本发明专利技术提供一种吸附丁醇的疏水性大孔聚合物吸附剂的脱附再生方法，该方法包括用水溶性低沸点极性溶剂和水依次洗脱吸附了丁醇的疏水性大孔聚合物吸附剂。包含丁醇的溶液如丁醇发酵液经疏水性大孔聚合物吸附剂吸附后，采用本发明专利技术所述的脱附再生方法，可以实现对吸附剂内部吸附的丁醇的充分溶解、脱除，此外还可以实现在进行丁醇发酵液吸附的固定床直接对吸附剂进行再生处理恢复其吸附能力，不需要将吸附剂从固定床中取出即可直接进入下一阶段的吸附过程，节约了大量的时间，提高了再生效率。本发明专利技术提供的方法工艺简单，分离时间短，脱附再生容易、快速且完全，设备投资少，污染少，能耗低，易于规模化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种丁醇吸附树脂的脱附再生方法，特别是吸附了丁醇发酵液的树脂的脱附再生，属于提取和净化
技术介绍
国家能源供应多元化是国家能源策略的一个重要方面，在世界未来的能源结构中，可再生生物能源将是能源利用的主体之一。丁醇作为一种新型生物燃料，随着丙酮丁醇发酵工业上游和下游工程技术的完善，具有巨大的市场潜力。丁醇(正丁醇和I-丁醇)是一个四碳伯醇，分子式C4H9OH,摩尔分子量74. 12。丁醇是一种具有独特气味的无色液体，其蒸气对粘膜有刺激性影响，在高浓度下有麻醉作用。 其主要用于制造邻苯二甲酸二丁酯和脂肪族二元酸丁酯类增塑剂，广泛用于各种塑料和橡胶制品的生产。丁醇还可用来生产丁醛、丁酸、丁胺和醋酸丁酯，它们可用作树脂、油漆、黏结剂的溶剂，也可用作油脂、药物和香料的萃取剂及醇酸树脂涂料的添加剂。同时，丁醇还是一种极具潜力的新型生物燃料。然而传统丁醇发酵产业对于大规模工业化应用还存在不少问题。其中比较关键的一个问题就是发酵液中的溶剂终浓度低。由于丁醇对菌体有毒害作用，一般生物法制备丁醇的质量浓度< 13g/L，丁醇产率<0. 29g/(L·)!)，丁醇产量<25% (质量分数)。相应的，这会导致发酵的总溶剂质量分数< 2%，为了获得商品化的丁醇，需要采用常规精馏方法，消耗大量的能量。为了解决这一关键问题，必须采用有效的方法将产物ABE (丙酮-丁醇-乙醇)从发酵液中移除，降低产物抑制，从而提高发酵产率，降低工业成本。目前，用于ABE发酵产物分离的主要技术包括气提法(gas stripping, GS)、液液萃取法(liquid-liquid extraction)、渗透汽化法(pervaporation, PV)、吸附法(adsorption)。Meagher (US 5，755，967)等通过开发一种填充娃橡胶的沸石膜,采用渗透汽化方法分离丙酮、丁醇。该沸石膜相对于吸附乙醇、乙酸、丁酸而言，对丙酮和丁醇具有优良的选择性吸附。该专利还报道了采用热解析的方法，加热硅质岩至78°C，对丁醇、丙酮和乙醇的回收率分别为100%、95. 5%和80%，但没有测试ABE在洗脱相中溶度的相关 艮道。Qureshi, N.等(Qureshi, N.等,2005, Bioprocess and Biosystems Engineering,27(4) :215-222)等用吸附-解吸方法回收生物丁醇，从能耗方面考虑，是最佳的回收过程。DIJK(W0 2008/095896A1)等采用一种超高交联度的微孔树脂分离生物丁醇，但是该树脂对丙酮、乙醇具有一定的吸附量，增大了后期分离工艺的费用。Arjan Oudshoorn(ArjanOudshoorn 等，2009, Biochemical Engineering Journal, 48 :99-103)等用沸石吸附分离生物丁醇，考察了 CBV28014、CBV811、CBV901三种沸石对生物丁醇的吸附性能，但是存在沸石对生物丁醇的吸附容量不高，且吸附丁醇的同时也吸附了丙酮和乙醇等问题，造成后期分离费用增加。David R. Nielsen (David R. Nielsen 等，2009, Biotechnology andBioengineering, 102(3) :811-821)等利用高分子树脂原位回收生物丁醇，考察了高分子树脂对生物丁醇的吸附性能，但是存在以下问题树脂与发酵液直接接触造成树脂污染；一些树脂的生物相容性不好；能够吸附底物葡萄糖及发酵反应中间体；一些树脂的吸附容量偏低；一些树脂虽然具有较高的丁醇吸附容量，同时吸附较多的丙酮和乙醇等。Milestone (Milestone, N. B.