一种除去右旋糖酐铁络合物水溶液中氯化钠的方法及装置

摘要

本发明涉及一种除去右旋糖酐铁络合物水溶液中氯化钠的方法及装置，其特征在于右旋糖酐铁由右旋糖酐与三氯化铁制备，采用电渗析膜将右旋糖酐铁中氯化钠的去除方法，即将含铁量≥40mg/ml、含氯化钠≥5.0％wt、粘度3.0mpa·s(20℃)的右旋糖酐铁络合物水溶液在10℃～90℃下通过电渗析技术，除去溶液中的氯化钠，与采用酒精沉淀法除去氯化钠的工艺方法相比，消除了因使用易燃易爆的酒精带来的安全生产隐患并降低生产成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种除去生产右旋糖酐铁络合物过程中的杂质的方法及装置，特别是除去右旋糖酐铁络合物水溶液中氯化钠的方法及装置。

背景技术

右旋糖酐铁是一种人和动物用补铁剂，通过口服或注射右旋糖酐铁可以治疗人或动物的缺铁性贫血。右旋糖酐铁是一种大分子络合物，由右旋糖酐(重均分子量20000左右)在碱性条件下降解，再经酸中和后与三氯化铁进行络合反应制得，在所制得的右旋糖酐铁络合物原液中含有大量的无机盐——氯化钠，其重量百分含量一般大于10％。右旋糖酐铁注射针剂要求右旋糖酐铁溶液氯化钠的重量百分浓度小于2％，因此溶液中过量的氯化钠必须除去，才能制得作为注射针剂原料的右旋糖酐铁溶液。中国专利CN1041762A和CN00130269.8报道了脱除右旋糖酐铁络合物水溶液中氯化钠的方法，用相当于制备好的含有氯化钠的右旋糖酐铁络合物溶液2～3倍体积的酒精进行沉淀分离，利用右旋糖酐铁不溶于酒精的特性，使得右旋糖酐铁从溶液中沉淀出来，而盐则留在含酒精的水溶液中，从而把盐除去。沉淀出来的右旋糖酐铁经烘干、粉碎后溶于蒸馏水，配制成右旋糖酐铁注射液，酒精水溶液经蒸馏回收酒精循环使用，含盐废液排放。

上述除盐方法工艺流程长，使用到有机沉淀剂酒精，酒精是易燃易爆的有机化合物，生产过程中存在安全隐患，同时在酒精回收过程中需要消耗大量的蒸汽，加上回收过程中酒精的损失，导致生产成本提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种除去右旋糖酐铁络合物水溶液中氯化钠的方法及装置，特别是克服现有技术酒精沉淀法的不足之处，采用电渗析将右旋糖酐铁络合物水溶液中氯化钠的去除方法及装置。本发明采用的电渗析方法参见王振堃编《离子交换膜-制备、性能及应用》化学工业出版社，北京，1986的原理和技术，(具体电渗析排列的原理示意图见附图1)。目前市场上有成套的电渗析设备可用于电渗析除盐，但由于本发明所涉及的右旋糖酐铁络合物水溶液是一种高固含量(≥40％wt)，高盐含量(≥5.0％wt)，较高粘度≥3.0mpa·s.20℃)的高分子水溶液并且溶液中含有带电胶体颗粒，通电后胶体微粒因除去电荷而发生团聚沉淀，同时由于溶液的粘度较大，极易导致电渗析设备循环回路堵塞和离子交换膜的电阻增大，使电渗析操作无法顺利进行。因此，直接采用市场上定型的电渗析装置用于高固含量、高含盐量和较高粘度的高分子水溶液的除盐未见有报道，而本发明解决了因物料粘度较大和电渗析过程中胶体微粒发生沉淀使电渗析操作无法进行的工艺问题。

本发明的除去右旋糖酐铁络合物水溶液中氯化钠的方法及装置，是将含铁量大于40mg/ml，含氯化钠大于5.0％wt的右旋糖酐铁络合液在10℃～90℃下通入由电极，阳离子膜及阴离子膜交替排列组成的电渗析器，通电后在电场的作用下氯化钠的Na⁺离子通过阳离子膜到达盐室，而Cl^-通过阴离子膜到达另一边的盐室，右旋糖酐铁络合物水溶液则留在原料室，以到达去除氯化钠的目的，将氯化钠浓度降低到1.0％wt以下，代替酒精沉淀法去除右旋糖酐铁络合物溶液中氯化钠的方法，消除生产过程中因使用易燃易爆酒精带来的安全生产隐患并降低生产成本。

