本发明专利技术属于生物工程技术领域，涉及一种从发酵液中盐析萃取二元醇耦合回收二氧化碳的方法。其特征是向二元醇的发酵液中添加一种或一种以上可溶性碱性无机盐，然后加入有机溶剂的废气通与盐反应生成盐相，ＣＯ２有ＣＯ２溶解度较低的酸式盐；生成的酸式盐通过沉淀的方式由过滤或离心分离或加入有机溶剂溶析结晶；酸式盐作为副产物利用或经过加热分解重新生成碱性盐，并回收高浓度的ＣＯ２。本发明专利技术解决了从发酵液中分离二元醇存在的分离工艺复杂，分离能力小，总体收率低，成本高，二氧化碳排放量大等问题。工艺简化，分离时间短，成本降低，经济可行，实现了二元醇、无机盐和二氧化碳的同步回收。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物工程
，涉及到微生物发酵液的分离技术及二氧化碳的固 定技术，特别涉及到从发酵液中分离二元醇的方法及其发酵和分离所释放的二氧化碳的固 定技术。
技术介绍
二元醇在工业上具有广泛而美好的应用前景，如1，3_丙二醇与对苯二甲酸合成 的新型聚酯材料抓聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)具有许多聚酯材料所不具备的优良特性，如 尼龙样的弹性恢复、抗紫外、臭氧及氮氧化物的着色性、低静电、低水吸附、全色范围内无需 添加任何特殊化学品而呈现出的良好的连续印染性及可生物降解性等。2，3-丁二醇是一种 极具价值的液体燃料，2，3_ 丁二醇可以用来制造重要的工业有机溶剂甲乙酮；还可以用来 生产2 丁烯和1，3_ 丁二烯等生产人造橡胶的单体物质；酯化形式的2，3- 丁二醇是合成聚 亚胺的前体，可应用于药物、化妆品、洗液等；通过催化脱氢得到的二乙酰化形式的2，3_ 丁 二醇可以用来作为具有高价值香料的食品添加剂；左旋形式的2，3_ 丁二醇由于其较低的 凝固点可用来作为抗冻剂；此外，二元醇还在染料、炸药、香水、药物载体等领域显示出潜在 的应用价值，但其昂贵的价格却阻碍了其广泛应用。发酵法生产二元醇一直被寄予厚望，其 工业化的瓶颈是高效廉价的分离技术开发。近来二氧化碳的排放问题越来越受到关注，也 将成为制约发酵法生产二元醇产业化的重要因素。由于二元醇本身的一些性质，如高沸点、高亲水性以及发酵液中溶解的其它杂质 使得该提纯过程非常困难。目前从微生物发酵液中提取分离二元醇，多采用带菌发酵液经 高速离心或经膜(如纤维膜)过滤分离细胞，然后通过萃取、离子交换树脂或分子筛吸附、 减压蒸馏等方法加以提取。精馏是利用混合物中各组分挥发能力的差异，使混合物得到不 断分离，但由于发酵液中成分非常复杂，在达到蒸馏温度之前，发酵液中的一些可溶部分就 会浓缩成较厚的油状积块，从而减慢二元醇的蒸发速率，因此不宜采用直接精馏的方法来 提取。Mi-HaeCho 等用有机萃取法(Process Biochemistry, 2006,41 739 至 744)对 1， 3_丙二醇进行分离研究，所用萃取剂为乙酸乙酯，分离对象为模拟发酵液。向波涛等研究 了萃取法(清华大学学报(自然科学版)，2001，41(12) 53-55)自稀溶液中分离1，3丙 二醇的过程，结果表明普通有机萃取(用氯仿作萃取剂)和络合萃取法(用磷酸三丁酯 (TBP)、辛酸、己酸等作络合剂)均不能有效地分离1，3-丙二醇。Tsao等(Conversion of biomass from agricultureinto useful product s. Final report, USDDE,Contract No, EG-77-S-02-4298，1978-07-31)发现使用二乙基乙醚可回收发酵液中75%的2，3 丁二醇， 但这种方法因溶剂使用量较大且成本较高等原因而只限于实验室规模，不适合于大规模工 业化生产。刘德华等(CN1634823A)用丁醛等非水溶性醛通过缩醛反应萃取发酵液中的1， 3_丙二醇。反应萃取需要多步操作，工艺复杂，操作条件不易控制，分离效率较低。另外 由于反应萃取使用大量醛类物质，其残余的醛会对1，3-丙二醇参与的聚合反应产生不利 影响，因此其工业化前景不容乐观。Qureshi等(Recovery of 2，3butanediol by vacuummembrane distillation. Sep SciTechnol，1994，29 :1733 1748)曾在真空膜蒸馏过程中 使用一种具有微孔结构的聚四氟乙烯膜，这种膜可以允许水蒸气顺利通过，却能够阻止2， 3- 丁二醇通过，采用这种方法，2，3- 丁二醇的最终质量浓度可高达430g/L，但后续分离存 在较大困难。另外，过蒸发、膜蒸馏、真空膜蒸馏对设备的要求比较高，膜成本高，而且存在 膜污染、难以清洗等问题，所以很难在工业上得到应用。在二元醇的发酵和分离过程中都产生大量二氧化碳，而在当今全球气温变暖，各 国都在努力减排的情况下，二元醇的发酵行业的二氧化碳减排是其未来必须面对和解决的 问题。