1,3-丙二醇(PDO)是一种重要的化工原料,主要作为聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的单体。其生产方法有两类:化学合成法和微生物发酵法。微生物发酵法生产1,3-丙二醇具有利用可再生资源为原料、环境友好等优点,是当代工业研究的热点,前景广阔。 微生物发酵生产1,3-丙二醇的一大制约因素就是产品的提取难度大,成本高,工艺上还不够成熟。课题组一直致力于微生物发酵法生产1,3-丙二醇的工业性试验研究,已筛选出产1,3-丙二醇产率高的优良菌种——克雷伯氏肺炎杆菌,正被用于工业上生产1,3-丙二醇。实际的工业性试验过程中的后提取阶段出现了两大实际需要解决的难题:一是,克雷伯氏肺炎杆菌产1,3-丙二醇发酵液无法通过絮凝和直接过滤得到澄清,严重阻碍了后提取的进行;二是,1,3-丙二醇发酵液中含有大量的盐分,这些盐分的存在使得后继蒸馏精馏提取能耗增加、难度增大,而现行采用的电渗析脱盐速率慢、成本高、技术含量高且操作事故较频繁。 首先,研究采用加酸对该菌种产1,3-丙二醇发酵液进行澄清预处理——酸处理,结果表明:发酵液通过酸处理后可以顺利地经过滤进行澄清,而且发酵液还能自然沉降澄清。通过实验找到了酸处理*适操作条件,并将该条件应用到了实际的工业生产中取得了理想的效果。 其次,研究了新型技术暨高纯水设备用于1,3-丙二醇发酵液脱盐的新工艺。采取电再生法筛选出阳离子交换树脂001×7作为新工艺的脱盐树脂。并对001×7用于1,3-丙二醇发酵液脱盐条件进行了研究,表明该树脂脱盐效果好:脱盐耗时短,仅需6∽10min,比电渗析脱盐耗时大大缩短;1,3-丙二醇产品损失率小于4.0%,比电渗析脱盐产品损失降低了5.0%左右。 对失效001×7采用电再生的方法进行再生。研究了再生电压、淡室流速、初始淡室电导、浓室流速、初始浓室电导等条件对再生效果的影响,结果表明:使用高纯水设备在本试验设备条件下,再生电压80∽100v、淡室循环水流速8.83 cm/min、淡室电导200 us/cm、浓室流速20.1 cm/min及浓室电导400 us/cm时,再生率达57%,再生电流效率80%以上,再生耗时100∽200 min。 新脱盐工艺所用阳离子交换树脂脱盐迅速,同时可以得到高附加值的丁二酸、乙酸、乳酸等有机酸;电再生树脂耗时比电渗析脱盐耗时短,电再生阳离子交换树脂能得到一定浓度的碱,可以用于发酵过程调节发酵液pH。新脱盐工艺的能耗、产品损失率、经济成本等与电渗析脱盐相比都具备一定的优越性,可进一步将高纯水设备用于工业中试生产研究。