用于分离微藻的自组装磁改性絮凝剂及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及化学工程分离领域，具体涉及用于分离微藻的自组装磁改性絮凝剂及其制备方法和应用。所述絮凝剂为胺甲基化单宁粉末:磁粒子:水以0.2mg:0.01g:1ml-10mg:0.5g:1ml比例混合制得。本发明采用的Fe3O4磁粒子为纳米级磁粒子，与胺甲基化单宁组装更为容易，组装后的磁介质有着多于传统絮凝剂5-10倍的絮凝性能，但造价却是常规絮凝剂的1/10。
【专利说明】用于分离微藻的自组装磁改性絮凝剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学工程分离领域，具体涉及用于分离微藻的自组装磁改性絮凝剂及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]近年来，化石能源的日益枯竭和环境污染的日益严峻，使寻找清洁可再生的新能源成为热点。微藻含有丰富的蛋白质、不饱和脂肪酸、色素等营养物质，同时又具有含油量高、生长周期短、生物产量高等优点，有望成为一种极具潜力的生物柴油生产原料。但由于微藻个体微小(2-30 μ m)，导致其采收环节成本过高，推广应用受到限制。
[0003]常用的微藻采收方法有离心、过滤、沉降、气浮等，但由于微藻个体小、浓度低，进行采收前，一般要对微藻进行絮凝预处理，使其在絮凝药剂的作用下，聚集成较大的絮凝体，提高采收效率。常用的絮凝剂包括传统无机盐类(铝盐、铁盐)、聚合高分子类(聚合氯化铝、聚合硫酸铝铁、聚合氯化铝铁)、生物类(粘土、果壳、壳聚糖等)，但金属盐类絮凝剂会带来生物量的金属离子污染，生物类絮凝剂如壳聚糖、生物菌剂等价格昂贵。因此，一种高效、廉价、易降解的天然絮凝剂，将具有很好的应用前景。
[0004]单宁是植物体内的酚类次生代谢产物，在自然界中储量丰富，主要存在于植物的皮、根、叶和果肉中，是仅次于纤维素、木质素、半纤维素的林副产品。由于植物单宁含有大量的酚羟基结构，胶粒表面带负电荷对于水中大部分呈阴电荷的胶体具有显著的分散作用，考虑到植物单宁苯环状结构的亲核性，在环状结构的强亲核位点上引入其他带电荷的基团-胺甲基基团后，絮凝性质可以得到很大提高。由于单宁来源于天然产物，易被生物降解，不会对环境造成二次污染，是一类新型的环境友好型材料。
[0005]磁性材料具有易分离、操作简单的特点，近年来，采用磁性材料进行微藻分离的方法已有报道。中科院过程所的郭晨、胡一茹等人曾发明“一种磁分离器采收微藻的方法”，但该方法使用的修饰物是二烯丙基二甲基氯化铵聚合物或聚乙烯亚胺，最后再溶解于阳离子聚丙烯酰胺中进行重组，形成磁絮凝剂，这会对收获的生物量带来丙烯酰胺等有害污染物的残留。Liu 和 Ii 等(Liu D., Li F.T.，Zhang B.R.Water Sc1.Technol.2009, 59, 1085)采用壳聚糖修饰的磁性聚合物作为磁分离介质，成功分离了淡水中藻华的蓝藻，但其磁分离介质的合成较为复杂，且磁介质受离子强度的影响无法重复使用，加上壳聚糖昂贵的造价，极大的增加了成本，大规模应用十分困难。
