1,3-丙二醇发酵液离子交换耦联电渗析脱盐的中试研究

对1,3-丙二醇发酵液离子交换耦联电渗析脱盐工艺进行了初步研究,在发酵液小试脱盐研究的基础上,主要研究了电渗析脱盐实验、离子交换树脂的选型和离子交换耦联电渗析工艺。结果表明,单独采用电渗析脱盐1,3-丙二醇损失率为11.41%;通过比较多种阴阳离子交换树脂的pH、电导率以及处理能力,确定耦联中试实验采用树脂LSI296和LSI010;采用离子交换耦联电渗析两步脱盐,效率提高到96.2%,损失率降低到5.88%。     

离子交换树脂在1,3-丙二醇生产中的应用

通过静态吸附和动态脱盐实验,研究了离子交换树脂在1,3-丙二醇脱盐中的应用情况。通过静态吸附实验表明,001×7型树脂吸附能力最大,最佳吸附温度为40℃;通过动态脱盐实验表明,001×7型树脂动态吸附量为1740mg/g。通过树脂的成本、处理能力分析,表明001×7型树脂完全可以应用于生产。     

1,3-丙二醇发酵液脱盐技术研究进展

1,3-丙二醇(PDO)是新型纤维PTT的关键原料,可通过化学法和生物发酵法生产,在生物发酵法生产PDO过程中,菌体代谢过程产生有机酸,发酵过程通过自控流加液碱调节发酵液pH值为中性,发酵结束时发酵液液中有2%~3%的盐,目前PDO发酵液脱盐的技术有离子交换、电渗析、双极膜电渗析、刮板蒸发等,本文对这几种脱盐技术进行了综述和比较,为该领域的从业人员提供参考。     

离子交换法去除1,3-丙二醇发酵液中盐的研究

通过动态脱盐实验,研究了不同离子交换树脂对1,3-丙二醇发酵液的脱盐性能。实验结果表明,采用D001和732阳离子树脂脱盐时发酵液的最佳流速分别为40,60 m L/min,D001阳离子树脂对发酵液的处理效果较好;D315阴离子树脂和D363阴离子树脂的最佳流速均为40 m L/min。树脂再生实验发现D363阴离子树脂消耗较少的氢氧化钠溶液。     

离子交换法去除1,3-丙二醇发酵液中盐的研究

通过动态脱盐实验,研究了不同离子交换树脂对1,3-丙二醇发酵液的脱盐性能。实验结果表明,采用D001和732阳离子树脂脱盐时发酵液的最佳流速分别为40,60 m L/min,D001阳离子树脂对发酵液的处理效果较好;D315阴离子树脂和D363阴离子树脂的最佳流速均为40 m L/min。树脂再生实验发现D363阴离子树脂消耗较少的氢氧化钠溶液。     

1，3-丙二醇发酵液脱盐用离子交换树脂的筛选

研究了用离子交换树脂处理1,3-丙二醇发酵液,选用6种阳离子交换树脂和3种阴离子交换树脂,以交换容量、电导率和再生时间为指标,考察了树脂的脱盐效果。结果表明：阳离子交换树脂中的D001-cc对1,3-丙二醇发酵液的处理效果最好,150mL树脂的平均交换容量达到240mL,电导率能降到2250gS／cm,再生时间7h;3种阴离子交换树脂中,D301R的去盐效果最好。     

离子交换树脂吸附分离1,3-丙二醇发酵液的研究

用大孔离子交换树脂吸附发酵液中的有机酸盐和1,3-丙二醇(1,3-PDO)。考察温度、树脂用量、pH等对吸附效果的影响,结果表明,D311树脂对乙酸钠和丁二酸钠具有良好的吸附效果,优化后吸附条件:温度45℃,pH=6,每100 mL溶液树脂用量为5 g。为了降低D311树脂对1,3-PDO的吸附,采用溴乙烷进行烷基改性,得到了高脱盐低1,3-PDO吸附的改性树脂。热力学研究表明,改性前后的D311树脂对1,3-PDO的吸附符合Langmuir方程,并且均是自发吸热的熵驱动的吸附过程。动力学研究表明,改性前后的D311树脂对1,3-PDO的吸附符合准一级动力学模型,烷基化改性使得活化能由4.4 kJ/mol提高到6.6 kJ/mol,有利于降低树脂对1,3-PDO的吸附。     

离子交换树脂吸附分离1,3-丙二醇发酵液的研究

用大孔离子交换树脂吸附发酵液中的有机酸盐和1,3-丙二醇(1,3-PDO)。考察温度、树脂用量、pH等对吸附效果的影响,结果表明,D311树脂对乙酸钠和丁二酸钠具有良好的吸附效果,优化后吸附条件:温度45℃,pH=6,每100 mL溶液树脂用量为5 g。为了降低D311树脂对1,3-PDO的吸附,采用溴乙烷进行烷基改性,得到了高脱盐低1,3-PDO吸附的改性树脂。热力学研究表明,改性前后的D311树脂对1,3-PDO的吸附符合Langmuir方程,并且均是自发吸热的熵驱动的吸附过程。动力学研究表明,改性前后的D311树脂对1,3-PDO的吸附符合准一级动力学模型,烷基化改性使得活化能由4.4 kJ/mol提高到6.6 kJ/mol,有利于降低树脂对1,3-PDO的吸附。     

