专利名称：减少悬浮在空气或水中的颗粒材料的量的方法
技术领域：
本发明涉及在需要减少悬浮的颗粒材料的量的任何情况下，特别是在生成了悬浮在空气或水中的颗粒材料的工业过程中，减少悬浮在空气或水中的颗粒材料的量的方法。具体而言，本发明涉及通过使用带负电荷的胞外多糖(EPS)形成结块的手段，减少悬浮在空气或水中的颗粒材料的方法。为了减少悬浮在空气中的颗粒材料的量，可以使用根据本发明的带负电荷的EPS喷洒这种颗粒材料，或者可以将EPS固定在具有颗粒材料的空气可以通过的过滤器上。为了减少水中颗粒材料的量，将具有根据本发明的带负电荷的EPS溶液的悬浮液加入到所述的水中，所述的具有带负电荷的EPS溶液的悬浮液会通过电荷吸引原理的手段使所述的颗粒材料结块并沉淀。
背景技术：
胞外多糖(EPS)是通过许多不同种类的微生物产生的。同样，它们的组合物也是变化的。总体而言，胞外多肽是由一些微生物产生的生物聚合物，并且被分泌到细胞外的空间中，胞外多糖是通过连接的单体糖残基形成主体结构而形成的。这些单体可以或不可以被诸如乙酰基、丙酮酸根、琥珀酸根、硫酸根或磷酸根之类的基团取代。按照这种方式，根据它们的组成，EPS可以具有净电荷，其可以是带负电荷的或带正电荷的，并且以较高的程度或较低的程度存在。搜寻背景技术领域，我们未发现任何通过使用带负电荷的EPS的手段来减少悬浮在空气或水中的颗粒材料的方法。但是，存在相关的文件，在以下段落中进行分析。专利US 4，374，814 (Gaylord, N.,02/22/1983)公开了由气态甲醛纯化空气的方法，主要为使空气与固体组合物和大气湿度接触，其中所述的组合物基本上由一种或多种多羟基水溶性化合物构成。尽管权利要求2公开了所述的聚合物可以为多糖，但是在说明书和实施例中，确定的是所述的聚合物特别选自淀粉、纤维素以及它们的醚、酯和其他衍生物，其中所述的多糖可以选自植物多糖、其他多糖和微生物多糖(参见US 4，374，814第3列，第20-50行)。本发明首先在技术领域上不同于US 4，374，814，因为US4，374，814涉及除去空气中的气态甲醛，而本发明涉及除去与悬浮液中固体材料相应的颗粒材料。第二，在使用的聚合物方面不同，因为US 4，374，814使用淀粉和纤维素，并且未提及使用EPS，而本发明使用带负电荷的EPS。另外，可以无需固体负载体而是用本发明，因为本发明的EPS可以直接喷洒到空气中，从而减少悬浮的颗粒材料的量。文件W01995025604A(多糖工业AB PSI，03/23/1995)描述了防止表面污染的方法，以及有利于除去所述的表面上的所述的污染。所述的方法包括以下步骤:a)制备包含至少两种成分的多糖溶液，其中一种成分包括多糖，当通过蒸发溶剂使该多糖由溶液中沉淀时，其直接形成了薄膜，并且其中第二种成分包括多糖，当通过蒸发溶剂使该多糖由溶液中沉淀出来时，就凝胶形成而言，所述的多糖形成了部分薄膜，并且可以与第一种所述的多糖相互作用。b)将步骤a)的溶液施加到经历污染之前的表面上；c)使得所施加的溶液干燥，以便通过形成至少部分凝胶而在所述的表面上形成固体薄膜；d)使用液体处理薄膜涂敷的表面，其中所述的液体能够通过液体诱捕而使薄膜再溶解，或者至少部分膨胀；以及e)通过完全或部分除去表面上的薄膜而除去不需要的污染。第一种多糖选自纤维素及其衍生物、淀粉及其衍生物、植物树胶、微生物多糖(例如右旋糖苷和黄原胶或海藻多糖(例如琼脂))(参见W01995025604A的权利要求7至9)。W01995025604A与本发明的主要差异为技术领域，因为W01995025604A公开了防止表面被不理想的污染的方法，而本发明涉及控制悬浮在空气或水中的粉末或颗粒材料的量。第二，使用的微生物聚合物是不同的，因为W01995025604A使用了右旋糖酐、黄原胶或琼脂，而本发明使用了带负电荷的EPS。