樊亞超，張霖，廖莎，王領(lǐng)民（中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001）

綜述與專論

2，3-丁二醇分離提取工藝研究進展

樊亞超，張霖，廖莎，王領(lǐng)民
（中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001）

2，3-丁二醇應(yīng)用廣泛，是一種潛在的平臺化合物，可以用于替代傳統(tǒng)平臺化合物——四碳烴?；谀茉窗踩熬G色環(huán)保的需求，生物煉制制備2，3-丁二醇受到人們的青睞。與化學(xué)法相比，生物煉制制備2，3-丁二醇具有明顯的優(yōu)勢。然而，2，3-丁二醇的高沸點及強極性的特點使它難以從發(fā)酵液中分離。這成為了生物煉制2，3-丁二醇工藝工業(yè)化的瓶頸。因此，開發(fā)高效價廉的2，3-丁二醇分離工藝成為研究的重點。本文綜述了從發(fā)酵液中分離2，3-丁二醇工藝的研究進展。2，3-丁二醇的分離主要包括固液分離、發(fā)酵液深處理及 2，3-丁二醇精制 3個方面，涉及的分離技術(shù)包括離心、絮凝、膜過濾、離子交換、電滲析、萃取、精餾等以及相關(guān)技術(shù)的優(yōu)化和耦合。提出今后的研究重點在于現(xiàn)有分離工藝的高效整合及新型分離工藝的有效突破。

2，3-丁二醇；生物煉制；分離

生物煉制技術(shù)以其綠色、過程條件溫和以及原材料可再生的工藝特性受到人們的青睞，符合現(xiàn)代人對可持續(xù)發(fā)展的訴求，是現(xiàn)代化工發(fā)展的主要方向之一，成為各國發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。在眾多的生物煉制產(chǎn)品中，2，3-丁二醇因為其廣泛的用途以及未來潛在的應(yīng)用價值受到人們的高度關(guān)注，而且化學(xué)法生產(chǎn)2，3-丁二醇由于其特殊的結(jié)構(gòu)特性使生產(chǎn)過程需嚴苛的條件，造成了工藝條件復(fù)雜、操作困難、成本高昂，難以實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，這也直接造成了對 2，3-丁二醇的應(yīng)用研究不夠充分。與化學(xué)法相較，生物煉制制備2，3-丁二醇優(yōu)勢明顯。

2，3-丁二醇的沸點為 179～180℃，燃燒值可達到 27.2kJ/g，與甲醇、乙醇相當(dāng)，具有強極性，與水混溶，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、建材、燃料以及航空航天等領(lǐng)域。2，3-丁二醇還是一種潛在的平臺化合物，可用于替代傳統(tǒng)的平臺化合物——四碳烴。從2，3-丁二醇出發(fā)，可以合成甲乙酮、乙偶姻、1，3-丁二烯等。2，3-丁二醇作為平臺化合物的更多應(yīng)用有待于進一步的開發(fā)研究。

隨著工業(yè)化進程的不斷加速，2，3-丁二醇的需求量日益增長，生物煉制制備2，3-丁二醇越來越受到人們的重視。自HARDEN和WALPOLE發(fā)表生物轉(zhuǎn)化法制備2，3-丁二醇的研究至今已有超過百年的歷史。經(jīng)過眾多研究者的努力，生產(chǎn)2，3-丁二醇的發(fā)酵工藝逐漸完備，取得了眾多的研究成果，有多篇文獻［1-5］總結(jié)了2，3-丁二醇發(fā)酵工藝研究進展。目前，2，3-丁二醇的發(fā)酵已可達到酒精發(fā)酵的水平，然而生物煉制制備2，3-丁二醇依然難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，其原因就在于從發(fā)酵液中分離2，3-丁二醇的工藝還不夠完善，成本過高。本文重點關(guān)注了發(fā)酵液中 2，3-丁二醇分離工藝的研究進展，探討了2，3-丁二醇分離工藝的發(fā)展方向。

