. 0，使吩嗪-I-羧酸沉淀析出；(8)脫水采用過濾脫水法將步驟(7)得到的吩嗪-I-羧酸懸濁液脫水，濾液棄用，固相保留并用水清洗，洗水量為板框容積量的3飛倍；然后用壓縮空氣吹至水分含量6(Γ70% ；(9)干燥步驟(8)得到的物料再通過真空干燥裝置烘干至水分含量3%以下，得到所述的高純度吩嗪-I-羧酸。所述步驟(I)中高速攪拌后漿液中顆粒直徑小于2000 μ m，膠體磨磨漿后顆粒度小于100 μ m。所述步驟(3)中堿溶反應后為棕紅色均相溶液,無顆粒。所述步驟(4)中堿式氯化鋁預先配制成8%的水溶液，陽離子聚丙烯酰胺預先配制成2%的水溶液。所述步驟(4)中堿式氯化鋁為食品級，有效成分含量99% ;陽離子聚丙烯酰胺的型號為F0-4440，分子量9X106 ;所述步驟(5)中硅藻土為300目食品級。所述步驟(6)中板框過濾濾布材質為滌綸，40(Γ600目，板框進料壓力 O. 3 O. 6MPa。所述步驟(8)中過濾介質為滌綸，60(Γ800目，板框進料壓力為O. 3^0. 6MPa。所述步驟(9)中，真空干燥裝置的干燥溫度為75°C，真空度為O. 02、. 05MPa，干燥時間3h。通過上述的方法，制得的吩嗪-I-羧酸顏色為黃色，其中雜質百分含量< 5%，吩嗪-I-羧酸回收率> 90%。本發明使用的原料中干物質含量為18 22%，其中吩嗪-I-羧酸占干物質量的65 70% ;其可以使任何現有技術的方法制的的產品，或者任何市售產品。為了充分說明本發明的技術方案，本發明選用的原料由東臺格萊爾生物制品有限公司提供，其生產方法是利用絮凝劑聚氯化鋁將發酵液中的絕大部分大分子雜質吸附去除，進而經過濾、酸沉、脫水得到的吩嗪-I-羧酸半成品。該半成品未經干燥，脫水后直接包裝并在低溫(4°C)保存，以防霉變，其原料中干物質含量為18 22%，其中吩嗪-I-羧酸占干物質量的65 70% ；與現有技術相比，本發明方法具有如下優點采用復合絮凝法去除有機雜質，利用目標產物堿溶酸沉的性質進行吩嗪-I-羧酸的分離，避免了使用有機溶劑，且產品純度可達到95%以上。原料中的雜質同吩嗪-I-羧酸類似，都具有堿溶酸沉的性質，這成為分離純化的難點。復合絮凝劑由堿式氯化鋁和陽離子聚丙烯酰胺按一定比例組成，其對不同雜質能夠選擇性的吸附作用，原料中的膠體物質通過無機高分子絮凝劑架橋、吸附、聯接作用形成絮凝體而產生沉淀，再通過固液分離得以去除。收集濾液和洗滌液，加入鹽酸使其沉淀析出；采用過濾或離心的方式，將酸沉得到的吩嗪-I-羧酸懸濁液脫水，液相棄用，固相保留并用自來水清洗，通過真空干燥裝置烘干至水分含量3%以下，便得到所述的吩嗪-I-羧酸純品。產品中吩嗪-I-羧酸含量彡95%，回收率彡90%。
具體實施例方式下面結合實施例，進一步闡述本發明(I)原料預處理按照原料與水的重量比1:1.51. 5添加自來水，用高速攪拌器將膏狀的原料打碎，得到吩嗪-I-羧酸漿液。用膠體磨研磨漿液，使小顆粒充分粉碎，然后經160目篩過濾，濾液加水，將吩嗪-I-羧酸的濃度調節到I. 8^2. 5% ；本發明使用的原料由東臺格萊爾生物制品有限公司提供，其生產方法是利用絮凝劑聚氯化鋁將發酵液中的絕大部分大分子雜質吸附去除，進而經過濾、酸沉、脫水得到的吩嗪-I-羧酸粗品。將半成品包裝并在低溫(4°c)保存，以防變質。干物質在原料中所占比例為20%，吩嗪-I-羧酸含量為干物質量的65%。