二氧化碳现有的回收方法主要有变压吸附法、膜分离法和吸收法几种。吸附法是利用 天然沸石、分子筛、硅胶和活性炭等吸附分离二氧化碳，但此法的吸附容量有限、需要大量 的吸附剂、吸附解吸频繁、费用过高，只适用于中小规模的二氧化碳吸收(新疆化工，2003， (3) :10214)。膜分离法通常采用醋酸纤维素、聚醚砜、聚肽、聚酰胺(PI)等聚合材料制成 的薄膜，依据对不同气体的渗透率差异来分离CO2，但膜污染导致难以得到高纯度的CO2(现 代化工，2001，21 (9) 53257)。吸收法分为物理吸收法和化学吸收两种，前者采用冷甲醇、 多乙二醇醚、磷酸三丁酯和环丁砜等有机化合物作为吸收溶剂，后者主要应用含有碳酸钾、 一级醇胺(如MEA)、二级醇胺(如DEA、D IPA)及三级醇胺(如MDEA)等能与CO2反应的 溶液作为吸收溶剂，先吸收CO2，然后通过升温或降压的方式脱除CO2,整个过程需要较高的 设备投资，较多的蒸汽或动能损耗。现有的CO2固定化技术主要包括生物法、物理法和化学 法。生物法包括造林、海洋施肥和微生物固定。造林是有效的方法，但是受到地理条件等限 制，海洋施肥(Yamasaki，2003)能够加快海洋植物的生长，从而吸收更多的CO2，然而这也同 时带来了更多的甲烷排放，而后者被证明是一种更强的温室效应气体。微生物固定是微生 物以CO2为碳源将其转化为有机物，所用微生物分为光能自养型微生物和化能自养型微生 物两种。前者主要包括微藻类和光合细菌，它们都含叶绿素，以光为能源；后者的能源主要 来源于H2、H2S, S2O广、NH4+、N02_、Fe2+及还原态无机物等。然而这种方法需要较长的时间， 处理成本较高，所以直到现在依然处于实验室阶段(Energy Conversion andManagement, 2005,46 403 ？ 20)。物理法主要包括海洋深层储存法和陆地蓄水层(或废油、气井)储存 法，但是这两种方法只能延缓而不能彻底地阻止CO2排入大气(Journal ofEnvironmental Sciences, 2008, 20 14 ？ 7)。化学法的一种途径是利用CO2和其它物质反应生成有价值的 化学品，例如，CO2与H2、CH4, H2O, CH3OH等通过化学反应分别合成甲醇、甲酸甲酯、碳酸二甲 酯等(有机化学 http://印ub. edu. cnki. net/grid2008/brief/SourceJump. aspx ？酸盐矿 石与CO2之间的反应生成稳定的碳酸盐，但反应过程极其缓慢，不能直接用于工业过程。化 学固定法常需纯的CO2，而排放的CO2纯度一般只有20%左右，这就需要昂贵的分离成本。 综上所述，目前的二氧化碳固定化方法大多是能耗高、设备投资大、效益低。将二元醇的分离与CO2固定化耦联起来，这是我们提出本专利技术的基本设想。前期 的研究发现无机盐不仅能与亲水性有机溶剂形成双水相体系，用于直接萃取发酵液中的二 元醇产物(CN200710010201. X ；CN20071本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种从发酵液中盐析萃取二元醇并耦合回收二氧化碳的方法，其特征是向二元醇的发酵液中添加一种或一种以上可溶性碱性无机盐，发酵液中二元醇的浓度为３０－７００ｇ／Ｌ，盐的饱和度达到１０％～１００％；然后加入有机溶剂形成两相体系或多相系统，含盐发酵液和有机溶剂的体积比为１∶０．０１～１∶１０；将含有１％－９９％（ｖ／ｖ）ＣＯ２的废气通入萃取后的富盐相，ＣＯ２与盐反应生成溶解度较低的酸式盐；生成的酸式盐通过沉淀的方式由过滤或离心分离或加入有机溶剂溶析结晶；酸式盐作为副产物利用或经过加热分解重新生成碱性盐，并回收高浓度的ＣＯ２。
【技术特征摘要】
一种从发酵液中盐析萃取二元醇并耦合回收二氧化碳的方法，其特征是向二元醇的发酵液中添加一种或一种以上可溶性碱性无机盐，发酵液中二元醇的浓度为30-700g/L，盐的饱和度达到10％～100％；然后加入有机溶剂形成两相体系或多相系统，含盐发酵液和有机溶剂的体积比为1∶0.01～1∶10；将含有1％-99％(v/v)CO2的废气通入萃取后的富盐相，CO2与盐反应生成溶解度较低的酸式盐；生成的酸式盐通过沉淀的方式由过滤或离心分离或加入有机溶剂溶析结晶；酸式盐作为副产物利用或经过加热分解重新生成碱性盐，并回收高浓度的CO2。2.根据权利要求1所述的一种从发酵液中盐析萃取二元醇并耦合回收二氧化碳的方 法，其特征是其中的二元醇为1，3-丙二醇、2，3-丁二醇或1，2-丙二醇；发酵液是未经预处 理含有菌体的发酵原液、未经预处...
【专利技术属性】
技术研发人员：修志龙，李志刚，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]
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