1　發(fā)酵液中2，3-丁二醇的分離工藝

發(fā)酵液中的成分復(fù)雜，除了大量的菌體外，還包括來自培養(yǎng)基的無機鹽、少量蛋白以及核酸等有機物，在發(fā)酵過程中除了目標產(chǎn)物的生成，還產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)物，此外發(fā)酵液中還存在菌體未耗完的糖等碳源，這些都給目標產(chǎn)物的分離造成了困難。2，3-丁二醇本身高沸點和強極性的特性，也增加了2，3-丁二醇分離的困難。目前阻礙生物煉制制備2，3-丁二醇工業(yè)化生產(chǎn)的瓶頸在2，3-丁二醇發(fā)酵液的后處理。

通常，從發(fā)酵液中分離得到目標產(chǎn)物2，3-丁二醇，一般要經(jīng)過以下3個步驟。首先，需要對發(fā)酵液進行固液分離，通過固液分離將發(fā)酵液中的菌體、不溶性蛋白、固體雜質(zhì)以及部分可溶性蛋白去除；其次，對于得到的發(fā)酵液進行深處理去除其中的無機鹽、部分代謝副產(chǎn)物、可溶性蛋白等，為精餾分離2，3-丁二醇做好準備；最后，通過精餾等工藝從發(fā)酵清液中分離得到2，3-丁二醇純品。

1.1發(fā)酵液的固液分離

2，3-丁二醇發(fā)酵液的固液分離采用絮凝沉淀、過濾、離心等傳統(tǒng)工藝。固液分離的工藝較為成熟，在2，3-丁二醇分離純化中的投入占比并不高。通過絮凝，很容易實現(xiàn)發(fā)酵液中的固體沉淀。

張江紅等［6］利用殼聚糖和海藻酸鈉復(fù)合絮凝處理2，3-丁二醇發(fā)酵液，考察了絮凝處理的影響因素，確定了絮凝的工藝條件。最終，發(fā)酵液的絮凝率達到98%以上，2，3-丁二醇的保留率為99%，有效實現(xiàn)了發(fā)酵液的固液分離。而且，研究人員重復(fù)利用了絮凝得到的菌體，其轉(zhuǎn)化率與絮凝前相當(dāng)。吳艷陽等［7］采用10種不同的絮凝劑處理2，3-丁二醇發(fā)酵液，考察了絮凝的影響因素和絮凝工藝條件，確定了以氯化鐵為絮凝劑的 2，3-丁二醇發(fā)酵液處理工藝。發(fā)酵液的絮凝率和蛋白去除率均達到98%以上，有效實現(xiàn)了發(fā)酵液的固液分離，為后續(xù)的分離工藝創(chuàng)造了條件。

然而，絮凝沉淀的固體通常較為疏松，含有大量的發(fā)酵清液，容易造成目標產(chǎn)物的損失。因此，絮凝沉淀通常與過濾或離心耦合使用。對于過濾，根據(jù)膜孔徑的大小可以分為微濾、超濾和納濾。過濾膜的孔徑越小，越有利于發(fā)酵液中固體的分離，但也越容易造成膜的堵塞，降低固液分離的效率和膜的使用壽命。因此，通常會采用不同孔徑的膜多級過濾，在保證過濾效果的同時，提高了固液分離的效率，也減少了膜的損耗?，F(xiàn)在，一系列耐熱、耐溶劑的高分子超濾膜和以陶瓷、多孔玻璃、氧化鋁為材料的無機超濾膜都被開發(fā)了出來，其中以乙酸纖維素膜和聚砜膜應(yīng)用最廣，但總體上膜過濾所具有的缺點依然存在，因此開發(fā)新型濾膜材料、優(yōu)化過濾工藝等來提高濾膜的使用壽命和分離效果是膜分離研究的重要方向。GUPTA等［8］在使用0.2μm的乙酸纖維素膜過濾 2，3-丁二醇發(fā)酵液時，加入了空氣噴射清洗膜表面的固體沉積，有效改善了膜分離的效率。在實驗室中，單獨通過離心便可以實現(xiàn)固液分離且效果優(yōu)良，然而在工業(yè)上，受離心機轉(zhuǎn)速、分離效率以及成本等因素的限制，絮凝和低速離心耦合實現(xiàn)固液分離是較好的選擇。