[0006]此外，Fe3O4磁粒子为不规则的颗粒状，有些絮凝剂不能与其进行自组装，无法将有效的絮凝基团-铁氢氧化物胶团与磁颗粒组装在一起，形成有效的磁改性絮凝剂。例如，用聚合铝铁和磁粉复配收集淡水中的铜绿微囊藻，藻细胞密度为1-2X109时，收集率只有70%，且对磁场强度要求较高，收集过程耗时较长。除此之外，还有聚合氯化铁、阳离子聚丙烯酰胺等，将它们与磁粒子混合后收集微藻细胞，效果也并不显著。
[0007]本发明将胺甲基化单宁与磁粒子在自组装的前提下，通过外加磁场，利用该重组磁介质对高密度藻液中的微藻进行磁捕获。与传统微藻分离技术相比，该方法使用新型环境友好型材料，分离时间短，效果好，而且上清液中几乎无絮凝剂残留，成本不到传统絮凝剂的1/10，能耗降低50%以上。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种用于分离微藻的自组装磁改性絮凝剂。
[0009]本发明的再一目的是提供制备上述用于分离微藻的自组装磁改性絮凝剂的方法。
[0010]本发明的再一目的是提供利用自组装磁改性絮凝剂分离微藻的方法。
[0011]本发明提供了一种胺甲基化单宁和磁粒子自组装成的环保型磁絮凝剂，克服了传统絮凝剂对收获的生物量带来重金属离子污染的问题，避免了上清液中高离子强度对培养基再利用的影响，并且能使收获的微藻进行二次培养、产量加倍，提高收获率。根据本发明的用于分离微藻的自组装磁改性絮凝剂为磁改性的胺甲基化单宁，首先，称一定质量的落叶松单宁，溶解于其质量20倍的水中，抽滤去除不溶物，然后按照体积比(单宁:石油醚=3:1)的比例加入石油醚萃取，震荡后取下层溶液加入三倍体积乙醇，蒸干后于70°C水浴下通适量氮气，加入10% (v/v)的醋酸溶液，按照质量比(单宁:二甲胺:甲醛=1:1:2)的比例加入二甲胺和甲醛，反应3h后将反应产物冷冻干燥，得到胺甲基化单宁粉末；然后，将上述制得的胺甲基化单宁粉末与磁粒子配成(胺甲基化单宁粉末:磁性粒子:水)=(0.2mg:0.0lg: lml-10mg:0.5g: lml)的磁介质，静置混合Imin后投加于高密度藻液中，使得胺甲基化单宁终浓度在20mg/L-1000mg/L，磁粒子终浓度在0.5mg/mL-50mg/mL之间。
[0012]根据本发明的用于分离微藻的自组装磁改性絮凝剂，其改进在于，用普通植物单宁(终浓度60-1000mg/L)絮凝分离高密度藻液，无论是30s还是3h，都只有5% -10%的分离率；Fe304磁粒子(终浓度10-50mg/mL)分离藻液，分离率也只有30% -40%，即使将植物单宁(终浓度60-1000mg/L)与Fe3O4磁粒子(终浓度10-50mg/mL)进行混合投加，分离率依然只有40% -45%。但是将胺甲基化的单宁(终浓度20-500mg/L)和磁粒子(终浓度2-20mg/mL)进行自组装成磁介质后，分离率可以在30s内提高到90%，并在3min达到95%，且处理的藻液不需要经过离心去掉高浓度的胞外分泌物质，更大程度的降低了处理成本。
[0013]本发明所用单宁是植物纯天然提取物，是新型环境友好型材料。它与磁粒子自组装后在外加弱磁场的作用下，能在3min内实现对高密度藻液(细胞密度在多I X 19个/L)中藻细胞的磁捕获收集，且分离率能达到95%以上。
[0014]本发明主要通过以下技术方案来实现:
