3.11.3　丙酸-乙酸双组分体系的络合萃取分离

丙酸、乙酸为酸性相当的脂肪酸，它们的pK_a值分别为4.87和4.76，两者十分接近。由于丙酸的脂肪链比乙酸多一个CH₂，丙酸的亲油性比乙酸强，它们的疏水性参数lgP分别为0.290和-0.313。根据化学萃取和物理萃取的基本特性及其两者的加和性，无论采用哪类萃取方法，丙酸都会优先萃入有机相。

符钰^［124］以分离提纯丙酸-乙酸混合物为目的，将丙酸作为产品而乙酸作为副产物，着重研究了络合剂及稀释剂种类、络合剂浓度、溶液pH值等因素对萃取分离性能的影响。

络合剂和稀释剂的种类及其组成对丙酸-乙酸体系萃取平衡的影响如图3-60和图3-61所示。可以看出，与胺类（三烷基胺Alamine 336，仲胺LA-2）络合剂相比，磷氧类（磷酸三丁酯TBP，三烷基氧膦TRPO）络合剂可以提供较高的丙酸纯度。但是，磷氧类络合剂对丙酸提供的萃取平衡分配系数较小，即提取率较低。仲胺类络合剂LA-2可以提供较大的分配系数D值，但提取丙酸的纯度较小。

另外，从图3-60和图3-61的比较中还可以看出，稀释剂对双组分萃取效果的影响十分明显。同一种络合剂在非极性稀释剂（正己烷）中对丙酸分离的效果最好，即可以获得相对较高的纯度，这与丙酸具有较大的亲油性有关。由于胺类萃取剂只有在极性稀释剂中才可能获得较大的萃取平衡分配系数，在分离丙酸与乙酸时，获得丙酸产品的纯度较低。

综合考虑丙酸的纯度和丙酸的提取率两方面因素，对于丙酸-乙酸双组分体系的络合萃取分离，符钰^［124］认为，选用磷氧类络合剂较为适宜。

在分离对象（即料液）的pH>pK_a的条件下，有机羧酸在料液中以羧酸根的形式存在摩尔分数较大。由于大多数萃取过程可以提取的对象是有机羧酸的自由分子，因此，有机羧酸萃取平衡分配系数在pH≥pK_a的区域会随pH值的增大而迅速减小。与一般条件下的萃取过程相比较，pH>pK_a条件下的萃取率将会明显降低。

为了保证葡萄糖或乳糖生产丙酸的生物发酵过程在最佳pH条件下（pH>pK_a）进行，需要调节发酵液的pH值。符钰^［124］系统研究了pH值调节剂对萃取分离效果的影响，提出加入产品丙酸的共轭碱——丙酸钠调节pH值的方法。共轭碱的加入可以使发酵液形成缓冲溶液，稳定控制发酵液的pH值，提高丙酸的提取率。同时提出降低络合剂，以防止丙酸钠的消耗。例如，当络合剂TRPO浓度为20％、平衡水相pH值为5.36时，TRPO-正己烷萃取剂对丙酸的萃取率为94.5％，产品丙酸的纯度为92.9％。针对生物发酵液的丙酸-乙酸双组分体系的在线分离任务-萃取发酵，选择体积浓度为20％的TRPO（正己烷）为混合萃取剂，用丙酸钠调节水相pH值，可以获得较高的产品纯度，同时也保证了较高的丙酸提取率。