发酵液中1,3-丙二醇分离技术研究进展

1,3-丙二醇是一种具有广泛用途的化工中间体,主要用于合成新型聚酯PTT。从发酵液中分离回收产物是生物法生产1,3-丙二醇的技术关键和难点之一,本文对1,3-丙二醇的分离方法及技术研究进展作了概述,较详细地比较了蒸发精馏、溶剂萃取、反应萃取、分子筛吸附、离子交换色谱分离等分离方法的特点和存在的问题。分析当前的研究现状,展望了生物法生产1,3-丙二醇的工业前景。     

酸处理后1,3-丙二醇发酵液电渗析脱盐研究

研究了1,3-丙二醇发酵液经酸处理之后电渗析脱盐的情况.经酸处理后发酵液中的盐类由乳酸钠、丁二酸钠、乙酸钠变成硫酸钠,实验证明电渗析脱除酸处理后无机盐较传统工艺中电渗析脱有机盐,速率增大1倍,1,3-丙二醇损失率减小80%,电流效率提高34%,能耗降低38%.     

发酵液中1,3-丙二醇分离提取的研究进展

1,3-丙二醇是合成聚乳酸的主要原料,以甘油为底物的生物法制备1,3-丙二醇是以绿色化学为特征的技术。但1,3-丙二醇极性很强、微生物发酵液成分较复杂,产品收率偏低,质量难符合制备高性能聚对苯二甲酸丙二醇酯的要求,故1,3-丙二醇的分离提纯成为了生物法合成技术的关键。对于1,3-丙二醇发酵液,提纯过程包括发酵液预处理、脱盐和浓缩提纯。本文讨论了用于1,3-丙二醇提纯的主要技术,包括采用离心、过滤、絮凝脱大分子物质,用离子交换、电渗析、双水相萃取或有机溶剂沉淀等方法脱盐类,及通过精馏、萃取、吸附对发酵液浓缩提纯,或是以上某几个分离工艺的组合。提出整个分离工艺仍存在很多问题,对各工艺路线不断进行优化,开发新的经济高效的分离提取工艺路线,是目前实现规模化生物法生产1,3-丙二醇的技术重点。     

The possibility of the desalination of actual 1,3-propanediol fermentation broth by electrodialysis

Electrodialysis (ED) was employed to remove the organic and inorganic salts from actual 1,3-propanediol (PDO) fermentation broth. These salts cause many problems during the purification of PDO if not removed. Suitable operation parameters such as applied potential and the flow rate of streams were selected to ensure a stable and durative desalination process for PDO fermentation broth. Under these conditions, the membrane fouling can be alleviated effectively by changing pole and cleaning membranes so that further industrial production is possible. The experiment results show that about 90% of organic acid salts in PDO broth are removed by the ED process. In addition, a simulated diffusion PDO experiment proved that the diffusion of PDO results in its loss from fermentation broth and the loss ratio is less than 6% under the chosen operating conditions.     

微生物发酵法生产1,3-丙二醇研究进展

综述了世界上微生物发酵法生产1,3-丙二醇(PDO)的发酵菌种、发酵工艺、基因工程产物的提取的研究进展,并介绍清华大学化工系在发酵法生产甘油专利技术的基础上,进一步开发了二步发酵由葡萄糖生产PDO的新工艺,并将电渗析脱盐技术引入了PDO的后提取工艺中。通过5000L发酵罐的中试实验表明,发酵液中PDO平均浓度可达62g/L,PDO对甘油摩尔得率0.6,后提取收率80%。     

两种碱性pH调节剂对1,3-丙二醇发酵过程的影响

氢氧化钠、氢氧化钙作为碱性pH调节剂,被广泛应用于发酵行业。两种pH调节剂在发酵过程中形成的有机酸盐,其溶解性存在显著差异,从而间接影响发酵过程。本文重点考察了两种碱性pH调节剂对1,3-丙二醇发酵过程的影响,通过发酵液渗透压、尾气组成、发酵周期、生产强度等过程参数的试验考察,分析了可溶性强碱作为pH调节剂不利于1,3-丙二醇发酵的原因,并且在以氢氧化钠作为pH调节剂的发酵体系中,考察了区间厌氧发酵方案的可行性。从氢氧化钠pH调控下的发酵周期来看,约21h后转入发酵末期,发酵活跃期相对较短,因此缩短发酵周期,有利于提高平均生产强度。另外,通过区间厌氧通气方案,能够进一步减少氮气使用量,提高该工艺的经济性。     

酸处理改善1,3-丙二醇发酵液过滤效果的研究

克雷伯氏肺炎杆菌TUAC01产1,3-丙二醇生发酵液不能通过絮凝或过滤的方法得到澄清。研究采取酸处理的方法进行澄清,结果表明,酸处理后发酵液可经过滤进行澄清,同时发酵液还能自然沉降澄清。酸处理最适操作条件为:温度80—100℃、pH值为3.0、时间30—60 min。发酵液酸处理后滤纸过滤清液OD650降为0.01,降低了99.9%,黏度下降明显,其粘滞系数降为0.001 5 Pa.s;蛋白质质量浓度降低至0.05 mg/mL,降低了98%—99%。该酸处理方法经车间大规模实践,效果理想,可作为带荚膜菌种发酵所得发酵液的澄清处理方法。     

生物转化法生产1,3-丙二醇的技术进展

综述了生物转化法生产1,3-丙二醇的研究成果,包括发酵菌种、发酵工艺和发酵产物的分离提取工艺等,展望了未来1,3-丙二醇的发展方向。