摘要：环己胺:分子量 ~99.2 g/mol。在酸性条件 (pH < pKa)下，环己胺质子化带正电 (C₆H₁₁NH₃⁺)，成为“大离子”。

1.0 分离原理与设计基础

分离体系: 氯化钠 (NaCl) + 环己胺 (C₆H₁₁NH₂) 的混合水溶液

分离目标: 实现环己胺的浓缩与纯化，并有效脱除氯化钠。

核心机理: 利用尺寸排阻 (Size Exclusion) 和道南效应 (Donnan Effect)。

环己胺: 分子量 ~99.2 g/mol。在酸性条件 (pH 下，环己胺质子化带正电 (C₆H₁₁NH₃⁺)，成为“大离子”。

氯化钠: 完全电离为 Na⁺ (23 g/mol) 和 Cl⁻ (35.5 g/mol)，为小离子。

纳滤膜: 选择截留分子量 (MWCO) 在 150-300 Da 之间的膜。该孔径足以允许Na⁺和Cl⁻自由通过，而能有效截留质子化的环己胺离子。

关键控制参数: pH值。必须将溶液pH调节至远低于环己胺pKa（~10.6）的条件，确保其完全质子化。

2.0 工艺流程详述

以下流程图展示了从进料液到最终获得纯化环己胺产品的全过程，核心在于pH调节与纳滤分离的配合。

flowchart TD subgraph ProcessFlow[工艺主流程] A[进料液
NaCl + 环己胺] --> B{pH调节池}; B -- 加酸
如HCl --> C[酸化至pH ~3-4
环己胺质子化为C6H11NH3+]; C --> D[NF进料泵]; D --> E[纳滤膜系统]; E -- 透析液Permeate
含NaCl, 少量酸 --> F[盐溶液废液]; E -- 浓缩液Retentate
含C6H11NH3+Cl⁻ --> G[浓缩液收集罐]; G --> H{碱化沉淀池}; H -- 加碱
如NaOH --> I[回调至pH >12]; I --> J[游离环己胺析出
与水相分离]; J --> K[油水分离器]; K -- 上层有机相 --> L[环己胺粗产品
去进一步精馏]; K -- 下层水相 --> M[含NaCl水相
可循环或排放]; end subgraph Recycling[优化与回收] M --> N[中和与处理]; F --> O[中和与处理
或回收盐]; end

流程分步详解:

进料液准备与pH调节 (A, B, C):

原始料液为含有氯化钠和环己胺的混合水溶液。

核心步骤: 向料液中缓慢加入无机酸（如盐酸HCl），强烈搅拌，将pH值精确调节至3-4。

化学反应: C₆H₁₁NH₂ + H⁺ → C₆H₁₁NH₃⁺。此步骤将中性的环己胺分子转化为带正电的离子，使其能被纳滤膜有效截留。

纳滤膜分离过程 (D, E, F, G):

酸化后的料液经进料泵送入纳滤膜系统。

操作模式: 采用透析过滤 (Diafiltration) 模式。即在浓缩的同时，不断向原料罐中加入纯水（或超滤水）以置换出体系中的盐分。

分离结果:

透析液 (Permeate): 主要成分为氯化钠 (Na⁺, Cl⁻)、水、以及少量的酸。该部分作为废液排出或进行后续处理。

浓缩液 (Retentate): 主要成分为质子化的环己胺阳离子 (C₆H₁₁NH₃⁺) 及其反离子Cl⁻，以及被浓缩的少量水。环己胺被高度浓缩和富集。

后处理与环己胺回收 (H, I, J, K, L, M):

核心步骤: 向纳滤浓缩液中加入强碱（如氢氧化钠NaOH），将pH值回调至12以上。

化学反应: C₆H₁₁NH₃⁺ + OH⁻ → C₆H₁₁NH₂ (疏水) + H₂O。此步骤将环己胺离子转化为中性分子，因其在水中的溶解度降低而析出。

相分离: 系统静置后分为两相。

有机相 (上层): 主要为回收的环己胺粗产品，可输送至精馏塔进行最终纯化。

水相 (下层): 主要为氯化钠水溶液，可部分回流至前端或经处理后排放。

3.0 关键设备与设计参数

4.0 技术优势与可行性分析

高效分离: 利用分子尺寸和电荷差异，实现近乎完全的盐胺分离，环己胺回收率可 >98%。

低能耗: 相比热法分离（如精馏），纳滤是常温膜过程，能耗显著降低。

环保: 避免了大量有机溶剂的使用，过程绿色。

可行性: 该工艺基于成熟的纳滤技术，在药物中间体纯化、染料脱盐等领域有广泛应用，技术风险低。

注意事项:

膜污染控制: 进料液需经过预过滤（如5μm精密过滤器），防止颗粒物划伤膜表面。

中试验证: 在实际工业化前，强烈建议进行小试/中试验证，以确定最佳操作pH、压力、透析体积等参数。

膜清洗: 需建立定期的CIP（在线清洗）程序，使用酸、碱清洗剂恢复膜通量。

此方案为从氯化钠溶液中高效、经济地回收环己胺提供了一条可靠的技术路径。

来源：道尔顿膜