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，可作為有機溶劑應用于油墨、印染、涂料、潤滑劑、抗凍劑等行業，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異的高分子材料。目前，1，3-丙二醇的生產方法主要有化學合成法和微生物發酵法兩種。化學合成法主要為環氧乙烷經氫甲酰化再加氫法（EO法）和丙烯醛水合法（Acrolein法）。化學合成法的缺點是成本高、副產物多、選擇性差、操作條件需高溫高壓、所利用的化學原料均為不可再生的石油或煤炭資源，且環氧乙烷和丙烯醛均屬易燃易爆的危險品。生物發酵法生產1，3-丙二醇是近些年來國內外研究的重點，而且生物發酵法因其選擇性高、操作條件溫和、原料是可再生的農產品——淀粉或植物油料等優點，近年來受到了世界各國科學家的特別重視。在發酵法生產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。在實際生產過程中，精餾后的成品時常出現純度不高且產品帶有有顏色和氣味的現象，經對該產品進行多次精餾提純，產品質量有所改善，但因能耗過高，導致產品成本很高。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。

關鍵詞：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行二次吸附提純，得到了理想的實驗結論。

1 實驗材料

1.1 實驗材料和儀器：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、電熱鼓風烘箱、5L試劑瓶、電磁攪拌器。

1.2 實驗料液：用耐高滲酵母轉化葡萄糖為甘油和后用克雷伯氏肺炎桿菌轉化甘油為1，3-丙二醇的二步藕連發酵工藝生產的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 實驗方法

2.1 吸附劑預處理：將吸附劑分別用乙醇和蒸餾水洗滌數次，保證吸附劑中沒有水溶性和醇溶性雜質。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 實驗產品回收率的測定方法：

產品收率采用島津氣相色譜GC-14B測定，色譜柱為Stabilwax

-DA毛細管柱，檢測器為氫火焰離子化檢測器，色譜條件為程序升溫，進樣口溫度250攝氏度、檢測器溫度270攝氏度，定量方法為內標法。

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，當活性炭用量提高到4%時，1，3-丙二醇的純度可以達到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%。結果表明活性白土在實驗中對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%。

下面的三組數據圖是經過試驗所得到的實驗數據圖，橫軸分別為活性炭、活性白土和樹脂的使用百分比含量。縱軸是使用氣象色譜測得的1，3-丙二醇含量。

4 實驗結論

通過對三種常見吸附劑的吸附實驗效果說明，選擇合適的吸附劑，確實可將發酵法生產的1，3-丙二醇產品中的雜質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-丙二醇純度達到99.9%以上，且氣味和色澤有了明顯改善，幾乎達到無色無味程度。用該方法對1，3-丙二醇產品進行二次精制處理，工藝簡單，成本低廉。

5 結束語

盡管本方法對利用克雷伯氏肺炎桿菌發酵生產的1，3-丙二醇的精制有一定的經濟意義，但使用樹脂吸附過程中會用到較大量的丙酮等有機溶劑及酸堿再生液，導致污水處理成為一個較重的負擔，需進一步研究解決后序問題，進一步降低產品成本。