吸附法提高1，3—丙二醇純度的研究

劉賓　訾剛

摘要：1，3-丙二醇（英文名1，3-propanediol）是一種重要的化工原料，可作為有機(jī)溶劑應(yīng)用于油墨、印染、涂料、潤滑劑、抗凍劑等行業(yè)，還可用作藥物合成中間體。其最主要的用途是作為聚合物單體合成性能優(yōu)異的高分子材料。目前，1，3-丙二醇的生產(chǎn)方法主要有化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法兩種。化學(xué)合成法主要為環(huán)氧乙烷經(jīng)氫甲?；偌託浞ǎ‥O法）和丙烯醛水合法（Acrolein法）?；瘜W(xué)合成法的缺點(diǎn)是成本高、副產(chǎn)物多、選擇性差、操作條件需高溫高壓、所利用的化學(xué)原料均為不可再生的石油或煤炭資源，且環(huán)氧乙烷和丙烯醛均屬易燃易爆的危險品。生物發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-丙二醇是近些年來國內(nèi)外研究的重點(diǎn)，而且生物發(fā)酵法因其選擇性高、操作條件溫和、原料是可再生的農(nóng)產(chǎn)品——淀粉或植物油料等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到了世界各國科學(xué)家的特別重視。在發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-丙二醇的提取過程中，最終分離提純的方法多為精餾操作。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，精餾后的成品時常出現(xiàn)純度不高且產(chǎn)品帶有有顏色和氣味的現(xiàn)象，經(jīng)對該產(chǎn)品進(jìn)行多次精餾提純，產(chǎn)品質(zhì)量有所改善，但因能耗過高，導(dǎo)致產(chǎn)品成本很高。摸索工藝簡單、成本較低的二次提純方法--吸附法是本研究重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：1，3-丙二醇；活性炭、大孔徑吸附樹脂、活性白土；吸附

本次研究分別使用活性炭、大孔徑吸附樹脂、活性白土對純度不是很高的1，3-丙二醇成品用物理吸附法進(jìn)行二次吸附提純，得到了理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器：活性炭、大孔徑吸附樹脂、活性白土、無水乙醇、純水、布式漏斗、真空泵、抽濾瓶濾紙、氣相色譜儀、水分測定儀、電熱鼓風(fēng)烘箱、5L試劑瓶、電磁攪拌器。

1.2 實(shí)驗(yàn)料液：用耐高滲酵母轉(zhuǎn)化葡萄糖為甘油和后用克雷伯氏肺炎桿菌轉(zhuǎn)化甘油為1，3-丙二醇的二步藕連發(fā)酵工藝生產(chǎn)的1，3-丙二醇，以精餾的方式提純后的1，3-丙二醇半成品（具有淡黃色和焦糊氣味）。氣相測定含量為97.6%。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 吸附劑預(yù)處理：將吸附劑分別用乙醇和蒸餾水洗滌數(shù)次，保證吸附劑中沒有水溶性和醇溶性雜質(zhì)。將吸附劑用烘箱烘干，除掉吸附劑中的清洗溶劑。

2.2吸附：將吸附劑和1，3-丙二醇成品以一定的比例混合，攪拌一定時間后使用抽濾裝置進(jìn)行過濾。用氣相色譜儀測定過濾后的料液的含量。

2.3 吸附劑再生：活性炭可使用高溫法再生；大孔徑吸附樹脂使用丙酮洗脫再生。

2.4 實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品回收率的測定方法：

產(chǎn)品收率采用島津氣相色譜GC-14B測定，色譜柱為Stabilwax

-DA毛細(xì)管柱，檢測器為氫火焰離子化檢測器，色譜條件為程序升溫，進(jìn)樣口溫度250攝氏度、檢測器溫度270攝氏度，定量方法為內(nèi)標(biāo)法。

3 分析與討論

3.1 吸附劑1為活性炭 料液用量為500ml/杯，吸附劑的用量分別為1%、2%、3%、4%、5%。結(jié)果表明使用活性炭對提高1，3-丙二醇的純度有一定作用，當(dāng)活性炭用量提高到4%時，1，3-丙二醇的純度可以達(dá)到99%以上，再增加活性炭用量對1，3-丙二醇純度的提高無明顯作用；使用活性炭具有脫色作用，對氣味無明顯作用，回收率為99.5%。

3.2 吸附劑2為活性白土 料液用量為500ml/杯，吸附劑的用量分別為1%、2%、3%、4%、5%。結(jié)果表明活性白土在實(shí)驗(yàn)中對1，3-丙二醇純度的提高作用不明顯，對顏色及氣味的作用也不明顯，回收率為99%。

3.3 吸附劑3為大孔徑樹脂 料液用量為500ml/杯，吸附劑的用量分別為1%、2%、3%、4%、5%。結(jié)果表明離子交換樹脂對1，3-丙二醇純度的提高效果明顯；對顏色及氣味具有明顯的脫除效果，回收率為99.5%。

下面的三組數(shù)據(jù)圖是經(jīng)過試驗(yàn)所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖，橫軸分別為活性炭、活性白土和樹脂的使用百分比含量?？v軸是使用氣象色譜測得的1，3-丙二醇含量。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過對三種常見吸附劑的吸附實(shí)驗(yàn)效果說明，選擇合適的吸附劑，確實(shí)可將發(fā)酵法生產(chǎn)的1，3-丙二醇產(chǎn)品中的雜質(zhì)有效地大量吸附下來。其中大孔徑離子交換樹脂對1，3-丙二醇純度的提高效果非常明顯，樹脂用量在4%左右，可使1，3-丙二醇純度達(dá)到99.9%以上，且氣味和色澤有了明顯改善，幾乎達(dá)到無色無味程度。用該方法對1，3-丙二醇產(chǎn)品進(jìn)行二次精制處理，工藝簡單，成本低廉。

5 結(jié)束語

盡管本方法對利用克雷伯氏肺炎桿菌發(fā)酵生產(chǎn)的1，3-丙二醇的精制有一定的經(jīng)濟(jì)意義，但使用樹脂吸附過程中會用到較大量的丙酮等有機(jī)溶劑及酸堿再生液，導(dǎo)致污水處理成為一個較重的負(fù)擔(dān)，需進(jìn)一步研究解決后序問題，進(jìn)一步降低產(chǎn)品成本。