以上所述的电渗析除去右旋糖酐铁络合物水溶液中氯化钠的方法，是将阴极液与阳极混合，共用一个循环贮液罐和循环泵，可以使电渗析工艺操作更加简便，并有利于对离子交换膜和电极的保护。

以上所述的电渗析除去右旋糖酐铁络合物水溶液中氯化钠的方法，右旋糖酐络合物由右旋糖酐与三氯化铁反应制得，右旋糖酐铁络合物铁溶液中总铁含量≥40mg/ml，氯化钠含量≥5.0％wt，溶液粘度≥3.0mpa·s(20℃)。

以上所述的电渗析除去右旋糖酐铁络合物水溶液中氯化钠的方法，操作温度10℃～90℃，较好为15℃～70℃，电流密度为5mA/cm2～60mA/cm2，较好为10mA/cm2～50mA/cm2，电渗析罐腔室内流体流速为1cm/s～10cm/s。

在本电渗析方法中使用的装置特点是具有大面积的正极(阳极(+))和负极(阴极(一))，正极和负极之间的空间由大量交替排列的阳离子交换膜和阴离子交换膜分隔成大量狭窄的室，这些室由这些膜相互分开，也被称为原料循环室和盐循环室。为了实施本发明，用待除盐的右旋糖酐铁络合物水溶液填充在稀盐循环室中，而在其他的浓盐循环室中填充电解质水溶液，通常是氯化钠，两个电极室中也填充含电解质的水溶液，通常是碱或无机盐；稀盐室、浓盐室以及电极室中的溶液在电渗析过程中分别用泵循环。

一般来说，可以将任何常用于电渗析方法的膜用于进行本发明，通常是将市售的阳离子交换膜和阴离子交换膜排列用于为本发明方法进行的电渗析中，阴极可以采用不锈钢和镍板，阳极可以采用镍板、石墨、钛钌或钛依钌电极。

在直流电场的作用下，以电位差为推动力，右旋糖酐铁络合物溶液中的阴离子透过阴离子膜向盐室迁移，阳离子透过阳离子交换膜向另一边盐室迁移，右旋糖酐铁络合物由于是非离子型的，不会透过离子膜发生迁移，通电一段时间后，随着右旋糖酐铁溶液中的无机阴、阳离子不断透过阴、阳离子膜向盐室迁移，右旋糖酐溶液中的氯化钠浓度不断下降，当溶液中的氯化钠浓度下降到一定值时，出料即得到氯化钠浓度能符合注射针剂要求的右旋糖酐铁注射液原料。

本发明还对电渗析工艺进行了改革，在通常的电渗析工艺操作中，阴极液和阳极液是分开分别循环的。在电渗析过程中，随着电极上电化学反应的进行，阴极上放出氢气并产生OH^-离子，阳极上放出氧气并产生H⁺离子，因此随着电渗析过程的进行，阴极液的碱浓度越来越大，阳极液中的酸浓度越来越大，酸和碱浓度较大时，会降低电极和离子膜的性能，同时阴极液中的碱浓度和阳极液中的酸浓度较大时，由于浓差极化，会产生渗透作用，使得OH^-向右旋糖酐铁溶液迁移，阳极液中的H⁺也会部分取代金属离子透过阳离子膜向盐室迁移，从而使得除盐的电流效率降低，因此在实际操作中要经常排放部分阴极液和阳极液，同时加入部分蒸馏水，以控制阴极室的碱浓度和阳极室的酸浓度在一定范围内，保证电渗析过程的顺利进行。其结果是随着电渗析的进行，排出大量的稀酸和稀碱溶液，这给后处理造成了一定的困难。

本发明的装置特点是在电渗析过程中将阴极液和阳极液进行混合即阴极液和阳极液共用一个循环贮液罐，共用一个循环泵(在电渗析的电压较低时并不会产生电流短路)，这样由阳极室产生的酸和阴极室产生的碱经中和后又经循环泵送回阴极室和阳极室，从而保持阳极液和阴极液的酸碱度基本上保持不变，阴极液和阳极液仅起到了离子迁移的作用，减少了极液的排放和处理，从而使得电渗析操作更加简便。

为了更好地实施本发明，操作参数应仔细控制，操作过程中控制的主要参数包括：电流密度、循环室内液体的流动速度和温度。电流密度增大有利于提高单位时间内离子迁移量，缩短电渗析操作时间，但电流密度的选择应考虑到离子交换膜的承受能力，同时电流密度过大会使热效应增加，增大换热器的负荷，一般电流密度应在5～60mA/cm²范围内为宜。各循环室液体循环量增大有利于增大循环液体在腔室内的流动速度，减少传质阻力及极化现象，因此腔室内液体流动速度一般为1～10cm/s。操作温度适当提高有利于加快离子迁移速度，使电渗析过程加快，但操作温度的选择还要考虑所使用离子交换膜的承受能力及换热器负荷，一般温度应在15～90℃之间。

