1,2,4-丁三醇(1,2,4-butanetriol, BT)是一种具有高附加值的重要大宗化学品，被广泛应用在医药、材料、日化、能源等领域。相较于传统的化学合成法生产BT，生物发酵法具备反应条件温和、成本低廉、绿色环保等优势。但缺少高效、绿色、经济的分离纯化工艺研究，成为限制BT工业化大规模生产的主要因素。硼亲和分离是一种高效的分离生物基化学品的技术，基于硼亲和作用分离发酵液中亲水性BT的工艺尚未见报道。本学位论文以分离纯化发酵液中低浓度的BT为出发点，建立了硼亲和分离体系，研究了硼亲和作用机理，开发了基于硼亲和作用的反应萃取和硼亲和固相萃取两种分离工艺，优化了工艺参数，分析了两种分离工艺的可行性。首先，采用荧光光谱法和量子化学计算研究了硼亲和作用机理。通过结合常数、热力学函数及分子内弱相互作用的结果分析得出：(1) 相对于丁二醇，离子化苯硼酸(Phenylboronic acid, PBA)更易与BT结合，且硼亲和作用为放热反应，常温下可以自发进行; (2) 碱性条件下硼酸基团优先识别邻位二羟基；酸性条件下硼酸基团优先识别间二羟基; (3) 离子化PBA与BT在碱性条件下结合常数更大，从中性条件下的4.4 M-1至碱性条件下的7.2 M-1。其次，将优化后的工艺参数应用于实际发酵液体系，为降低发酵液中可溶性杂质对反应萃取的影响，研究了预处理方式对蛋白脱除和脱色的影响。以活性炭吸附和等电点沉淀法预处理发酵液，蛋白去除率和脱色率分别为90.8%和93.3%。将预处理后的发酵液应用反应萃取法分离BT，萃取率为90.9%。以盐酸(HCl)溶液作为反萃液反萃回收BT。萃取剂、稀释剂经5次回收循环使用后，反应萃取率和反萃后BT浓度稳定在50.0%和85.9 g/L，BT纯度达到93.1%。最后，为避免萃取剂损失，避免使用A336和高浓度HCl，简化分离步骤。将萃取剂通过Friedel-Crafts反应合成了具有高比表面积，富含微孔和中孔的硼亲和超交联固相萃取吸附剂(HCP)，用于固相萃取分离溶液中的BT。研究了pH，金属阳离子，共存杂质，温度等因素对吸附性能的影响，并利用X射线光电子能谱(XPS)分析了吸附机理。吸附等温线和动力学实验得出吸附过程属于单分子层吸附，符合拟二级动力学模型，拟合计算出最大吸附容量为148.2 mg/g。通过多次循环吸脱附实验，HCP仍可保持较高的吸附量(102.0 mg/g)，说明HCP具有良好的循环使用性能。对比两种基于硼亲和作用的分离工艺，硼亲和固相萃取避免了萃取剂损失，不需要额外加入A336及高浓度HCl，可通过柱穿透吸附、醇解吸及蒸馏浓缩的方式分离回收BT，有望实现以高效的方式分离回收发酵液中的BT。