高速攪拌器為通常使用、目前市場上銷售的產品，轉速lOOOrpm。膠體磨的基本原理是流體或半流體物料通過高速相對連動的定齒與動齒之間，受到強大的剪切力、摩擦力及高頻振動等作用，物料被有效地分散、浮化、粉碎、均質。本發明使用的膠體磨是食品技術領域通常采用的、目前市場上銷售的產品。(2)初調 pH 值配制質量分數8 10%的NaOH溶液，緩慢加入到步驟(I)得到的漿液中，6(Tl00rpm攪拌，調節發酵液的PH值至8. (Γ8. 5 ；實驗表明吩嗪-I-羧酸具有堿溶酸沉的性質，常溫、pH值7. 75時其溶解度為90mg/ml，同時考慮絮凝過濾后漿液中的雜質去除率和吩嗪-I-羧酸的回收率，最佳pH值為8. (Γ8. 5。如果所述漿液的pH值小于8. O,則會造成絮凝后pH值下降嚴重導致吩嗪_1_羧酸酸沉析出，影響回收率；如果所述料液的PH值大于8. 5，則會造成蛋白等大分子在堿性環 境中水解，導致不能充分絮凝去除雜質，降低產品的純度。(3)堿溶反應將步驟(2)得到的漿液加熱到溫度4(T50°C，IOOrpm攪拌反應5(T90min ；加熱會使吩嗪-I-羧酸在堿溶液中的溶解度提高，增加吩嗪-I-羧酸的回收率。堿溶是使吩嗪-I-羧酸溶出，生成鈉鹽溶液，便于分離膠體顆粒和其他不溶性雜質。(4)絮凝在步驟(3)得到的發酵液中加入以雜質質量計5(Γ80%的復合絮凝劑(堿式氯化鋁陽離子聚丙烯酰胺為7 10:1)，兩種絮凝劑預先分別配制成8%和2%左右的水溶液，緩慢倒入發酵液中，IOOrpm攪拌5 IOmin ；本實驗所用的堿式氯化鋁絮凝劑由無錫博耐丹化工科技有限公司提供，食品級，有效成分99%;陽離子聚丙烯酰胺由泰興愛森絮凝劑公司提供，型號為F0-4440，分子量9Χ106。絮凝指使水或液體中懸浮微粒積聚變大，或形成絮團，從而加快離子的聚沉，達到固液分離的目的。一方面，有機物與吩嗪-I-羧酸性質類似，都具有堿溶酸沉的特性，這就需要選擇對有機物有選擇性吸附而對吩嗪-I-羧酸沒有作用或作用很小的絮凝劑；另一方面，膠體物質表面帶有負電荷，由于雙電層的存在，微粒呈擴散型分布，穩定地分散在體系中。由于絮凝劑所帶電荷的電負性與膠體物質相反，膠體表面的正電荷被中和，物理吸附力超過排斥力，從而引發膠體物質的凝聚。對于不易從水中分離的細小雜質，可通過絮凝使它們變為易于分離的較大絮體，從而從水中分離出來。(5)微調 pH 值絮凝后的發酵液pH值會下降，用配制的NaOH溶液微調pH值至8. 0 8. 5，然后加入與絮凝劑等量的硅藻土，攪拌均勻；堿式氯化鋁和陽離子聚丙烯酰胺絮凝劑表面帶正電荷，其溶液本身呈酸性，加入到漿液中后PH值會下降至7. O左右，在此情況下，部分吩嗪-I-羧酸會沉淀析出，包裹在絮體中，若此時過濾會影響吩嗪-1 -羧酸的回收率。微調絮凝體混合液的pH值時，所配NaOH溶液的濃度不能過高，一般2 5%為宜。膠體的穩定性與膠體表面電荷有密切關系，根據DLVO理論，正的合能會造成顆粒間相互排斥，而負的合能則造成顆粒相互吸引，導致體系不穩定。原料發酵液中加入絮凝劑正是克服了能壘而使膠體顆粒與絮凝劑架橋吸引，形成絮體而去除；如果此時加入濃度過大的NaOH溶液會使絮體局部堿度過高，造成絮凝劑與膠體顆粒已形成的架橋結構不穩定而斷開，降低產品的純度。(6)過濾洗滌把步驟(5 )得到的混合液通過板框壓濾機進行固液分離，初濾液進行二次過濾，待濾餅形成，濾液澄清時，收集濾液；過濾結束后，O. 2^0. 5%Na0H溶液洗滌濾餅，洗水量為板框容積量的3飛倍。板框壓濾是利用輸送泵的機械動力在管道和過濾機的腔室內形成高壓，濾布將固體物質阻攔而液體可通過的方式達到固液分離的目的。絮體混合液在濾布表面形成濾餅層，濾液穿過濾布并沿濾板溝槽流至板框邊角通道，集中排出。本發明中板框過濾濾布材質要求為滌綸，400 600目，板框進料壓力O. 3 O. 6MPa。