1.2發(fā)酵清液的深處理

2，3-丁二醇發(fā)酵液經(jīng)固液分離，發(fā)酵液中的固體雜質(zhì)被除去，得到相對較純凈的2，3-丁二醇清液。此時，若通過精餾等途徑分離2，3-丁二醇，隨著水分的蒸發(fā)，在達到2，3-丁二醇的分離溫度之前，發(fā)酵液中的可溶性雜質(zhì)就會形成油狀積塊阻礙2，3-丁二醇的分離。因此，在分離2，3-丁二醇純品之前，需要對發(fā)酵清液進一步處理。通常通過蒸發(fā)、真空膜精餾等去除發(fā)酵液中的水，實現(xiàn)發(fā)酵清液的濃縮，減少后續(xù)處理發(fā)酵清液的體積，有利于后續(xù)分離工藝的深處理。QURESHI等［9］報道采用真空膜精餾濃縮發(fā)酵液清液，膜材料為孔徑為0.22μm的聚四氟乙烯膜，發(fā)酵清液中的 2，3-丁二醇濃度濃縮到了430g/L。

對發(fā)酵清液的深處理可以從兩個方向考慮：一個是以可溶性雜質(zhì)為目標，通過一定的工藝手段從清液中去除可溶性雜質(zhì)；另一個方向是以2，3-丁二醇為目標，通過萃取等工藝手段將2，3-丁二醇轉(zhuǎn)移到其他溶劑中。

分離發(fā)酵液中的雜質(zhì)可以通過電滲析或離子交換樹脂。在工業(yè)過程中，電滲析和離子交換樹脂對發(fā)酵液中的帶電離子具有良好的去除效果，且適合工業(yè)化過程。然而，在電滲析過程中，會有較大量的目標產(chǎn)物損失。離子交換樹脂的應(yīng)用，成本較高，且會產(chǎn)生大量的廢水。此外，這兩種方法均不能去除發(fā)酵清液中的可溶性蛋白、殘?zhí)堑炔粠щ姾傻碾s質(zhì)，因此它們通常與其他分離方法耦合使用。

以2，3-丁二醇為目標進行的分離中，溶劑萃取是常用的方法之一。早在1945年，OTHMER等［10］就建議使用液液萃取從發(fā)酵液中分離2，3-丁二醇。1978年，TSAO［11］報道了采用乙醚萃取發(fā)酵液中的2，3-丁二醇，單次萃取率達到了 75%，同時也萃取了發(fā)酵液中的其他有機物。此后，研究者對溶劑萃取進行了大量的研究工作，包括2，3-丁二醇在不同的有機溶劑或混合溶劑中的分配系數(shù)及相圖