[0015]提供了自组装的磁介质分离微藻，在室温条件下将胺甲基化单宁与磁粒子自组装后直接投加到高密度藻液中充分搅拌混合，形成被磁粒子包裹的微磁絮体，从而可在外加低磁场强度的条件下进行快速分离。
[0016]所分离的微藻包括小球藻、普通小球藻、布朗葡萄球藻、蛋白小球藻、椭圆小球藻、微绿球藻、斜生栅藻、四尾栅藻、尖细栅藻、菱形藻、细柱藻、等鞭金藻、寇氏隐甲藻、盐藻、褐指藻、四片藻、裂殖壶菌、铜绿微囊藻多种藻属。优选为球藻、栅藻、铜绿微囊藻。
[0017]根据本发明的自组装磁介质分离微藻的方法可以包括以下步骤:
[0018]I)单宁胺甲基化改性:称一定质量的落叶松单宁，溶解于其质量20倍的水中，抽滤去除不溶物，然后按体积比(单宁:石油醚=3:1)的比例加入石油醚萃取，震荡后取下层溶液加入三倍体积乙醇，蒸干后于70°C水浴下通适量氮气，加入10% (v/v)的醋酸溶液，按照质量比(单宁:二甲胺:甲醛=1:1:2)的比例加入二甲胺和甲醛，反应3h后将反应产物冷冻干燥，得到胺甲基化单宁粉末。
[0019]2)将步骤I)制得的胺甲基化单宁粉末与磁粒子配成(胺甲基化单宁粉末:磁粒子:水)=(0.2mg:0.0lg: lml-10mg:0.5g: lml)的磁介质，静置混合Imin后投加上述方案所列藻种的高密度藻液中，使得胺甲基化单宁终浓度在20mg/L-1000mg/L，磁粒子终浓度在0.5mg/mL-50mg/mL 之间。
[0020]如上述所述，只有当胺甲基化单宁粉末和磁粒子质量比在1:10-1:200范围内变化时，组装后的磁絮凝剂才会有较好的絮凝效果，胺甲基化单宁粉末和Fe3O4磁粒子任一物质过量或不足，都会使得磁絮凝剂表面形成的有效絮凝基团“胺甲基-铁氢氧化物”失去絮凝作用。胺甲基化单宁投加量过低，不足以形成足量的絮凝基团去分离高密度藻液；投加量过高，会使组装形成的有效基团发生再解离。Fe3O4磁粒子浓度过低，自组装形成的磁絮凝剂不能在磁场力的作用下快速沉降，而浓度过高，会使本来表面带正电荷的磁絮凝剂的表面重新带负电荷，显示电负性，而与自身带负电荷的藻细胞相互排斥，降低絮凝效果。
[0021]3)调节藻液的pH至4.2-7.1 ;pH值过低，会使分离收集的藻细胞壁破裂失去活性；PH值过高，会使胺甲基化单宁表面形成的-NH4基团发生解离，失去絮凝作用。
[0022]4)在步骤3)所制得的藻液中，加入步骤2)组装得到的磁介质，充分搅拌后形成微藻磁絮凝体。
[0023]5)在外加磁场强度多500G场强下对步骤4)中的微藻磁絮凝体进行磁分离，去除上清液，收集分离获得的微藻。当磁场强度过低，低于500G时，会使微藻磁凝体不能借助磁场力的作用快速沉降，所以磁场强度只要大于500G即可满足磁絮凝对磁场的要求。
[0024]本发明所用的胺甲基化单宁与磁粒子自组装成的磁介质，操作方法十分简单。具体的，直接在室温下，将Fe3O4磁粒子与胺甲基化单宁、蒸馏水搅拌混合，胺甲基化单宁就会自动包覆在磁粒子表面，组装成有絮凝功能的磁粒子，自组装物可现配现用，常温保存。其中所述的Fe3O4磁粒子可以现配现用，也可以市售获得。
[0025]上述步骤3)所述的藻液pH调节至 4.2-7.1，如:4.2,4.5、5、5.5,6.0,6.5,7.1。对于不同微藻，在该范围内均有较好的分离效果。所用于调节藻液PH值的试剂优选NaOH溶液和HCl溶液，浓度范围为0.lmol/L-lmol/L.