過濾完成后，還有15%左右的吩嗪-I-羧酸殘留在濾餅中，此時須用O. 2^0. 5%的NaOH溶液洗滌，洗水量為板框容積量的3飛倍。(7)濾液酸沉收集步驟(6)得到的濾液，緩慢加入f 3mol/L的鹽酸，調節pH值至3· (Γ4. 0，使吩嗪-I-羧酸沉淀析出；吩嗪-I-羧酸具有堿溶酸沉的性質，pH值3. O時其溶解度只有50 μ g/ml，而pH值2. 5時其溶解度為48 μ g/ml ;當溶液過酸(H+濃度> 5mol/L)時吩嗪-I-羧酸能夠重新溶解，證明這種物質能溶于強酸，這可能是因為氮原子為吸電子基，其在濃酸中與氯離子形成共價鍵，從而能夠溶解。本發明使用f3mol/L的鹽酸溶液，調酸時攪拌，避免局部過酸吩嗪-I-羧酸發生化學反應。⑶脫水采用過濾的方式將步驟(7)得到的吩嗪-I-羧酸懸濁液脫水，液相棄用，固相保留并用自來水清洗，洗水量為置換水量的3飛倍；所述的板框壓濾脫水是一種采用板框壓濾機脫水的方法，本發明使用的板框壓濾機是目前市場上銷售的各種板框壓濾機，例如杭州貝特過濾機有限公司商品名XAM1500-UBK型板框式壓濾機。由于懸濁液具有酸性且顆粒度較小,所用濾布為滌綸材質，600 目。(9)真空干燥步驟(8)得到的物料再通過真空干燥裝置烘干至水分含量3%以下，得到所述的高純度吩嗪-I-羧酸。真空干燥，又名解析干燥，是一種將物料置于負壓條件下，并適當通過加熱達到負壓狀態下的沸點或，者通過降溫使得物料凝固后通過溶點來干燥物料的干燥方式。物料內水分在負壓狀態下溶點沸點都隨著真空度的提高而降低，同時輔以真空泵間隙抽濕降低水汽含量，使得物料內的水獲得足夠的動能脫離物料表面。真空干燥由于處于低溫下使得在干燥過程容易高溫變質的物料更好的保持原有的特性。發明所述的真空干燥箱設定干燥溫度為75°C，真空度為O. 02 005MPa。在本發明中，吩嗪-I-羧酸提取率的計算方法如下
吩嗪-I-羧酸提取率(％)=分離提取得到的吩嗪-I-羧酸/原料中純吩嗪-I-羧酸 X 100%采用本發明的方法，吩嗪-I-羧酸提取率可以達到90%以上，純度可以達到95%以上，現有技術可以達到的吩嗪-I-羧酸提取純度是80%，因此本發明的大米淀粉提取率遠高于現有技術可以達到的大米淀粉提取率。另外，本發明的提取成本比有機溶劑萃取法低的多(約為萃取法的1/4)，該方法直接用發酵液進行分離，不僅省去了制成干粉的繁瑣步驟，而且該方法簡便快捷、不涉及有機溶劑、安全性大大提高。根據本發明方法分離得到的吩嗪-I-羧酸可用于不同濃度吩嗪-I-羧酸懸浮劑農藥的配制及其系列衍生物的制備，具有重要的應用價值和社會價值。實施例I本發明的采用絮凝法生產高純度吩嗪-I-羧酸的方法 (I)原料預處理稱取原料120kg (干物質在原料中所占比例為20%，吩嗪-I-羧酸含量為干物質量的65%)，先按照原料與水的重量比1:2. 5添加自來水，用高速攪拌器將膏狀的原料打碎，得到的吩嗪-I-羧酸漿液經輸送泵輸送至膠體磨，漿液研磨后過濾并加入自來水水，將吩嗪-I-羧酸的濃度調節到2. 0%。(2)初調 pH 值先稱取足夠量的食品級氫氧化鈉，將其配制成質量分數10%的溶液存儲于堿罐中。吩嗪-I-羧酸反應罐有效容積為I. 2m3，膠磨、調漿完成后，開啟進堿閥門進行堿液添加，堿液添加速度以剛好呈線型為最佳。觀察發酵罐中的PH值，升至8. 