另一个基本的差异在于本发明的应用形式，因为在本发明中，EPS溶液施加到空气中，加入到水中或者设置在具有悬浮材料的空气能够通过的过滤器中；而冊1995025604么公开了在固体表面上形成多糖从而防止被污染，以及通过随后部分或全部除去施加在表面上的薄膜而除去污染。在另一个方面中，W01995025604A公开了需要高浓度的聚合物混合物从而生成固体薄膜或层的方法。相反，本发明的组合物仅需要带负电荷的EPS，而无需其他聚合物来产生电荷吸引的作用，其中所述的电荷吸引的作用允许沉淀悬浮的材料，并且还可以浓缩，在浓缩的情况下，使用的带负电荷的EPS是极少的，无需带负电荷的EPS的饱和溶液。文件WO2OOlO75238A (Eastman Chem.C0.，04/02/2001)描述 了产生和分离 EPS的方法。该出版物公开了由细菌索氏菌属MZlT(Thauera MZ1T)产生纯化的胞外多糖的方法，其中所述的索氏菌属能够产生鼠李糖、木糖、半乳糖醛酸、半乳糖、葡萄糖、N-乙酰岩藻糖胺和N-乙酸葡萄糖胺。该细菌由工业化学制造商的废水处理厂中发现并分离。该细菌的胞外多糖用于除去络合混合物中的金属的方法，方法如下:将细菌EPS与金属接触，以及由液体样品中除去EPS-金属络合物。所述的出版物的另一个方法描述了使金属螯合的方法，其中所述的金属得自其中加入了 EPS的样品。而且，在技术领域中本发明不同于文件W02001075238A，因为所述的出版物涉及除去由工业过程和流体流动所得到的络合混合物中的金属，其中所述的金属为水性或非水性液体样品中的金属离子(参见第7页，W02001075138A的第6至10行)；而本发明涉及悬浮在空气或水中的控制、粉末或材料。出版物W02001075138A列举了胞外多糖的许多用途，但是这些用途均未与EPS除去悬浮液中的材料的应用相关。因此，本发明涉及在需要减少悬浮的颗粒材料的量的任何情况下，特别是在生成了悬浮在空气或水中的颗粒材料的工业过程中，通过使用带负电荷的细胞外聚合物质(EPS)形成结块来解决减少悬浮在空气或水中的颗粒材料的量的技术问题。为了减少悬浮在空气中的颗粒材料的量，可以使用根据本发明的带负电荷的EPS溶液喷洒这种颗粒材料，或者可以将EPS固定在具有颗粒材料的空气可以通过的过滤器上。为了减少水中颗粒材料的量，将根据本发明的具有带负电荷的EPS溶液的悬浮液加入到所述的水中，所述的具有带负电荷的EPS的悬浮液会使所述的颗粒材料结块并沉淀。在现有技术中，该溶液尚未预计或建议。
发明内容
本发明涉及通过使用带负电荷的胞外多糖(EPS)形成结块的手段来减少悬浮在空气或水中的颗粒材料的方法。为了减少悬浮在空气中的颗粒材料的量，可以使用根据本发明的带负电荷的EPS来喷洒这种颗粒材料，或者可以将EPS固定在具有颗粒材料的空气可以通过的过滤器上。为了减少水中颗粒材料的量，将根据本发明的具有带负电荷的EPS溶液的悬浮液加入到所述的水中，所述的具有带负电荷的EPS溶液的悬浮液会使所述的颗粒材料结块和沉淀。带负电荷的EPS由细菌或微藻产生，并可以单独或者与产生所述的EPS的微生物结合使用。
图1.使用I %经纯化及再悬浮的EPS使得颗粒材料在液体介质中的沉淀。所述的附图显示左侧为所得的颗粒材料在使用经纯化的EPS的液体介质中的沉淀，右侧为在水中的沉淀。图2.颗粒材料在液体介质中的沉淀速率。比较颗粒材料在水(对照)中、在广生带负电荷的EPS的微生物(菌株SUM P22和微藻P11C18)培养物中、以及在由这些微生物分离的EPS的溶液中的沉淀速率。相对于使用经分离的EPS，当使用完全培养物时，所有的所分析的条件都比对照好很多，并且未观察到显著性差异。图3.颗粒材料在不同的生物薄膜上的粘附性测试。IOx放大的显微照片示出左侧为施加粉末之前的生物薄膜，右侧为施加悬浮粉末之后的生物薄膜。