与酒精沉淀除盐法相比，采用电渗析法除盐具有如下优点：

1、除盐过程不采用易燃易爆的酒精作沉淀剂，消除了生产过程中产生燃烧、爆炸的隐患。

2、操作在常温常压下进行，过程无相变，生产过程易于控制。

3、由于不采用酒精作沉淀剂，省去了酒精回收工段，降低了操作成本和能耗。

附图说明

图1是本发明的电渗析排列的原理示意图。

图1的部件序号：1、阳极  2、阴极  3、阳离子膜  4、阴离子膜  5、盐水循环贮罐  6、盐水流量计  7、盐水泵  8、原料循环贮罐  9、原料流量计  10、原料泵11、电极液循环贮罐  12、电极液流量计  13、电极液泵

阴极可以采用不锈钢和镍板，阳极可以采用镍板、石墨、钛钌或钛依钌电极。

从图中看到：阳极1和阴极2之间为阴极液和阳极液共用的一个循环贮液罐，由阳极室产生的酸和阴极室产生的碱经中和后经共用循环泵送回阴极室和阳极室，循环贮液罐由大量交替排列的阳离子交换膜3和阴离子交换膜4分隔成大量狭窄的室，组成原料循环室和盐循环室。原料循环室和原料循环贮罐8、原料流量计9和原料泵10组成原料循环系统；盐循环室和盐水循环贮罐5、盐水流量计6及盐水泵7组成盐水循环系统；循环贮液罐中的电极液和电极液循环贮罐11、电极液流量计12、电极液泵13组成电极液循环系统。

具体实施实例

下面按照图1示意装配的电渗析装置，说明本发明的实施例，但并不限于以下的实施例。

实施例1：

在原料循环贮罐、盐水循环贮罐、电极液循环贮罐中，分别加入含盐百分重量为15％(w/w，下同)含铁量50mg/mL的右旋糖酐铁络合物水溶液40升，0.5％氯化钠溶液，0.5％硫酸钠溶液，其中氯化钠溶液和硫酸钠溶液的量以能满足电渗析过程循环为宜。开动料液循环泵，待物料循环稳定后，施加直流电，至电流密度为50mA/cm²，维持电压不变，进行恒电压电渗析。在电渗析过程中不断加入蒸馏水，维持右旋糖酐铁溶液量始终为40升，在电渗析过程中，控制溶液温度15℃。随着电渗析过程的进行，当通电量达3298安培小时，停止电渗析，出料，得到氯化钠含量小于0.8％，铁含量大于50mg/mL的右旋糖酐铁溶液。

实施例2：

在原料循环贮罐，盐水循环贮罐，电极液循环贮罐中，分别加入含铁量≥50mg/mL，含盐量为15％的右旋糖酐铁溶液80kg，0.5％氯化钠溶液，0.5％硫酸钠溶液，其中氯化钠溶液和硫酸钠溶液的量以能满足电渗析过程循环为宜。开动料液循环泵，待物料循环稳定后，施加直流电，至电流密度为55mA/cm²，维持电压不变，进行恒电压电渗析并控制溶液温度55℃。随着电渗析过程的进行，电流不断下降，当通电量达5497安培小时，停止电渗析，出料，得到氯化钠含量小于1.0％，铁含量大于100mg/mL的右旋糖酐铁溶液45kg。

实施例3：

在原料循环贮罐，盐水循环贮罐，电极液循环贮罐中，分别加入含铁量≥50mg/mL，含盐量为15％的右旋糖酐铁溶液130kg，0.5％氯化钠溶液，0.5％硫酸钠溶液，其中氯化钠溶液和硫酸钠溶液的量以能满足电渗析过程循环为宜。开动料液循环泵，待物料循环稳定后，施加直流电，至电流密度为55mA/cm²，维持电压不变，进行恒电压电渗析并控制溶液温度不高于90℃。随着电渗析过程的进行，电流不断下降，当通电量达8932安培小时，停止电渗析，出料，得到氯化钠含量小于2.0％，铁含量大于140mg/mL的右旋糖酐铁溶液43kg。

实施例4-实施例9：

按照如上实例变化不同的条件得到的数据如下：

    温度℃电流密度mA/cm²  流体流速cm/s处理后氯化钠含量实施4    10    5    1    1.6％实施5    10    60    5    0.9％实施6    50    60    10    1.0％实施7    50    30    1    0.6％实施8    90    30    5    0.7％实施9    90    5    10    1.2％