5時關閉進堿閥門，第一次添加完畢，計時攪拌lOmin，分別從罐上部和下部取樣閥同時取樣并分別測pH值，當上下PH值之差不超過O. I時表示攪拌均勻，然后根據上下料液平均pH值實際情況適當添加堿液。(3)堿溶反應將步驟(2)得到的衆液加熱到溫度45O, IOOrpm攪拌反應60min ；(4)絮凝將步驟(3)得到的漿液加入以原料中雜質質量計65% (即5. 5kg)堿式氯化鋁和以雜質量計7. 2% (即O. 61kg)的陽離子聚丙烯酰胺，絮凝劑預先配制成8%左右的水溶液并分別存儲于絮凝液罐中。攪拌槳速度60rpm，開啟進液閥門，緩慢將絮凝劑漿液加入發酵液中，衆液添加速度以剛好呈線型為最佳。添加完成后，60rpm繼續攪拌IOmin ;在攪拌槳的剪切力下絮體被破碎分散。(5)微調 pH 值絮凝后的發酵液pH值會下降，用配制的NaOH溶液微調pH值至8. 2 ;開啟進堿閥門進行堿液添加，堿液添加速度以剛好呈線型為最佳。氫氧化鈉溶液濃度為2%，加入與絮凝劑干物質等量的娃藻土，攪拌5min ；(6)過濾洗滌把步驟(5)得到的混合液通過濾布進行固液分離，絮體漿液經過板框過濾，由于開始過濾時未形成濾餅層，濾布空隙大，一些顆粒絮體不可避免的穿過濾布隨濾液流出，因此初濾液需返回調漿罐繼續過濾避免損失，待濾液澄清后方能關閉回流閥，開啟出水閥，將濾液收集至酸沉罐中。濾餅用O. 5%的堿水洗滌，洗滌水量約為100kg，濾餅用壓縮空氣吹干。(7)濾液酸沉收集步驟(6)得到的堿液，加鹽酸調節pH值。將食品級濃鹽酸配制成3mol/L的溶液存儲于酸罐中，開啟進酸閥門進行酸液添加，酸液添加速度以剛好呈線型為最佳。觀察調漿罐中的PH值，降至3. 7時關閉進酸閥門，第一次添加完畢，計時攪拌5min，分別從調漿罐上部和下部取樣閥同時取樣分別測PH值，當上下pH值誤差不超過O. I時表示攪拌均勻，若誤差超過此范圍則需要繼續攪拌Imin左右，直到上下料液pH值誤差在O. I內。最終罐中懸濁液的pH值為3. 85.(8)脫水采用過濾的方式，將步驟(7)得到的吩嗪-I-羧酸懸濁液脫水，液相棄用，固相保留并用自來水清洗，洗水量為100kg，選用600目滌綸濾布，過濾壓差O. 6MPa ；
(9)真空干燥步驟(7)得到的物料再通過真空干燥裝置烘干至水分含量3%以下，物料內水分在負壓狀態下溶點沸點都隨著真空度的提高而降低，同時輔以真空泵間隙抽濕降低水汽含量，使得物料內的水獲得足夠的動能脫離物料表面。真空干燥由于處于低溫下使得在干燥過程容易高溫變質的物料更好的保持原有的特性。發明所述的真空干燥箱設定干燥溫度為75°C，真空度為O. 02MPa，干燥時間3h。最終產品水分含量I. 2%，干物質量14. 7kg，吩嗪-I-羧酸純度96. 8%，回收率91. 5%。實施例2本發明的采用絮凝法生產高純度吩嗪-I-羧酸的方法(I)原料預處理稱取原料150kg，先加入450kg自來水，用高速攪拌器將膏狀的原料打碎，得到的吩嗪-I-羧酸漿液經輸送泵輸送至膠體磨，研磨后經160目篩過濾，加入自來水，將吩嗪-I-羧酸的濃度調節到I. 9%。⑵初調pH值先稱取足夠量的食品級氫氧化鈉，將其配制成質量分數8%的溶液存儲于堿罐中。吩嗪-I-羧酸堿溶罐有效容積為I. 2m3,膠磨、調衆完成后,開啟進堿閥門進行堿液添加，堿液添加速度以剛好呈線型為最佳。觀察發酵罐中的PH值，升至8. 2時關閉進堿閥門，第一次添加完畢，計時攪拌5min，分別從罐上部和下部取樣閥同時取樣并分別測pH值，當上下pH值之差不超過O. I時表示攪拌均勻，然后根據上下料液平均pH值實際情況適當添加堿液。