[0026]上述步骤3)所述的磁介质用量约为0.25% -10% (v/v)，例如0.25 % (v/v)、0.50 % (v/v)、1.50% (v/v) >2.0 % (v/v) >3.0 % (v/v) >4.0 % (v/v) >5.0 % (v/v) >8.0 %(v/v)、10.0% (v/v)。
[0027]所述方法将磁介质投加到高密度藻液中，搅拌时间30s-lmin，例如30s、40s、50s、lmin,优选 40s_lmin。揽拌转速为 50-200rpm，例如 50rpm、60rpm、70rpm、80rpm、90rpm、10rpm,优选 80_100rpm。
[0028]在步骤5)中，所述磁分离在NdFeB永磁铁上进行，磁场强度为多500G，如500G、800G、1000G、1500G、2000G、2500G、3000G、5000G，优选为 1000-3000G。
[0029]所述磁分离时间为0.5_3min，如 30s、lmin、l.5min、2min、2.5min、3min，进一步优选为 0.5-1.5min。
[0030]本发明的磁分离方法优点可概括如下:
[0031]I)本磁分离方法主要对象是油脂产量较高的微藻原液，分离前藻液不需要经过离心、稀释等预处理，且细胞密度极高，为常规絮凝藻细胞密度的10-100倍。
[0032]2)本发明所采用的原料单宁为植物体内的次生代谢物，在自然环境中短期内可降解，半衰期约为3-5天，不会对环境带来二次污染，是新型环境友好型材料。
[0033]3)单宁较其他生物絮凝剂相比，价格低廉，且胺甲基化改性操作简单，成本较低，实验室易控制，可操作性强。
[0034]4)本发明采用的Fe3O4磁粒子为纳米级磁粒子，与胺甲基化单宁组装更为容易，组装后的磁介质有着多于传统絮凝剂5-10倍的絮凝性能，但造价却是常规絮凝剂的1/10。
[0035]5)本发明提供的磁絮凝方法，磁絮凝介质用量少，成本低，分离时间短，对分离设备要求较低，有望工业化大规模推广使用。
[0036]6)本发明所使用的Fe3O4磁粒子易回收，且可反复使用，只需简单水洗后用永磁铁置于容器任一侧，倒掉上清液室温晾干，便可实现对磁粒子的回收，并达到89% -95%的回收率。
【具体实施方式】
[0037]实施例1:50mg/L胺甲基化单宁和1mg/mL Fe3O4磁粒子分离布朗葡萄球藻(Botryococcus braunii)
[0038]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:200，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为1.56 X 1ltl个/L的布朗葡萄球藻藻液中，藻液pH值调至5.86，胺甲基化单宁终浓度为50mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为1mg/mL。快速搅拌Imin后置于2000G的磁场上静置沉降，0.5min后计算上清液藻细胞密度并得到分离率为94.6%。
[0039]实施例2:100mg/L胺甲基化单宁和8mg/mL Fe3O4磁粒子分离四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)
[0040]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:80，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为2.11 X 1ltl个/L的四尾栅藻藻液中，藻液pH值调至5.69，且胺甲基化单宁终浓度为100mg/L，Fe304磁粒子终浓度为8mg/mL。快速搅拌Imin后置于3000G的磁场上静置沉降，0.5min后计算上清液藻细胞密度并得到分离率为95.2%。
[0041 ] 实施例3:200mg/L胺甲基化单宁和1mg/mL Fe3O4磁粒子分离蛋白小球藻(Chlorella pyrenoidosa)
[0042]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:80，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为2.54X101(I个/L的蛋白小球藻藻液中，调节藻液PH值为6.01，胺甲基化单宁终浓度为200mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为1mg/mL，快速搅拌Imin后置于2800G的磁场中静置沉降，3min后计算上清液藻细胞密度并得到分离率为96.0%。
[0043]实施例4:150mg/L胺甲基化单宁和20mg/mL Fe3O4磁粒子分离杜氏藻(Dunaliellaprimolecta)
[0044]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:134，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为2.0l X 101°个/L的杜氏藻藻液中，调节藻液PH值为4.98，胺甲基化单宁终浓度为150mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为20mg/mL，快速搅拌Imin后置于3800G的磁场中静置沉降，Imin后计算上清液藻细胞密度并得到分离率为95.4%。
[0045]实施例5:300mg/L胺甲基化单宁和20mg/mL Fe3O4磁粒子分离斜生栅藻(Scenedesmus obliqnus)
[0046]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末=Fe3O4磁粒子的质量比为1:67，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为3.15X 1ltl个/L的斜生栅藻藻液中，调节藻液pH值为5.02，胺甲基化单宁终浓度为300mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为20mg/mL，快速搅拌Imin后置于3800G的磁场中静置沉降，Imin后计算上清液藻细胞密度并得到分离率为94.4%。
[0047]实施例6:300mg/L胺甲基化单宁和10mg/mL Fe3O4磁粒子分离普通小球藻(Chlorella vulgaris)
[0048]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:34，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为3.98 X 1ltl个/L的普通小球藻藻液中，调节藻液pH值为5.45，胺甲基化单宁终浓度为300mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为1mg/mL，快速搅拌Imin后置于3800G的磁场中静置沉降，Imin后计算上清液藻细胞密度并得到分离率为96.1%。
[0049]实施例7:500mg/L胺甲基化单宁和20mg/mL Fe3O4磁粒子分离微绿球藻(Nannochloropsis sp.)
