專利名稱：一種利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法與應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種收集藻體的方法，特別涉及一種利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法與應用。
背景技術：
能源微藻規(guī)模培養(yǎng)不僅可以固定太陽能，提供大量可再生能源需要的物質(zhì)原料，還可以大量吸收二氧化碳，實現(xiàn)節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，具有重要的經(jīng)濟意義，但是作為能源微藻產(chǎn)業(yè)鏈中的主要環(huán)節(jié)一微藻細胞的收集，一直是微藻生產(chǎn)中的難點之一，也是造成生產(chǎn)成本居高不下的原因之一。因此開發(fā)新型的、低耗能、高效率的收集方法成為目前能源微藻產(chǎn)業(yè)的研究焦點之一。聚合氯化鋁有較強的架橋吸附性能，在水解過程中，伴隨發(fā)生凝聚，吸附和沉淀等物理化學過程，結構由形態(tài)多變的多元羧基絡合物組成，絮凝體成型快，速度快，活性好，過濾性好，適用PH值范圍寬，對管道設備無腐蝕性，且有效成份高，便于儲存，運輸。所以用聚合氯化鋁制成的微粒對于微藻的采收有優(yōu)良的效果，同時這種微粒具有兩方面的功能，一方面有絮凝作用，另一方面也有電荷作用，采收效率很高。目前常用的采收方法有下面幾種:1)沉降法收集，利用藻細胞自身重力進行自然沉降和收集，該法成本較低但效率也低；2)離心法和泡載法收集，該法能耗較大，成本較高；3)過濾法收集，由于微藻體積小，一般濾紙很難過濾，采用超濾法會由于藻液的沉積而堵塞濾孔，過濾難以持續(xù)進行下去；4)疏水法是利用藻類疏水性并相互作用的原理收集藻細胞，但這種方法只對高鹽濃度中的藻液適用，對淡水培養(yǎng)的藻液效果較差，所以不具有普遍性；5)電泳法在變壓和整流過程中有電能損耗，所以現(xiàn)有的電泳法采收微藻能耗巨大，很難真正應用于工業(yè)大規(guī)模的采收；6)絮凝法收集耗時久，并且收集后的藻泥較為松散，占用較大的體積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法。本發(fā)明的另一目的在于提供所述的利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法的應用。本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn):一種利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法，包含以下步驟:(I)調(diào)節(jié)微藻培養(yǎng)液pH ≥7.0，加入磁性絮凝微粒，混合攪拌，得到微藻細胞和磁性絮凝微粒的聚合物；(2)通過磁場發(fā)生器對微藻細胞和磁性絮凝微粒的聚合物進行磁性吸附，分離得到微藻細胞和磁性絮凝微粒的聚合物；步驟(I)所述的微藻優(yōu)選為蛋白核小球藻和斜生柵藻；步驟(I)所述的pH值優(yōu)選通過氫氧化鈉或鹽酸調(diào)節(jié)；
步驟(I)所述的磁性絮凝微粒通過包含以下步驟的方法得到:①將四氧化三鐵納米顆粒分散到含有殼聚糖的醋酸溶液中，調(diào)節(jié)pH值至4.0 6.0，超聲分散；②將聚合氯化鋁溶液加熱至70°C，一邊攪拌聚合氯化鋁溶液一邊往其中加入步驟①得到的溶液，反應，接著冷卻；調(diào)節(jié)溶液的PH值為4.0，得到磁性絮凝微粒，即目標產(chǎn)物；其中，四氧化三鐵納米顆粒、殼聚糖和聚合氯化鋁按質(zhì)量比6:2:3配比；步驟①所述的含有殼聚糖的醋酸溶液優(yōu)選通過以下方法制備得到:在體積百分比1%的醋酸溶液中加入殼聚糖，溶解后得到；步驟①所述的殼聚糖分子量取值優(yōu)選為20萬；步驟①所述的超聲分散的條件優(yōu)選為30kHz頻率，分散30min ；步驟②中所述的攪拌的速度優(yōu)選為300 400r/min ；步驟②中所述的反應的時間優(yōu)選為60min ；步驟(I)所述的磁性絮凝微粒的用量優(yōu)選為:低生物量微藻的分離:微藻培養(yǎng)液中微藻生物量< 108cell/ml，每升微藻培養(yǎng)中使用的磁性絮凝微粒為0.25g ;高生物量微藻的分離:微藻培養(yǎng)液中微藻生物量> 108cell/ml,每升微藻培養(yǎng)中使用的磁性絮凝微粒為
0.60g ； 所述的微藻生物量優(yōu)選通過如下方法測定得到:通過分光光度計測定藻細胞樣品的最大吸收波長，不同藻液濃度的OD值對應不同藻液濃度的細胞數(shù)，建立OD值與微藻生物量的相關曲線，通過測定OD值計算出微藻生物量；步驟(I)中所述的混合攪拌的時間優(yōu)選為I 2min ；步驟(2)中所述的磁場發(fā)生器優(yōu)選為電磁鐵裝置；其通過改變電壓或者電流的大小就可以改變磁場的強度；所述的電磁鐵裝置的操作參數(shù)優(yōu)選為磁場強度為0.4T。所述的利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法適用于大規(guī)模收集藻體。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果:(I)本發(fā)明提供的利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法收集藻體的速度快，能在6分鐘內(nèi)收集得到藻體，所收集的藻體的量(濕重)為:低生物量(微藻細胞數(shù)5X107cell/ml):蛋白核小球藻是0.29g/L，斜生柵藻是0.28g/L ;高生物量(微藻細胞數(shù)3 X 109cell/ml):蛋白核小球藻是0.74g/L,斜生柵藻是0.68g/L。(2)本發(fā)明提供的利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法適用范圍廣，對含有藻體的液體在PH值> 7.0時，均可快速收集到藻體。(3)本發(fā)明提供的利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法，所使用的磁性絮凝微粒用量少，成本低。(4)本發(fā)明在污水處理應用中也有較好的效果，污水處理后水體的pH在7.0左右，所以無需進行PH調(diào)節(jié)即可采收，比較省時省料。(5)現(xiàn)場的操作性強，整個過程不會對微藻的組分產(chǎn)生破壞，且整個過程無污染。