(3)堿溶反應將步驟(2)得到的衆液加熱到溫度40 OAOrpm攪拌反應90min ；(4)絮凝將步驟(3)得到的漿液加入以原料中雜質質量計70% (即7. 2kg)堿式氯化鋁和以雜質量計7. 2% (即O. 75kg)的陽離子聚丙烯酰胺，絮凝劑預先配制成8%左右的水溶液并分別存儲于絮凝液罐中。攪拌槳速度60rpm，開啟進液閥門，緩慢將絮凝劑漿液加入發酵液中，衆液添加速度以剛好呈線型為最佳。添加完成后，80rpm繼續攪拌IOmin ;在攪拌槳的剪切力下絮體被破碎分散。(5)微調 pH 值
絮凝后的發酵液pH值會下降，用配制的NaOH溶液微調pH值至8. 5 ;開啟進堿閥門進行堿液添加，堿液添加速度以剛好呈線型為最佳。氫氧化鈉溶液濃度為5%，加入與絮凝劑干物質等量的娃藻土，攪拌IOmin ；(6)過濾洗滌把步驟(5)得到的混合液通過濾布進行固液分離，絮體漿液經過板框過濾，由于開始過濾時未形成濾餅層，濾布空隙大，一些顆粒絮體不可避免的穿過濾布隨濾液流出，因此初濾液需返回調漿罐繼續過濾避免損失，待濾液澄清后方能關閉回流閥，開啟出水閥，將濾液收集至酸沉罐中。濾餅用O. 2%的堿水洗滌，洗滌水量約為120kg，濾餅用壓縮空氣吹干。(7)濾液酸沉收集步驟(6)得到的堿液，加鹽酸調節pH值。將食品級濃鹽酸配制成2mol/L的溶液存儲于酸罐中，開啟進酸閥門進行酸液添加，酸液添加速度以剛好呈線型為最佳。觀察調漿罐中的PH值，降至3. 7時關閉進酸閥門，第一次添加完畢，計時攪拌5min，分別從調漿 罐上部和下部取樣閥同時取樣分別測PH值，當上下pH值誤差不超過O. I時表示攪拌均勻，若誤差超過此范圍則需要繼續攪拌Imin左右，直到上下料液pH值誤差在O. I內。最終罐中懸濁液的pH值為3. 38.(8)脫水采用過濾的方式，將步驟(7)得到的吩嗪-I-羧酸懸濁液脫水，液相棄用，固相保留并用自來水清洗，洗水量為150kg，選用600目滌綸濾布，過濾壓差O. 6MPa ；(9)真空干燥步驟(7)得到的物料再通過真空干燥裝置烘干至水分含量3%以下，物料內水分在負壓狀態下溶點沸點都隨著真空度的提高而降低，同時輔以真空泵間隙抽濕降低水汽含量，使得物料內的水獲得足夠的動能脫離物料表面。真空干燥由于處于低溫下使得在干燥過程容易高溫變質的物料更好的保持原有的特性。發明所述的真空干燥箱設定干燥溫度為75°C，真空度為O. 02MPa，干燥時間3h。最終產品水分含量1.6%，干物質量19. 0kg，吩嗪-I-羧酸純度95. 4%，回收率93. 1%。實施例3本發明的采用絮凝法生產高純度吩嗪-I-羧酸的方法(I)原料預處理稱取原料150kg，先加入300kg自來水，用高速攪拌器將膏狀的原料打碎，得到的吩嗪-I-羧酸漿液經輸送泵輸送至膠體磨，研磨后過濾，加入300kg水，將吩嗪-I-羧酸的濃度調節到I. 8%。(2)初調 pH 值先稱取足夠量的食品級氫氧化鈉，將其配制成質量分數10%的溶液存儲于堿罐中。吩嗪-I-羧酸堿溶罐有效容積為I. 2m3,膠磨、調衆完成后,開啟進堿閥門進行堿液添加，堿液添加速度以剛好呈線型為最佳。添加完畢后，計時攪拌lOmin，分別從罐上部和下部取樣閥同時取樣并分別測PH值，當上下pH值之差不超過O. I時表示攪拌均勻。(3)堿溶反應將步驟(2)得到的衆液加熱到溫度35°C,60rpm攪拌反應50min ；(4)絮凝