[0050]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:40 二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为1.0lX 111个/L的微绿球藻藻液中，调节藻液PH值为6.09，胺甲基化单宁终浓度为500mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为20mg/mL，快速搅拌Imin后置于4000G的磁场中静置沉降，3min后计算上清液藻细胞密度并得到分离率为97.5%。
[0051 ] 实施例8:300mg/L胺甲基化单宁和5mg/mL Fe3O4磁粒子分离裂殖壶菌(Schizochytrium sp.)
[0052]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:60，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为1.01 X 111个/L的裂殖壶菌藻液中，调节溶液PH值为6.33，胺甲基化单宁终浓度为300mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为50mg/mL，快速搅拌Imin后置于2000G的磁场中静置沉降，3min后计算上清液藻细胞密度并得到分离率为95.2%。
[0053]实施例9:200mg/L胺甲基化单宁和20mg/mL Fe3O4磁粒子分离三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)
[0054]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:100，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为1.78 X 1ltl个/L的三角褐指藻藻液中，调节藻液pH值为5.69，胺甲基化单宁终浓度为200mg/L，Fe304磁粒子终浓度为20mg/mL，快速搅拌Imin后置于4000G的磁场中静置沉降，Imin后计算上清液藻细胞密度并得到分离率为94.3%。
[0055]实施例10:200mg/L胺甲基化单宁和10mg/mL Fe3O4磁粒子分离四片藻(Tetraselmis sueica)
[0056]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末=Fe3O4磁粒子的质量比为1:50，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为2.01 X 1ltl个/L的四片藻藻液中，调节藻液PH值为5.89，胺甲基化单宁终浓度为200mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为1mg/mL，快速搅拌Imin后置于3000G的磁场中静置沉降，0.5min计算上清液藻细胞密度并得到分离率为93.9%。
[0057]实施例11:400mg/L胺甲基化单宁和5mg/mL Fe3O4磁粒子分离寇式隐甲藻(Crypthecodinium cohnii)
[0058]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:25，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为3.34X 1ltl个/L的寇氏隐甲藻藻液中，调节藻液PH值为6.89，胺甲基化单宁终浓度为400mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为1mg/mL，快速搅拌Imin后置于1800G的磁场中静置沉降，0.5min计算上清液藻细胞密度并得到分离率为96.9%。
[0059]实施例12:150mg/L胺甲基化单宁和20mg/mL Fe3O4磁粒子分离菱形藻(Nitzschiasp.)
[0060]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:133，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为2.11 X 1ltl个/L的菱形藻藻液中，调节藻液pH值为5.11，胺甲基化单宁终浓度为150mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为20mg/mL，快速搅拌Imin后置于3500G的磁场中静置沉降，Imin计算上清液藻细胞密度并得到分离率为97.0%o
[0061 ] 实施例13:250mg/L胺甲基化单宁和10mg/mL Fe3O4磁粒子分离等鞭金藻(Isochrysis sp.)
[0062]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:40，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为3.5 X 1ltl个/L的等鞭金藻藻液中，调节藻液PH值为5.74，胺甲基化单宁终浓度为250mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为1mg/mL，快速搅拌Imin后置于2000G的磁场中静置沉降，Imin计算上清液藻细胞密度并得到分离率为95.3%。
[0063]实施例14:500mg/L胺甲基化单宁和20mg/mL Fe3O4磁粒子分离细柱藻(Cylindrotheca sp.)
[0064]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末=Fe3O4磁粒子的质量比为1:40，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为5.89 X 1ltl个/L的细柱藻藻液中，调节藻液PH值为6.21，胺甲基化单宁终浓度为500mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为20mg/mL，快速搅拌Imin后置于4000G的磁场中静置沉降，Imin计算上清液藻细胞密度并得到分离率为97.2%。
[0065]实施例15:350mg/L胺甲基化单宁和5mg/mL Fe3O4磁粒子分离盐生单肠藻(Monallanthus salina)
[0066]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:15，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为5.89 X 101°个/L的盐生单肠藻藻液中，调节藻液pH值为6.17，胺甲基化单宁终浓度为350mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为5mg/mL，快速搅拌Imin后置于2000G的磁场中静置沉降，Imin计算上清液藻细胞密度并得到分离率为98.1% ο
[0067]实施例16:100mg/L胺甲基化单宁和5mg/mL Fe3O4磁粒子分离小球藻(Chlorellasp.)
