[發明專利]1,3-丙二醇發酵液脫鹽樹脂再生廢液的處理方法

有效

• 申請號: 201310499235.5
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN104556495A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 王崇輝;高大成
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;B01J49/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于生物技術領域，涉及微生物發酵產品分離過程中離子交換樹脂再生廢液的處理方法，特別涉及到1,3-丙二醇發酵液脫鹽樹脂再生廢水的處理方法。

背景技術

1,3-丙二醇(1,3-PD)是一種重要的化工原料，在制造聚酯纖維、聚氨酯、熱熔膠、粉末涂料、抗凍劑、包裝材料以及有機合成中間體等方面都有著廣泛的應用，其中制造高性能的聚酯纖維PTT是目前主要的用途。1,3-丙二醇可通過化學法路線和生物法路線生產，采用生物技術生產1,3-丙二醇，以其綠色化學為特征，具有反應條件溫和、操作簡便、副產物少、環境污染小、可利用再生資源等特點，成為新世紀生物化工研究的熱點之一。

1,3-丙二醇的發酵液是一個成份非常復雜的混合體系，主要成份包括產物1,3-丙二醇、微生物菌體細胞、有機酸鹽、無機鹽、甘油、水、蛋白質及其它中間代謝產物等。以甘油或甘油發酵液和葡萄糖為底物，用克雷伯氏肺炎桿菌(Klebsiellapneumoniae)進行發酵時，菌體在產生?PDO?的同時還產生乙酸、乳酸和琥珀酸等有機酸，為保持發酵過程中的?pH?穩定，需流加NaOH、KOH或Ca（OH）₂等堿性物質中和產生的有機酸。使發酵結束時發酵液中含有大量的鹽類。PDO發酵液在進行濃縮和蒸餾等后處理操作之前必須將大部分鹽除去，以滿足設備和工藝的需要。各種鹽類不僅種類多，而且含量高在產品分離過程中產生嚴重的堵塞、阻礙蒸發，導致產品收率的降低。因此，有效地脫除1,3-丙二醇發酵液中的各種有機鹽和無機鹽，成為后續提取及提高產品收率的關鍵。

目前用于1,3-丙二醇發酵液的脫鹽方法有電滲析法、離子交換樹脂等，其中樹脂法脫鹽在技術上較為成熟，同時也是目前工業上尤其是成分比較復雜體系的脫鹽上應用最為普遍的技術。尤其在發酵液濾液直接脫鹽上，樹脂法工藝也是目前惟一采用并且也是長期、穩定、成功應用的技術。在該工藝中，一旦樹脂上所有可以交換的位點全部交換以后，樹脂的交換能力達到飽和，必須進行再生處理。再生的過程即是將酸和堿分別泵入陽離子交換柱和陰離子交換柱，所用的酸堿通常為鹽酸和氫氧化鈉而且一般需要過量使之再生完全。離子交換樹脂在再生過程中要產生大量含鹽廢水，外排后直接作為污水進行處理會產生較大的壓力。離子交換樹脂再生廢水的處理已越來越被關注，各種處理技術應勢而生，但主要還是集中在廢水處理的技術上，而處理后回收利用的研究還比較少。目前國內對這部分廢水的處理主要有以下幾種處理方式：酸或堿中和法、分步沉淀法、Fenton?催化氧化法、Fenton?試劑?-?生化聯合法、納濾法等。

對于1,3-丙二醇發酵液的樹脂脫鹽工藝，陽樹脂再生廢水中主要含有大量氯離子和鈣、鎂、鈉等離子，陰樹脂再生廢水中主要含有大量的鈉、琥珀酸根、乳酸根、乙酸根離子。因其中Ca²⁺、Mg²⁺含量高而被棄掉，外排后會對后續處理造成不良影響。如果除去Ca²⁺、Mg²⁺，廢液就會由廢變寶，不但可以回收利用，降低鹽耗及再生費用，而且因此而減少了對環境的污染。為此，車春波（哈爾濱商業大學學報.自然科學版.?2010.26(3)?291-294）提出了一種沉淀法處理離子交換樹脂再生廢水的方法，該方法主要是針對軟化水制備過程中離子交換再生廢水的研究，對于陽樹脂再生廢水具有一定的作用，但處理效果比較差，而且無法處理陰樹脂再生廢水。對于1,3-丙二醇發酵液的樹脂脫鹽后再生廢水，目前還沒有專門的研究報道。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種1,3-丙二醇發酵液脫鹽樹脂再生廢液的處理方法。該方法簡單易行，綠色環保、能夠完全回用處理后的脫鹽樹脂再生廢液、回收脫鹽樹脂再生廢液中的陰陽離子，變廢為寶，產生良好的經濟效益和社會效益，有利于發酵法制備1,3-丙二醇的產業化。

一種1,3-丙二醇發酵液脫鹽樹脂再生廢液的回收利用方法，包括陽樹脂再生廢液的回收利用和陰樹脂再生廢液的回收利用，陽樹脂再生廢液的回收利用采用電滲析法和沉淀法相結合；陰樹脂再生廢液的回收利用采用分段收集利用，前期收集到的有機酸根離子的總含量≥150mg/L的再生廢液用于回收有機酸副產物，后期收集到的有機酸根離子的總含量<150mg/L的再生廢液可以用來配制陰離子再生液或直接返回到發酵單元作為中和劑。

本發明方法中，所述的有機酸根離子至少包括琥珀酸根、乳酸根、乙酸根離子。