將步驟(3)得到的漿液加入以原料中雜質質量計65% (即6. 8kg)堿式氯化鋁和以雜質量計7. 8% (即O. 80kg)的陽離子聚丙烯酰胺，絮凝劑預先配制成8%左右的水溶液并分別存儲于絮凝液罐中。攪拌槳速度60rpm，開啟進液閥門，緩慢將絮凝劑漿液加入發酵液中，衆液添加速度以剛好呈線型為最佳。添加完成后，60rpm繼續攪拌IOmin ;在攪拌槳的剪切力下絮體被破碎分散。(5)微調 pH 值絮凝后的發酵液pH值會下降，用配制的NaOH溶液微調pH值至8. 5 ;開啟進堿閥門進行堿液添加，堿液添加速度以剛好呈線型為最佳。氫氧化鈉溶液濃度為2%，加入與絮凝劑干物質等量的娃藻土，攪拌5min ；(6)過濾洗滌把步驟(5)得到的混合液通過濾布進行固液分離，絮體漿液經過板框過濾，由于開 始過濾時未形成濾餅層，濾布空隙大，一些顆粒絮體不可避免的穿過濾布隨濾液流出，因此初濾液需返回調漿罐繼續過濾避免損失，待濾液澄清后方能關閉回流閥，開啟出水閥，將濾液收集至酸沉罐中。濾餅用O. 4%的堿水洗滌，洗滌水量約為150kg，濾餅用壓縮空氣吹干。(7)濾液酸沉收集步驟(6)得到的堿液，加鹽酸調節pH值。將食品級濃鹽酸配制成I. 5mol/L的溶液存儲于酸罐中，開啟進酸閥門進行酸液添加，酸液添加速度以剛好呈線型為最佳。添加完畢，計時攪拌lOmin，分別從調漿罐上部和下部取樣閥同時取樣分別測pH值，當上下pH值誤差不超過O. I時表示攪拌均勻，若誤差超過此范圍則需要繼續攪拌Imin左右，直到上下料液PH值誤差在O. I內。最終罐中懸濁液的pH值為3. 18.(8)脫水采用過濾的方式，將步驟(7)得到的吩嗪-I-羧酸懸濁液脫水，液相棄用，固相保留并用自來水清洗，洗水量為150kg，選用600目滌綸濾布，過濾壓差O. 6MPa ；(9)真空干燥步驟(7)得到的物料再通過真空干燥裝置烘干至水分含量3%以下，物料內水分在負壓狀態下溶點沸點都隨著真空度的提高而降低，同時輔以真空泵間隙抽濕降低水汽含量，使得物料內的水獲得足夠的動能脫離物料表面。真空干燥由于處于低溫下使得在干燥過程容易高溫變質的物料更好的保持原有的特性。發明所述的真空干燥箱設定干燥溫度為75°C，真空度為O. 04MPa，干燥時間2. 5h。最終產品水分含量I. 5%，干物質量18. 5kg，吩嗪-I-羧酸純度97. 3%，回收率92. 4%。
權利要求
1.采用絮凝法生產高純度吩嗪-I-羧酸的方法，其特征在干，使用堿式氯 化鋁陽離子聚丙烯酰胺為7 10:1 (w/w)的復合絮凝劑。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，具體包括以下步驟 (1)原料預處理 按照原料與水的質量比1:1.52. 5添加自來水，用高速攪拌器將膏狀的原料打碎，得到吩嗪-I-羧酸漿液，用膠體磨研磨后經160目篩分機，將大顆粒雜質截留，在料漿中加入自來水，將吩嗪-I-羧酸的濃度調節到I. 8^2. 5%(優選2. 0-2. 3%)； 所述原料中干物質含量為18 22%，其中吩嗪-I-羧酸占干物質量的65 70% ； (2)初調pH值 配制質量分數8 10%的NaOH溶液，緩慢加入到步驟(I)得到的漿液中，6(Tl00rpm攪拌，調節發酵液的PH值至8. (Γ8. 5 ； (3)堿溶反應 加熱到溫度4(T50°C，IOOrpm攪拌反應5(T90min ； (4)絮凝 加入以原料中雜質質量計5(Γ80%的復合絮凝劑，其中堿式氯化鋁與陽離子聚丙烯酰胺比例為7 10:1，IOOrpm攪拌5 IOmin ； (5)微調pH值 絮凝后的發酵液PH值下降，用質量分數2 5%的NaOH溶液微調pH值至8. (Γ8. 