等，1981, J Chem Technol Biotechnol. ,31 :732-736)等米用热解吸的方法从硅质岩中脱附丁醇，先加热硅质岩至40°C除去硅质岩中的水分，然后升温至150°C回收丁醇。洗脱液中丁醇浓度达到790-810g/L，但是没有涉及到丁醇回收率及再生方法的报道的问题。Das(Das,K.等，1987, In Proceedings 4th European congress onbiotechnol.，I :76-78)等采用120°C的热蒸气通过活性炭、IRC-50和XAD-2树脂床层，出口气体采用0°C水冷凝，其丁醇回收率分别为60-65%，75-85%和75-85%。综上所述，目前用于丁醇发酵液的吸附剂普遍存在两个主要问题一是吸附介质的吸附容量较低，比如低于IOOmg 丁醇/g吸附剂；二是不能有效的从吸附剂上解吸丁醇，因此造成丁醇的总回收率低下
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是现有技术中吸附丁醇发酵液的吸附剂，其吸附容量不高，且脱附方法所选择的洗涤溶剂，并不能够很好地实现对吸附剂中丁醇等物质的溶解、脱除，因此需要提供一种通过适宜的洗涤溶剂有效地将吸附丁醇发酵液后的吸附剂(例如树脂)中的丁醇等物质充分溶解的脱附再生方法。本专利技术所要解决的第二个技术问题是现有技术中吸附丁醇发酵液的树脂再生时需要将吸附剂从吸附脱附柱中取出，再生后再装入吸附脱附柱中，耗费时间，生产效率低，因此需要提供一种适用于大规模工业化生产的、不需要将饱和吸附丁醇发酵液的树脂从吸附脱附柱中取出就可以直接对其进行脱附处理的再生方法。本专利技术所要解决的第三个技术问题是现有技术中吸附剂再生时需要消耗大量的有机溶剂、酸、碱等溶液，污染大、成本高的问题，因此需要提供一种直接在吸附脱附柱中对吸附丁醇发酵液的树脂进行脱附后直接用水淋洗固定床层，恢复树脂吸附性能的再生方法。为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种丁醇吸附的吸附剂的脱附再生方法，以经济有效的回收丁醇并再生吸附剂。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的。一方面，本专利技术提供，所述方法包括使用水溶性低沸点极性溶剂和水依次洗脱吸附了丁醇的疏水性大孔聚合物吸附剂。其中，该水溶性低沸点极性溶剂可以脱附该疏水性大孔聚合物吸附剂中的丁醇，之后用水洗脱可以去除残留的水溶性低沸点极性溶剂，从而将吸附丁醇的疏水性大孔聚合物吸附剂脱附再生，继续用于吸附丁醇。其中，所述吸附了丁醇的疏水性大孔聚合物吸附剂可以是吸附了丁醇发酵液的疏水性大孔聚合物吸附剂，即通过吸附丁醇发酵液而吸附丁醇。所述吸附可以是饱和吸附，也可以是吸附到一定的吸附程度。优选地，所述方法还包括在使用水溶性低沸点极性溶剂洗脱之前先用水洗脱所述疏水性大孔聚合物吸附剂。优选地，所述用水洗脱在常温下进行，优选20-25°C，水用量为1-2个床体积，流速为O. 5-0. 8个床体积/小时。在疏水性大孔聚合物吸附剂吸附丁醇发酵液的情况下，此操作可以洗去残留在吸附剂中的未被吸附的丁醇发酵液或发酵液中的一些杂质。优选地，所述方法中的吸附剂为非极性的疏水性大孔聚合物吸附剂和/或弱极性的疏水性大孔聚合物吸附剂；更优选地，所述非极性的疏水性大孔聚合物吸附剂的骨架为苯乙烯二乙基苯；所述弱极性的疏水性大孔聚合物吸附剂的骨架为聚丙烯酰胺或苯乙烯二乙基苯，并具有含氮、氧或硫的极性功能基。所采用的吸附剂的性能可以包括以下几个方面所述的疏水性大孔聚合物吸附剂的内本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种吸附丁醇的疏水性大孔聚合物吸附剂的脱附再生方法，所述脱附再生方法包括：用水溶性低沸点极性溶剂和水依次洗脱吸附了丁醇的疏水性大孔聚合物吸附剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：应汉杰，樊建声，林晓清，吴菁岚，陈勇，陈晓春，谢婧婧，熊健，柏建新，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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