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络合萃取法分离发酵液中的3-羟基丙酸
朱一帆
学位类型硕士
导师刘会洲 ; 梁向峰李英波
2017-07
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点北京
学位专业化学工程
关键词络合萃取 3-羟基丙酸 三辛胺 二癸胺 发酵液
摘要

羟基丙酸(3-HP)是一种重要的平台化合物,可用于合成多种工业产品。利用发酵法替代化学合成法生产3-羟基丙酸日益受到关注,但相应的分离技术的缺乏制约着3-羟基丙酸的大规模生产。络合萃取法具有高效、处理量大、操作简单、易于放大等优点,在高度亲水性有机物稀溶液的萃取分离中显示了良好的应用前景。本学位论文以有机胺类为萃取剂,开展了3-羟基丙酸络合萃取的研究。 论文首先以三辛胺(TOA)、三癸胺和三正十二胺三种叔胺为萃取剂,比较了它们对水溶液中3-羟基丙酸的萃取能力。进一步选取萃取能力较好的TOA为萃取剂,考察了稀释剂种类、溶液的pH、温度、油水相比和有机相中萃取剂体积分数等关键因素对3-羟基丙酸萃取效率和分配系数的影响。在萃取温度为20 ℃,相比为1:1,有机相中TOA体积分数为30%,3-羟基丙酸初始浓度为0.330 mol/L的条件,3-羟基丙酸的萃取率达到81.6%。通过采用红外谱光谱分析及质量作用定律,探讨了络合萃取过程中的3-羟基丙酸萃取机理。结果表明,3-羟基丙酸可以与TOA以离子缔合或氢键缔合的形式结合。萃取平衡后的有机相中存在1:1和2:1型的酸胺萃合物,且1:1型的酸胺萃合物占主导地位。 论文还考察了二辛胺、二癸胺和双正十二烷基胺三种仲胺对水溶液中3-羟基丙酸的萃取效果。研究发现,仲胺类萃取剂萃取3-羟基丙酸的能力强于烷基链长度相同的叔胺萃取剂。随后探讨了不同种类稀释剂、温度、溶液的pH、油水相比和萃取剂浓度对二癸胺萃取效率和分配系数的影响。以二癸胺和正辛醇分别为萃取剂和稀释剂,在相比为1:1,萃取温度为30 ℃的条件下,对3-羟基丙酸的分配系数为77.6,萃取率为98.8%。通过采用红外谱光谱分析及质量作用定律,探讨了络合萃取过程中的3-羟基丙酸萃取机理。结果表明,二癸胺通过离子缔合与3-羟基丙酸结合。萃取后的有机相中,主要存在1:1和2:1两种类型的酸胺萃合物。 在研究发酵液的性质的基础上,首先采用加热和加酸调pH相结合的方式对发酵液进行预处理,可以高效去除其中易于产生乳化的蛋白质。在此基础上,将上述两种萃取剂应用于发酵液中3-羟基丙酸的萃取分离。研究结果表明,稀释剂对两种萃取剂萃取3-羟基丙酸的能力具有显著的影响。而对于同一种稀释剂,三辛胺对于发酵液中3-羟基丙酸的萃取能力略优于二癸胺。利用三辛胺和正丁醇为萃取体系,通过四级萃取,3-羟基丙酸的回收率可达96.7%。

语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/24350
专题研究所(批量导入)
推荐引用方式
GB/T 7714
朱一帆. 络合萃取法分离发酵液中的3-羟基丙酸[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2017.
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