吸附法提高1，3—丙二醇纯度的研究

刘宾　訾刚

摘要：1，3-丙二醇（英文名1，3-propanediol）是一种重要的化工原料，可作为有机溶剂应用于油墨、印染、涂料、润滑剂、抗冻剂等行业，还可用作药物合成中间体。其最主要的用途是作为聚合物单体合成性能优异的高分子材料。目前，1，3-丙二醇的生产方法主要有化学合成法和微生物发酵法两种。化学合成法主要为环氧乙烷经氢甲酰化再加氢法（EO法）和丙烯醛水合法（Acrolein法）。化学合成法的缺点是成本高、副产物多、选择性差、操作条件需高温高压、所利用的化学原料均为不可再生的石油或煤炭资源，且环氧乙烷和丙烯醛均属易燃易爆的危险品。生物发酵法生产1，3-丙二醇是近些年来国内外研究的重点，而且生物发酵法因其选择性高、操作条件温和、原料是可再生的农产品——淀粉或植物油料等优点，近年来受到了世界各国科学家的特别重视。在发酵法生产1，3-丙二醇的提取过程中，最终分离提纯的方法多为精馏操作。在实际生产过程中，精馏后的成品时常出现纯度不高且产品带有有颜色和气味的现象，经对该产品进行多次精馏提纯，产品质量有所改善，但因能耗过高，导致产品成本很高。摸索工艺简单、成本较低的二次提纯方法--吸附法是本研究重点。

关键词：1，3-丙二醇；活性炭、大孔径吸附树脂、活性白土；吸附

本次研究分别使用活性炭、大孔径吸附树脂、活性白土对纯度不是很高的1，3-丙二醇成品用物理吸附法进行二次吸附提纯，得到了理想的实验结论。

1 实验材料

1.1 实验材料和仪器：活性炭、大孔径吸附树脂、活性白土、无水乙醇、纯水、布式漏斗、真空泵、抽滤瓶滤纸、气相色谱仪、水分测定仪、电热鼓风烘箱、5L试剂瓶、电磁搅拌器。

1.2 实验料液：用耐高渗酵母转化葡萄糖为甘油和后用克雷伯氏肺炎杆菌转化甘油为1，3-丙二醇的二步藕连发酵工艺生产的1，3-丙二醇，以精馏的方式提纯后的1，3-丙二醇半成品（具有淡黄色和焦糊气味）。气相测定含量为97.6%。

2 实验方法

2.1 吸附剂预处理：将吸附剂分别用乙醇和蒸馏水洗涤数次，保证吸附剂中没有水溶性和醇溶性杂质。将吸附剂用烘箱烘干，除掉吸附剂中的清洗溶剂。

2.2吸附：将吸附剂和1，3-丙二醇成品以一定的比例混合，搅拌一定时间后使用抽滤装置进行过滤。用气相色谱仪测定过滤后的料液的含量。

2.3 吸附剂再生：活性炭可使用高温法再生；大孔径吸附树脂使用丙酮洗脱再生。

2.4 实验产品回收率的测定方法：

产品收率采用岛津气相色谱GC-14B测定，色谱柱为Stabilwax

-DA毛细管柱，检测器为氢火焰离子化检测器，色谱条件为程序升温，进样口温度250摄氏度、检测器温度270摄氏度，定量方法为内标法。

3 分析与讨论

3.1 吸附剂1为活性炭 料液用量为500ml/杯，吸附剂的用量分别为1%、2%、3%、4%、5%。结果表明使用活性炭对提高1，3-丙二醇的纯度有一定作用，当活性炭用量提高到4%时，1，3-丙二醇的纯度可以达到99%以上，再增加活性炭用量对1，3-丙二醇纯度的提高无明显作用；使用活性炭具有脱色作用，对气味无明显作用，回收率为99.5%。

3.2 吸附剂2为活性白土 料液用量为500ml/杯，吸附剂的用量分别为1%、2%、3%、4%、5%。结果表明活性白土在实验中对1，3-丙二醇纯度的提高作用不明显，对颜色及气味的作用也不明显，回收率为99%。

3.3 吸附剂3为大孔径树脂 料液用量为500ml/杯，吸附剂的用量分别为1%、2%、3%、4%、5%。结果表明离子交换树脂对1，3-丙二醇纯度的提高效果明显；对颜色及气味具有明显的脱除效果，回收率为99.5%。

下面的三组数据图是经过试验所得到的实验数据图，横轴分别为活性炭、活性白土和树脂的使用百分比含量。纵轴是使用气象色谱测得的1，3-丙二醇含量。

4 实验结论

通过对三种常见吸附剂的吸附实验效果说明，选择合适的吸附剂，确实可将发酵法生产的1，3-丙二醇产品中的杂质有效地大量吸附下来。其中大孔径离子交换树脂对1，3-丙二醇纯度的提高效果非常明显，树脂用量在4%左右，可使1，3-丙二醇纯度达到99.9%以上，且气味和色泽有了明显改善，几乎达到无色无味程度。用该方法对1，3-丙二醇产品进行二次精制处理，工艺简单，成本低廉。

5 结束语

尽管本方法对利用克雷伯氏肺炎杆菌发酵生产的1，3-丙二醇的精制有一定的经济意义，但使用树脂吸附过程中会用到较大量的丙酮等有机溶剂及酸碱再生液，导致污水处理成为一个较重的负担，需进一步研究解决后序问题，进一步降低产品成本。