(A)对照，琼脂-琼脂薄膜，(B)细菌菌株SUM 5FACH的生物薄膜，(C)细菌菌株SUM P22的生物薄膜，以及(D)微藻P11C18的生物薄膜。图4.颗粒材料在EPS生物薄膜中的测试。针对对照琼脂-琼脂薄膜、细菌菌株SLIM 5FACH的生物薄膜，细菌菌株SUM P22的生物薄膜以及微藻P11C18的生物薄膜，显示在暴露于颗粒材料之前和之后的生物薄膜的重量差异。图5.显示了通过使用由细菌SLIM P22⑶、SLIM 5FACH(C)和微藻P11C18(D)得到的I %带负电荷的EPS溶液进行喷洒而结块的颗粒材料，其中使用水作为对照(A)。
具体实施例方式本发明涉及通过使用带负电荷的胞外多糖(EPS)形成结块的手段来减少悬浮在空气或水中的颗粒材料的方法。为了减少悬浮在空气中的颗粒材料的量，可以使用根据本发明的带负电荷的EPS来喷洒这种颗粒材料，或者可以将EPS固定在具有颗粒材料的空气可以通过的过滤器上。为了减少水中颗粒材料的量，将具有根据本发明的带负电荷的EPS溶液的悬浮液加入到所述的水中，所得的混合物会逐渐均质化，并且所述的带负电荷的EPS会使所述的颗粒材料结块和沉淀。在本发明中使用的带负电荷的EPS是通过细菌或微藻产生的。我们的测试显示使用分离形式的所述的EPS、或者与产生所述的EPS的微生物结合的所述的EPS可以得到相同的结果。带负电荷的EPS可以通过电荷吸引原理的手段使悬浮液中的固体材料结块，因为悬浮在空气或水中的大部分固体材料具有带正电荷的。如上文所述，任何带负电荷的EPS都可以用于本发明的方法中，但是有利的是使用得自纯的细菌或微藻培养物的带负电荷的EPS，从而确保EPS的均一性。有利的是，还可以使用产生大量EPS的细菌或微藻的培养物。 为了确定由微生物产生的EPS具有带负电荷的，可以使用本领域内的任何方便的方法，例如琼脂糖凝胶电泳。如果带负电荷的EPS以分离形式使用，则所述的EPS由培养基收集，其中在所述的培养基中，产生EPS的细菌或微藻生长，它们将EPS分泌到所述的介质中。由培养基的上清液中回收EPS的实例为可以在低温下使用醇来沉降，乙醇会使EPS结块，随后可以通过离心由所述的介质分离EPS。但是，在本发明中使用的带负电荷的EPS可以通过本领域任何可利用的手段获得。带负电荷的EPS可以与产生所述的EPS的微生物结合使用。在这种情况下，整个培养物都要经历醇沉降或简单地离心，从而得到可以用于本发明的方法的微生物和EPS球状物。在必要的情况下，所述的微生物可以是失活的，例如在本发明的方法中，在使用这种微生物与EPS的混合物之前，通过UV光照射30分钟。产生带负电荷的EPS的微生物的培养物可以作为整体使用，例如通过将所述的培养物加入到液体介质中，从而使所述的液体介质中悬浮的颗粒材料沉淀。本发明的方法可特别用于减少在产生悬浮的颗粒材料的工业过程中悬浮的颗粒材料的量。在这些工业过程中，采矿操作特别值得提及，因为它们移动大量的土地，并产生悬浮在空气和临近的水源中的大量粉末。实施例实施例1.带负电荷的EPS的产生为了产生EPS，在液体或固体介质中，在正常的培养条件下，由一类产生粘液的细菌分离6种细菌菌株，它们被称为=SLIM I,SLIM U.SLIMV.SLIM H.SLIM P 22,SLIM 5FACH ；以及得自Nitzscia sp.物种的4种微藻菌株，它们被称为Lc Coll、P3C4、P10C15、PllC18。一旦达到所述培养物的饱和条件，则提取EPS。为了由微生物提取EPS，由各种细菌和微藻菌株培养物的各自介质中取得40mL等分液，并在1000g下离心20分钟。通过0.2 μ m孔径的过滤器过滤上清液，并将过滤的溶液保存。此外，将通过离心得到的球状物再悬浮于1% SDSUmM EDTA (pH2.5)溶液中，并在室温下温育45分钟，从而由微生物的内部释放EPS内容物。