等［12-14］。萃取發(fā)酵液中 2，3-丁二醇常用的溶劑有乙酸乙酯、乙醚、二乙基乙醚、正丁烷、正丁醇以及油醇等。由于2，3-丁二醇具有較強的極性，強極性溶劑對2，3-丁二醇具有較好的溶解性能，但同時也對水有較強的相容性，尋找合適的有機溶劑使 2，3-丁二醇在溶劑和水之間有良好的分配系數(shù)及選擇性是萃取分離突破的關(guān)鍵。GARCIA-CHAVEZ 等［15］采用離子液體TOA MNaph作為萃取劑分離2，3-丁二醇，制作了2，3-丁二醇、離子液體和水在不同溫度下的相圖。與傳統(tǒng)的萃取劑相比，離子液體TOA MNaph在分配系數(shù)和選擇性上表現(xiàn)出了較好的平衡。BIRAJDAR等［16］報道了一種從發(fā)酵液中分離2，3-丁二醇的連續(xù)預(yù)分散溶劑萃取工藝，以正丁醇為溶劑制備膠質(zhì)液體泡沫，在鼓泡塔中連續(xù)逆流萃取2，3-丁二醇。與傳統(tǒng)液液萃取相比，預(yù)分散萃取技術(shù)使傳質(zhì)系數(shù)增加了35%～85%，并且使溶劑的使用量減少了 30%。為了盡可能多地分離目標產(chǎn)物，萃取分離通常采用多級萃取。溶劑萃取由于存在溶劑的耗量較大、成本較高及由于2，3-丁二醇本身的特性導(dǎo)致的萃取效果不佳等缺點，難以工業(yè)化應(yīng)用，因此尋找和開發(fā)高效萃取劑及萃取工藝是溶劑萃取分離2，3-丁二醇工藝優(yōu)化的重點。

以2，3-丁二醇為目標進行的分離中，鹽析也是常用的方法之一。AFSCHAR等［17］利用碳酸鉀作為鹽析劑分離2，3-丁二醇。在對2，3-丁二醇發(fā)酵液進行預(yù)處理后，加入53%～56%的碳酸鉀，94%～96% 的2，3-丁二醇析出進入醇相，醇相中2，3-丁二醇的質(zhì)量分數(shù)達到了97%。然而，該鹽析工藝的處理過程繁瑣，工藝中需要調(diào)節(jié)pH及溫度，且鹽的用量較大，不利于工業(yè)放大。江波等［18］利用鹽析分離發(fā)酵液中2，3-丁二醇，考察了多種無機鹽的分相效果，其中只有K2CO3、K2HPO4和K3PO4能起到鹽析作用。通過對發(fā)酵液預(yù)處理及濃縮，加入無機鹽進行鹽析，上相中目標產(chǎn)物的最高濃度達到420g/L。其中，以K2HPO4為鹽析劑，2，3-BDO分配系數(shù)和回收率分別可以達到42.03%和95.12%。以K2CO3為鹽析劑，2，3-BDO分配系數(shù)和回收率則分別只有7.49%和79.59%。BIRAJDAR 等［19］研究了在鼓泡塔中采用正丁醇作為萃取劑，連續(xù)逆流萃取分離 2，3-丁二醇，同時考察了在進料液中加入磷酸鹽條件下鹽析-萃取分離2，3-丁二醇的效果。

結(jié)合萃取和鹽析的特點，雙水相萃取分離發(fā)酵液中的2，3-丁二醇成為了2，3-丁二醇分離工藝的研究熱點之一。雙水相萃取利用體系中兩種物質(zhì)對水的親和性不同而發(fā)生分相，從而實現(xiàn)萃取目標產(chǎn)物2，3-丁二醇的目的。傳統(tǒng)的雙水相體系通常由兩種高分子聚合物組成。DAI等［20］報道采用不同的糖及有機溶劑構(gòu)成萃取體系分離2，3-丁二醇。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，葡萄糖及叔丁醇構(gòu)成的體系更有利于下相含糖溶液的再利用。因此，選用葡萄糖/叔丁醇體系分離2，3-丁二醇，下相含葡萄糖溶液經(jīng)稀釋后用于發(fā)酵。修志龍團隊在文獻［21-25］中報道了一系列由親水性有機溶劑和無機鹽組成的新型雙水相體系用于分離2，3-丁二醇。其中，有機溶劑萃取2，3-丁二醇，無機鹽的加入起到了“保水”的作用，促使2，3-丁二醇向有機相移動。新型雙水相體系中，2，3-丁二醇的分配系數(shù)及回收率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的雙水相體系，且該體系可直接應(yīng)用于發(fā)酵液，節(jié)省了固液分離的步驟，簡化了 2，3-丁二醇分離的工藝，去除了發(fā)酵液中部分雜質(zhì)，有利于后續(xù)的精餾分離。WU等［26］通過繪制三元相圖考察了3種不同的鹽與正丁醇形成的雙水相體系萃取2，3-丁二醇，其中K2HPO4和正丁醇組成的體系效果較好。雖然雙水相萃取仍會消耗大量的有機溶劑和無機鹽，但相比較而言，雙水相萃取分離工藝更具有工業(yè)化前景。