5，然后加入與絮凝劑等量的硅藻土，攪拌均勻； (6)過濾洗滌 通過板框過濾機進行固液分離，初濾液回流，進行二次過濾，待濾餅形成，濾液澄清吋，收集濾液；濾餅用O. 2^0. 5%氫氧化鈉溶液洗滌，用量為板框容積量的3飛倍； (7)濾液酸沉 合并步驟(6)的全部濾液，緩慢加入l 3mol/L的鹽酸,調節pH值至3. (Γ4. O,使吩嗪-I-羧酸沉淀析出； (8)脫水 采用過濾脫水法將步驟(7)得到的吩嗪-I-羧酸懸濁液脫水，濾液棄用，固相保留并用水清洗，洗水量為板框容積量的3飛倍；然后用壓縮空氣吹至水分含量6(Γ70% ； (9)干燥 步驟(8)得到的物料再通過真空干燥裝置烘干至水分含量3%以下，得到所述的高純度吩嗪-I-羧酸。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(I)中高速攪拌后漿液中顆粒直徑小于2000 μ m,膠體磨磨楽:后顆粒度小于100 μ m。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中堿溶反應后為棕紅色均相溶液，無顆粒。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中堿式氯化鋁預先配制成8%的水溶液，陽離子聚丙烯酰胺預先配制成2%的水溶液。
6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中堿式氯化鋁為食品級，有效成分含量99%;陽離子聚丙烯酰胺的型號為F0-4440，分子量9X IO6;所述步驟(5)中硅藻土為300目食品級硅藻土。
7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(6)中板框過濾濾布材質為滌綸，400^600目，板框進料壓カO. 3 0· 6MPa。
8.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(8)中過濾介質為滌綸，60(Γ800目，板框進料壓カ為O. 3^0. 6MPa。
9.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(9)中，真空干燥裝置的干燥溫度為75°C，真空度為O. 02 O. 05MPa，干燥時間3h。
10.根據權利要求I、之任一項所述的方法，其特征在于，制得的吩嗪-I-羧酸顏色為黃色，其中雜質百分含量< 5%，吩嗪-I-羧酸回收率> 90%。
全文摘要
本發明涉及一種利用吩嗪-1-羧酸(Phenazine-1-carboxylic acid，PCA)堿溶酸沉的性質，采用復合絮凝劑去除半成品中的有機物雜質，進而純化PCA的方法。所述方法包括原料預處理、初調pH值、堿溶反應、絮凝、微調pH值、過濾、加酸等電、脫水和干燥等步驟；最終產品為高純度PCA，干基含量≥95%，回收率≥90%。該產品可用于不同濃度PCA懸浮劑生物農藥的配制，以及系列衍生物的進一步制備，具有重要的社會意義和應用價值。
文檔編號C07D241/46GK102838552SQ201210357030
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者于秋生, 陳正行, 馮偉, 張壘賓 申請人:江南大學