随后，将悬浮液在IOOOOg下离心20分钟，并通过0.2 μ m孔径的过滤器过滤，从而得到第二个经过滤的溶液。将得自上清液的滤液与再悬浮的球状物结合在一起，并由该溶液取得0.5mL等分液，从而通过在-20°C下加入3mL无水乙醇来使EPS沉降。搅拌所述的溶液，并在4500rpm下离心20分钟，从而得到与分离的EPS相应的球状物。将这些EPS在40°C的烤箱中过夜干燥。干态EPS在研钵中解聚集，并存放于Eppendorf管中。为了确定通过所述的方法得到的EPS的量，在60°C下的水浴中，将所述的球状物再悬浮于2mL IM NaOH中，以便得到可以进行分析的溶液。通过苯酚-硫酸法、测量样品在492nm下的吸光率并使用事先用葡萄糖作为标准糖制得的校正曲线来获得浓度，从而测定EPS溶液中总的碳水化合物的量(表I)。表1.由各种菌株分离得到的多糖的量。
权利要求
1.一种减少悬浮于空气或水中的颗粒材料的量的方法，其中所述的方法包括使用带负电荷的胞外多糖(EPS)使悬浮于空气或水中的颗粒材料结块。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述的带负电荷的EPS单独施加，或者与产生所述的带负电荷的EPS的微生物结合施加。
3.根据权利要求2所述的方法，其中产生所述的带负电荷的EPS的所述的微生物为细菌或微藻。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述的带负电荷的EPS被喷洒在具有悬浮的颗粒材料的所述的空气中，并允许所述的悬浮的颗粒材料沉淀。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述的带负电荷的EPS以浓度为0.5%至5%在溶液中被喷洒在所述的空气中。
6.根据权利要 求5所述的方法，其中所述的带负电荷的EPS以浓度为1%在溶液中被喷洒在所述的空气中。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述的带负电荷的EPS被加入到具有悬浮的颗粒材料的水中，所述的混合物逐渐均质化并使其沉淀。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述的带负电荷的EPS以浓度为0.5%至5%在溶液中被加入到所述的水中。
9.根据权利要求5所述的方法，其中所述的带负电荷的EPS以浓度为1%在溶液中被加入到所述的水中。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述的带负电荷的EPS作为薄膜排列在固体表面上，所述的固体表面与具有悬浮的颗粒材料的空气接触。
全文摘要
本发明涉及在需要减少悬浮的颗粒材料的量的任何情况下，特别是在生成悬浮在空气或水中的颗粒材料的工业过程中，减少悬浮在空气或水中的颗粒材料的量的方法。具体而言，本发明涉及通过使用带负电荷的胞外多糖(EPS)形成结块的手段，减少悬浮在空气或水中的颗粒材料的方法。为了减少悬浮在空气中的颗粒材料的量，可以使用根据本发明的带负电荷的EPS喷洒这种颗粒材料，或者可以将EPS固定在具有颗粒材料的空气可以通过的过滤器上。为了减少水中颗粒材料的量，将具有根据本发明的带负电荷的EPS溶液的悬浮液加入到所述的水中，所述的具有带负电荷EPS溶液的悬浮液会通过电荷吸引原理的手段使所述的颗粒材料结块并沉淀。
文档编号B01D37/03GK103212259SQ20131000431
公开日2013年7月24日 申请日期2013年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者P·查维兹·克罗克尔, J·M·薇拉·阿拉亚, J·E·卡斯特罗·庞塞, J·D·R·欧比瑞奎·孔特勒拉 申请人:农作物生物和生物技术阿奎玛利纳公司