2,3-丁二醇(2,3-Butanediol)是一种重要的化工原料和液体燃料,被广泛应用于化工、食品、医药、燃料及航空航天等多个领域,其生产方法主要为生物转化法。针对目前生物转化法生产2,3-丁二醇分离提纯困难的问题,本论文从以下方面做了探索性研究。首先,考察了亲水性有机溶剂/无机盐双水相萃取体系的分相能力及其对2,3-丁二醇的萃取能力。结果表明,多种新型双水相体系对2,3-丁二醇都具有良好的萃取效果,综合考虑成本和萃取效果,选取了磷酸氢二钾/乙醇体系、硫酸铵/乙醇体系、碳酸钠/乙醇体系等三种双水相体系进行深入研究。通过考察其相图发现,这三种体系具有较宽的分相范围;随着体系中2,3-丁二醇的引入,分相区域增大。与传统的疏水有机溶剂萃取相比,新型双水相体系具有更好的萃取效果。其次,优化了三种双水相体系的最佳操作工艺。对于磷酸氢二钾/乙醇体系,当操作条件为磷酸氢二钾25%(w/w)/乙醇24%(w/w)时,2,3-丁二醇的分配系数和回收率分别可达28.33和98.13%;同时,上相中菌体和可溶性蛋白去除率分别可达99.63%和85.9%;2,3-丁二醇对葡萄糖的选择性系数可达615.87,产物和底物得到了有效的分离。对于硫酸铵/乙醇体系,当操作条件为硫酸铵20%(w/w)/乙醇27%(w/w)时,2,3-丁二醇的分配系数和回收率分别可达6.97和89.23%,发酵液的组成(乙酸钠、柠檬酸钠和pH)对双水相体系没有影响。对于碳酸钠/乙醇体系,操作条件为碳酸钠15%(w/w)/乙醇18%(w/w)时,2,3-丁二醇的分配系数和回收率分别可达15.12和94.30%;且上相体积浓缩为原发酵液体积的70%。最后,对双水相体系进行了放大并考察了成相组分的回收利用。相组成测定结果表明,上相为富含乙醇的富醇相,下相为富含无机盐的富盐相。当体系由10g放大至1000g时,萃取效果没有变化。通过研究成相物质的回收发现,乙醇和甲醇的回收率在90%以上,硫酸铵的回收率可达95%,回收的物质重新用于双水相萃取时对萃取效果没有影响。此外,还对整体工艺进行了优化,结果表明,新型双水相萃取技术具有操作简便、成本低廉的特点。