從丁酸梭菌的1,3-丙二醇發(fā)酵液中分享提取1,3-丙二醇的新工藝研究.pdf

1、1，3-丙二醇是一種重要的化工原料，發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-丙二醇是一環(huán)境友好的生產(chǎn)方法，但由于發(fā)酵液成分復(fù)雜，導(dǎo)致下游分離成本較高。本論文的目的是利用陽離子樹脂從丁酸梭菌的1，3-丙二醇發(fā)酵液中吸附分離1，3-丙二醇，主要研究了1，3-丙二醇的吸附機(jī)理和“絮凝-活性炭除色-日離子樹脂動(dòng)態(tài)吸附/洗脫-減壓蒸餾”的1，3-丙二醇分離提取新工藝，主要結(jié)果如下:
　　(1)研究了12種樹脂對(duì)1，3-丙二醇的靜態(tài)吸附能力，發(fā)現(xiàn)001×7氫型樹脂

2、對(duì)1，3-丙二醇的吸附效果最好。研究了1，3-丙二醇在001×7氫型樹脂上的吸附平衡特性和熱力學(xué)特性。1，3-丙二醇的吸附遵循Langmuir吸附等溫模型;在熱力學(xué)方面，ΔG＜0，ΔH＞0，ΔS＞0，說明1，3-丙二醇的吸附為熵增的可自發(fā)進(jìn)行的吸熱過程;甘油比1，3-丙二醇更容易吸附到樹脂上，甘油吸附也遵循Langmuir吸附等溫模型。
　　(2)采用動(dòng)邊界模型描述1，3-丙二醇在001×7氫型樹脂上的吸附動(dòng)力學(xué)特性。1，3-丙二

3、醇的吸附主要受顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制，增加1，3-丙二醇濃度、減小樹脂粒徑及升高溫度均有利于吸附的進(jìn)行;1，3-丙二醇的反應(yīng)級(jí)數(shù)a為0.644，速率常數(shù)k0為3.11×10-3，表觀活化能Ea為11.5kJmol-1;甘油與1，3-丙二醇具有相似的吸附動(dòng)力學(xué)特征，但少量甘油的存在不會(huì)明顯影響樹脂對(duì)1，3-丙二醇的吸附效果。
　　(3)用殼聚糖對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行絮凝預(yù)處理，通過單因素及正交實(shí)驗(yàn)得到優(yōu)化的絮凝工藝:pH5.0、絮凝劑用量0.600g

4、L-1、攪拌速率200rmin-1、溫度25℃、攪拌時(shí)間20min;在優(yōu)化的工藝條件下，菌體去除率98.8％，蛋白質(zhì)去除率88.4％，1，3-丙二醇損失率僅1.09％;加入6.00％粗顆粒硅藻土可顯著提高過濾速率;加入2.00％活性炭進(jìn)行除色，除色率為91.9％。
　　(4)以經(jīng)預(yù)處理的發(fā)酵液為體系，考察1，3-丙二醇濃度、流速、溫度和樹脂堆積高度對(duì)1，3-丙二醇動(dòng)態(tài)吸附的影響。隨1，3-丙二醇濃度和流速的增大，達(dá)到樹脂吸附平衡飽

5、和點(diǎn)的時(shí)間縮短，吸附床傳質(zhì)區(qū)高度(MTZ)增大，樹脂吸附率（A）變小;1，3-丙二醇濃度和流速過低會(huì)使飽和點(diǎn)出現(xiàn)過晚，導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降;溫度對(duì)動(dòng)態(tài)吸附過程影響較小;樹脂吸附率隨床層堆積高度的增加而提高;Yoon-Nelson模型對(duì)各條件下的動(dòng)態(tài)吸附均能進(jìn)行較好的擬合。實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，當(dāng)1，3-丙二醇濃度為30.0gL-1、流速為1.00mLmin-1、床層堆積高度為30.0cm和溫度為298K時(shí)，吸附效果較好，吸附量為2.13g，樹脂對(duì)1，

6、3-丙二醇的吸附率為59.2％。
　　(5)以乙醇-水體系為洗脫劑，研究了不同洗脫條件對(duì)1，3-丙二醇和甘油分離效果的影響。乙醇濃度越高，流速越低，越有利于1，3-丙二醇的洗脫，洗脫量越大;當(dāng)用75％乙醇以1.00mLmin-1的流速進(jìn)行洗脫時(shí)，1，3-丙二醇的洗脫率達(dá)95.3％，同時(shí)1，3-丙二醇與甘油的洗脫曲線有明顯的分離，前54mL的洗脫液中只含1，3-丙二醇，含量為1.64g，占1，3-丙二醇總洗脫量的80.8％。對(duì)只含1