发酵过程与双极膜电渗析的集成操作——介绍一个分离与反应技术一体化的化学工程实验.pdfVIP

第3O卷 第 1期 大 学 化 学 Vo1．30No．1 2015年2月 UNIVERSITY CHEMISTRY Feb．2015 发酵过程与双极膜 电渗析的集成操作 介绍一个分离与反应技术一体化的化学工程实验 冯红艳 徐铜文 王晓林 杨伟华 (中国科学技术大学化学实验教学中心 安徽合肥 230026) 摘要 介绍一个分离与反应技术一体化的化学工程实验，实验中需进行发酵过程与双极膜电渗析过程 的集成操作，可使学生在了解分离与反应技术一体化基本理论的基础上，改变传统的化学工程反应观念．激发 对新型化学工程学科的学习兴趣。 关键词 双极膜电渗析 本科教学 集成实验 中图分类号 06—3：G64 IntegratedOperationProcessforFermentationand BipolarM embraneElectrodialysis FengHongyan XuTongwen WangXiaolin YangWeihua (ChemistryExperimentTeachingCenter，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hefei230026，Anhui，China) Abstract A chemicalen~neeringexperimentintegratingseparationandreactionwasintroduced，includingthe nitegratedoperationoffermentationandbipolarmembraneeleetrodialysis．Thisexperimentcanhelpthestudentsto learnthebasictheoryofseparationandreactionintegration，re·understandthetraditionalchemicalengineeringreac— tionconcept，andstimulatetheirinterestinlearningnew chemicalengineeringknowledge． KeyW ords Bipolarmembraneelectrodialysis；Undergraduateteaching；Intergatedexperiment 中国科学技术大学化学实验中心设有专门的综合应用实验室．鼓励实验师队伍中的教师在科研工 作的基础上，积极将科研成果转化到实验教学中。化工基础实验课程 内容建设也在这方面做了一些尝 试l1j。本文推荐一个分离与反应技术一体化的化学工程实验，实验 内容来源于在读博士生的科研工 作 。 传统的化工反应包括两步：一是反应物完全在反应器 中混合反应 ；二是利用传统单元操作分离产 物，分离费用占投资成本的一半以上。新型化工生产追求过程的集成性和高效性，尽可能减少原料或产 品的周转过程。因此发展了不少先进的分离技术和反应技术，如：酶膜反应器、分子蒸馏技术、分子印迹 技术、仿生催化技术、外场分离技术、动态反应操作技术、超临界流体反应 (分离)技术、双极膜电渗析技 术等。如果从过程的综合效应(如放大效应、能耗等)来看，双极膜电渗析技术l5是一种最简单的反应一 分离技术，是化学工程学科发展的新增长点 双极膜电渗析技术的应用领域涉及食品加工、化学品合成、医药生产和环境保护等方面，其中将生 物发酵过程和双极膜 电渗析集成是化学工程学科较为前沿的科研 内容。本文介绍的实验以乳酸的发酵 及产品分离为对象，涉及发酵过程和双极膜电渗析技术的集成操作，打造了一个反应与分离技术一体化 的化学工程实验。集成实验用到的关键的仪器设备为发酵罐和明道式电渗析膜堆．实验设备价值约7 万元。设备简单容易获得，易于在其他高校的实验室推广。集成实验的内容既可作为研究型的实验 内 容也可以作为单元操作内容用于本科实验教学。最佳实验条件下的一次集成操作实验的建议学时为 8 基金资助：安徽省重大教学改