反應(yīng)萃取利用目標產(chǎn)物的可逆反應(yīng)，改變目標產(chǎn)物在復(fù)雜體系中的溶解性能，增強反應(yīng)產(chǎn)物在萃取劑中的溶解，從而實現(xiàn)目標產(chǎn)物的分離。反應(yīng)萃取很適合于復(fù)雜體系中分離特殊物質(zhì)，尤其是當(dāng)目標產(chǎn)物的濃度較低時，而發(fā)酵液中2，3-丁二醇的分離非常符合這一特點。因此，通過可逆反應(yīng)將2，3-丁二醇轉(zhuǎn)化為疏水產(chǎn)物，然后使用合適的溶劑萃取，是從發(fā)酵液中分離 2，3-丁二醇的一種有效途徑。LI等［27］報道了采用丙醛作為反應(yīng)物，可逆地與2，3-丁二醇反應(yīng)生成疏水的EDD，從發(fā)酵液中分離出來。分離過程采用兩級錯流反應(yīng)萃取，鹽酸作為催化劑。最終，2，3-丁二醇的回收率達到了 90%，終產(chǎn)物中2，3-丁二醇的質(zhì)量分數(shù)達到了 99%。反應(yīng)萃取發(fā)酵液中2，3-丁二醇，收到了較好的效果，然而工藝過程中使用鹽酸作為催化劑，不能回收。反應(yīng)結(jié)束后，過量的鹽酸需要被中和，且鹽酸易腐蝕設(shè)備。因此，若能開發(fā)出高效價廉的催化劑，反應(yīng)萃取工藝具有良好的應(yīng)用前景。該團隊在另一篇文獻中報道了采用乙醛-環(huán)己烷體系的反應(yīng)萃?。?8］。此工藝采用了三級逆流反應(yīng)萃取，離子交換樹脂HZ732作為反應(yīng)催化劑。同樣，該工藝過程取得了良好的結(jié)果，2，3-丁二醇的回收率達到了90%，終產(chǎn)物中2，3-丁二醇的質(zhì)量分數(shù)達到了99%。工藝中采用的離子交換樹脂可重復(fù)使用，副反應(yīng)少。然而，催化過程反應(yīng)時間較長，且發(fā)酵液中的鹽和蛋白會引起離子樹脂的失活，減少離子樹脂的使用次數(shù)。

此外，黃和等在一篇專利［29］中曾報道了利用疏水硅沸石從發(fā)酵液中吸附分離2，3-丁二醇的方法。分離工藝中，預(yù)處理過后的發(fā)酵清液通過疏水硅沸石吸附，然后用無水乙醇脫附，得到含有2，3-丁二醇的醇相，進行進一步的分離。然而，由于2，3-丁二醇本身的親水性，造成硅沸石吸附的效率較低，限制了整個工藝的發(fā)展應(yīng)用。

1.32，3-丁二醇精制

2，3-丁二醇發(fā)酵液經(jīng)過固液分離、脫蛋白、脫鹽以及濃縮等工藝的處理之后，得到了雜質(zhì)含量很少的含2，3-丁二醇清液，對此清液進行進一步的處理，分離2，3-丁二醇純品。對2，3-丁二醇純品的分離，研究者報道的工藝有逆流汽提法、精餾、滲透蒸發(fā)、膜蒸餾、真空膜蒸餾等。其中，滲透蒸發(fā)是利用各組分通過致密膜溶解和擴散速度的不同實現(xiàn)分離的過程。膜蒸餾則是通過多孔疏水膜進行的蒸發(fā)過程。而真空膜蒸餾則是滲透蒸發(fā)和膜蒸餾技術(shù)的結(jié)合。這些分離過程都需要消耗大量的能量，為了降低能耗，研究者不斷改進工藝，開發(fā)了包括降膜蒸發(fā)及多效蒸發(fā)等的反應(yīng)器及工藝。