圖1是蛋白核小球藻OD值與細胞密度的線性關系圖。
圖2是柵藻OD值與細胞密度的線性關系圖。圖3是磁性絮凝微粒劑量對蛋白核小球藻和斜生柵藻采收回收率影響效果圖。圖4是磁性絮凝微粒劑量對蛋白核小球藻和斜生柵藻采收凝集率影響效果圖。圖5是磁性絮凝微粒劑量對蛋白核小球藻和斜生柵藻采收沉降速率影響效果圖。圖6是pH對磁性絮凝微粒采收回收率影響效果圖。圖7是pH對磁性絮凝微粒采收凝集率影響效果圖。圖8是pH對磁性絮凝微粒采收沉降速率影響效果圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
具體實施方式
中的測定方法:(I)微藻的最大吸收波長:取微藻藻液3.5ml放入比色皿中,然后通過分光光度計掃描，波長范圍為200nm 700nm。(2)測定指標:①回收率
權利要求
1.一種利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法，其特征在于包含以下步驟: (1)調(diào)節(jié)微藻培養(yǎng)液pH^ 7.0，加入磁性絮凝微粒，混合攪拌，得到微藻細胞和磁性絮凝微粒的聚合物； (2)通過磁場發(fā)生器對微藻細胞和磁性絮凝微粒的聚合物進行磁性吸附，分離得到微藻細胞和磁性絮凝微粒的聚合物； 所述的磁性絮凝微粒通過包含以下步驟的方法得到: ①將四氧化三鐵納米顆粒分散到含有殼聚糖的醋酸溶液中，調(diào)節(jié)PH值至4.0 6.0，超聲分散； ②將聚合氯化鋁溶液加熱至70°C，一邊攪拌聚合氯化鋁溶液一邊往其中加入步驟①得到的溶液，反應，接著冷卻；調(diào)節(jié)溶液的PH值為4.0，得到磁性絮凝微粒；其中，四氧化三鐵納米顆粒、殼聚糖和聚合氯化招按質(zhì)量比6:2:3配比。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法，其特征在于:所述的微藻為蛋白核小球藻或斜生柵藻。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法，其特征在于:所述的含有殼聚糖的醋酸溶液通過以下方法制備得到:在體積百分比1%的醋酸溶液中加入殼聚糖，溶解后得到。
4.根據(jù)權利要求1所述的利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法，其特征在于:步驟①中所述的超聲分散的條件為30kHz分散30min ； 步驟②中所述的攪拌的速度為300 400r/min ； 步驟②中所述的反應的時間為60min。
5.根據(jù)權利要求1所述的利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法，其特征在于:所述的磁性絮凝微粒的用量為:低生物量微藻的分離:微藻培養(yǎng)液中微藻生物量< 108cell/ml，每升微藻培養(yǎng)中使用的磁性絮凝微粒為0.25g ;高生物量微藻的分離:微藻培養(yǎng)液中微藻生物量> 108cell/ml，每升微藻培養(yǎng)中使用的磁性絮凝微粒為0.6g。
6.根據(jù)權利要求5所述的利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法，其特征在于:所述的微藻生物量通過如下方法測定得到:通過分光光度計測定藻細胞樣品的最大吸收波長，不同藻液濃度的OD值對應不同藻液濃度的細胞數(shù)，建立OD值與微藻生物量的相關曲線，通過測定OD值計算出微藻生物量。
7.根據(jù)權利要求1所述的利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法，其特征在于:步驟(I)中所述的混合攪拌的時間為I 2min。
8.根據(jù)權利要求1所述的利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法，其特征在于:步驟(2)中所述的磁場發(fā)生器為電磁鐵裝置； 所述的電磁鐵裝置的操作參數(shù)為磁場強度為0.4T。
9.權利要求1所述的利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法的應用，其特征在于:所述的利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法應用于大規(guī)模收集藻體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用磁性絮凝微粒收集藻體的方法與應用。該方法首先將微藻培養(yǎng)液的pH值調(diào)至≥7.0，加入磁性絮凝微粒，混合攪拌，得到微藻細胞和磁性絮凝微粒的聚合物；接著通過磁場發(fā)生器對微藻細胞和磁性絮凝微粒的聚合物進行磁性吸附，分離得到微藻細胞和磁性絮凝微粒的聚合物。該方法能在6分鐘內(nèi)收集得到藻體，pH適用范圍廣，磁性絮凝微粒用量少，成本低，而且現(xiàn)場的操作性強，整個過程不會對微藻的組分產(chǎn)生破壞，且整個過程無污染。因此，本發(fā)明提供的方法可應用于大規(guī)模收集藻體。
文檔編號C12N1/12GK103103132SQ20131002267
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權日2013年1月21日
發(fā)明者江天久, 溫眾杰, 杜克梅, 曹潔茹, 李宏業(yè), 段琤琛 申請人:暨南大學