[0068]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:50，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为1.12 X 1ltl个/L的小球藻藻液中，调节藻液PH值为5.34，胺甲基化单宁终浓度为100mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为5mg/mL，快速搅拌Imin后置于1800G的磁场中静置沉降，1min计算上清液藻细胞密度并得到分离率为 98.1%。
[0069]实施例17:200mg/L胺甲基化单宁和10mg/mL Fe3O4磁粒子分离椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)
[0070]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:50，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为1.99X 1ltl个/L的椭圆小球藻藻液中，调节藻液PH值为6.29，胺甲基化单宁终浓度为200mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为1mg/mL，快速搅拌Imin后置于3000G的磁场中静置沉降，3min计算上清液藻细胞密度并得到分离率为96.1%。
[0071 ] 实施例18:500mg/L胺甲基化单宁和10mg/mL Fe3O4磁粒子分离尖细栅藻(S.acuminatus)
[0072]向胺甲基化单宁水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化单宁粉末:Fe 304磁粒子的质量比为1:20，二者均匀混合Imin后投加到细胞密度为5.48X 1ltl个/L的尖细栅藻藻液中，调节藻液PH值为6.23，胺甲基化单宁终浓度为500mg/L，Fe3O4磁粒子终浓度为1mg/mL，快速搅拌Imin后置于3800G的磁场中静置沉降，3min计算上清液藻细胞密度并得到分离率为97.8%o
【权利要求】
1.一种用于分离微藻的自组装磁改性絮凝剂，其特征在于，所述絮凝剂为胺甲基化单宁粉末:石兹粒子:水以0.2mg:0.0lg:1ml?1mg:0.5g:1ml比例混合制得。
2.根据权利要求1所述的用于分离微藻的自组装磁改性絮凝剂，其特征在于，所述胺甲基化单宁粉末的制备方法如下:落叶松单宁固体溶解于其质量20倍的水中，抽滤去除不溶物后，按照体积比单宁:石油醚=3:1的比例加入石油醚萃取，剧烈震荡后取下层溶液加入三倍体积乙醇，蒸干后于70°C水浴下通适量氮气，加入10% v/v的醋酸溶液，按照质量比单宁:二甲胺:甲醛=1:1:2的比例加入二甲胺和甲醛，反应3h后将反应产物冷冻干燥，得到胺甲基化单宁粉末。
3.一种制备用于分离微藻的自组装磁改性絮凝剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 1)制备胺甲基化单宁粉末； 2)将上述制得的胺甲基化单宁粉末与磁粒子配成胺甲基化单宁粉末:磁粒子:水=0.2mg:0.0lg: lml-10mg:0.5g:1ml的自组装磁改性絮凝剂。
4.权利要求1所述用于分离微藻的自组装磁改性絮凝剂的应用，其特征在于，将自组装磁改性絮凝剂投加于高密度藻液中，使得胺甲基化单宁终浓度在20mg/L-1000mg/L，磁粒子终浓度在0.5mg/mL-50mg/mL之间，在外加磁场强度彡500G下对藻细胞进行磁分离。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，藻液pH为4.2-7.1。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，自组装磁改性絮凝剂的用量为0.25% -10% ν/νο
7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，磁场强度为多500G。
8.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述微藻包括小球藻、普通小球藻、布朗葡萄球藻、蛋白小球藻、椭圆小球藻、微绿球藻、斜生栅藻、四尾栅藻、尖细栅藻、菱形藻、细柱藻、等鞭金藻、寇氏隐甲藻、盐藻、褐指藻、四片藻、裂殖壶菌、铜绿微囊藻多种藻属。
【文档编号】C12N13/00GK104480016SQ201410741186
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】梁文艳, 赵远, 刘丽君, 孙小丽 申请人:北京林业大学