GARG等［30］認為，逆流汽提法是分離2，3-丁二醇最可行的方法，早在1945年和1948年，工業(yè)級逆流汽提裝置已經(jīng)在伊利諾斯和加拿大建立，而后因為成本等原因停產(chǎn)，其在工業(yè)化過程中的廣泛應(yīng)用因能耗等問題而擱淺。

SHAO等［31］將沸石均勻分散在聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜中制成改性膜分離丁醇和 2，3-丁二醇組成的二元混合物，改善了2，3-丁二醇的回收率，得到了純度98%的2，3-丁二醇，但該膜在分離發(fā)酵清液中2，3-丁二醇的效果有待驗證。該團隊在后續(xù)的研究中［32-33］，繼續(xù)考察了當(dāng)丁醇和 2，3-丁二醇組成的二元體系中存在乙醇時，對改性PDMS膜選擇性和2，3-丁二醇透過率的影響。此外，還考察了分離2，3-丁二醇時，滲透蒸發(fā)和真空膜精餾的能量利用效率，為開發(fā)2，3-丁二醇分離工藝的研究進行了有意義的嘗試。

這些精制工藝通常需要消耗大量的能量，才能得到純度較高的2，3-丁醇產(chǎn)品。

2　分離工藝優(yōu)化

2，3-丁二醇分離工藝的目標是控制成本、降低能耗、提高收率和純度以及簡化流程。分離工藝是多種分離技術(shù)的耦合，單一的技術(shù)很難達到分離的目標。在2，3-丁二醇的分離中，發(fā)酵液的固液分離、脫鹽和脫蛋白對后續(xù)的分離有重要影響，這些雜質(zhì)的存在很容易造成催化劑的失活、膜的污染、精餾過程的焦化等。即使雙水相萃取可直接應(yīng)用于發(fā)酵液，也需要進一步的脫鹽和脫蛋白。因此，對 2，3-丁二醇分離工藝的研究重點逐漸轉(zhuǎn)向現(xiàn)有技術(shù)的整合和優(yōu)化以及新技術(shù)的開發(fā)，從而實現(xiàn)分離工藝的優(yōu)化，達到2，3-丁二醇分離的目標。

JEON等［34］將微濾、醇沉與真空精餾耦合分離2，3-丁二醇。首先通過微濾將發(fā)酵液中的細胞等固體雜質(zhì)去除，得到發(fā)酵清液，其中2，3-丁二醇的濃度為 90g/L。然后調(diào)節(jié)發(fā)酵清液的 pH，通過真空精餾濃縮發(fā)酵清液，2，3-丁二醇的濃度達到500g/L。對得到的濃縮發(fā)酵液使用小分子醇醇沉，濃縮液中的有機酸和無機鹽的去除率分別達到了 92.5%和99.8%。最后，再次進行真空精餾，分離得到 2，3-丁二醇，2，3-丁二醇的收率和純度分別達到了76.2% 和96.1%。SHAO等［35］基于溶劑萃取和滲透蒸發(fā)從模擬發(fā)酵液中分離純化2，3-丁二醇，溶劑選用正丁醇，滲透蒸發(fā)采用PDMS膜，且數(shù)值模擬顯示，膜分離可用于連續(xù)分離2，3-丁二醇。然而，該分離工藝在實際發(fā)酵液中的應(yīng)用效果有待檢驗。

ANVARI等［36］將液液萃取與發(fā)酵耦合，研究2，3-丁二醇的原位分離。研究者對18種有機溶劑進行了篩選，考察了其生物相容性和生物可利用性。最后，采用油醇作為萃取劑與發(fā)酵過程耦合。油醇加入發(fā)酵體系，68%的2，3-丁二醇被萃取，同時2，3-丁二醇的發(fā)酵產(chǎn)量也有所提高。但由于油醇本身的疏水性，萃取的效率并不高。

黃和等［37］在一篇專利中曾公開了一種利用 2，3-丁二醇發(fā)酵液制備甲乙酮的方法。2，3-丁二醇發(fā)酵液經(jīng)固液分離，得到發(fā)酵清液，用分子篩催化劑催化2，3-丁二醇脫水制備甲乙酮。然而，該制備工藝中，反應(yīng)液在經(jīng)過催化劑時需要氣化，因此并沒有避開2，3-丁二醇分離過程中所遇到的問題，但這一嘗試為2，3-丁二醇分離工藝的研究提供了新的方向。

3　結(jié)　語

生物煉制制備2，3-丁二醇的研究至今已有超過百年的歷史，但由于成本的問題，依然沒有實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。其中，2，3-丁二醇的分離成本已占總成本的一半以上。雖然，在長期的研究中，眾多的分離工藝被開發(fā)出來，形成了成套的工藝流程，包括固液分離、發(fā)酵液濃縮及雜質(zhì)去除以及2，3-丁二醇精制等，但分離的成本依然無法滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。因此，在今后的研究中，分離工藝的開發(fā)依然是2，3-丁二醇生物煉制工藝工業(yè)化的關(guān)鍵。

隨著能源結(jié)構(gòu)多樣化及可再生能源需求的不斷強化以及環(huán)境問題的日益嚴重，生物煉制技術(shù)越來越舉足輕重，被納入眾多國家的發(fā)展戰(zhàn)略之中。因2，3-丁二醇本身的特性及其廣泛的應(yīng)用途徑，生物煉制制備2，3-丁二醇有著光明的發(fā)展前景。隨著2，3-丁二醇發(fā)酵技術(shù)的不斷完善以及發(fā)酵菌種的不斷改進，從發(fā)酵液中分離2，3-丁二醇的工藝研究也越來越受到人們的重視。今后的研究重點也將聚焦在現(xiàn)有分離技術(shù)的有效整合以及新型分離工藝的突破性進展，為工業(yè)化生產(chǎn)2，3-丁二醇打下堅實基礎(chǔ)。

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Progress on the separation of 2，3-butanediol

FAN Yachao，ZHANG Lin，LIAO Sha，WANG Lingmin
（Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals，SINOPEC，F(xiàn)ushun 113001，Liaoning，China）

As a potential platform compound，2，3-butanediol is used widely and can replace the traditional platforms——four carbon hydrocarbons. With the requirements of energy security and environmental protection，biological refinery of 2，3-butanediol have gained substantial interest due to its obvious advantages over the chemical method. However，due to the high boiling point and hydrophilicity of 2，3-butanediol，it is very difficult to be recovered from fermentation broth，which has become the bottle-neck of industrial production of 2，3-butanediol. Therefore，it is important to develop cost effective process to separate 2，3-butanediol. The progress is reviewed on the downstream processing of 2，3-butanediol fermentation. The process contains mainly three steps：solid-liquid separation，deep treatment of broth and purification of 2，3-butanediol. Many technologies have been involved，such as centrifugation，flocculation，membrane filtration，ion exchange，electrodialysis，extraction，distillation and so on，and their optimization and combinations. In the future，researchers should focus on the effective integration of existing technologies and development of new separation process.

2，3-butanediol；bio-refinery；separation

TQ 923

A

1000-6613（2016）08-2323-06

10.16085/j.issn.1000-6613.2016.08.03

2016-01-11；修改稿日期：2016-01-18。

及聯(lián)系人：樊亞超（1987—），男，碩士，助理工程師，從事生物化工研究。E-mail fanyachao.fshy@sinopec.com。