专利名称：一种利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种收集藻体的方法，特别涉及一种利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法与应用。
背景技术：
能源微藻规模培养不仅可以固定太阳能，提供大量可再生能源需要的物质原料，还可以大量吸收二氧化碳，实现节能减排，发展循环经济，具有重要的经济意义，但是作为能源微藻产业链中的主要环节一微藻细胞的收集，一直是微藻生产中的难点之一，也是造成生产成本居高不下的原因之一。因此开发新型的、低耗能、高效率的收集方法成为目前能源微藻产业的研究焦点之一。聚合氯化铝有较强的架桥吸附性能，在水解过程中，伴随发生凝聚，吸附和沉淀等物理化学过程，结构由形态多变的多元羧基络合物组成，絮凝体成型快，速度快，活性好，过滤性好，适用PH值范围宽，对管道设备无腐蚀性，且有效成份高，便于储存，运输。所以用聚合氯化铝制成的微粒对于微藻的采收有优良的效果，同时这种微粒具有两方面的功能，一方面有絮凝作用，另一方面也有电荷作用，采收效率很高。目前常用的采收方法有下面几种:1)沉降法收集，利用藻细胞自身重力进行自然沉降和收集，该法成本较低但效率也低；2)离心法和泡载法收集，该法能耗较大，成本较高；3)过滤法收集，由于微藻体积小，一般滤纸很难过滤，采用超滤法会由于藻液的沉积而堵塞滤孔，过滤难以持续进行下去；4)疏水法是利用藻类疏水性并相互作用的原理收集藻细胞，但这种方法只对高盐浓度中的藻液适用，对淡水培养的藻液效果较差，所以不具有普遍性；5)电泳法在变压和整流过程中有电能损耗，所以现有的电泳法采收微藻能耗巨大，很难真正应用于工业大规模的采收；6)絮凝法收集耗时久，并且收集后的藻泥较为松散，占用较大的体积。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法。本发明的另一目的在于提供所述的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法的应用。本发明的目的通过下述技术方案实现:一种利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法，包含以下步骤:(I)调节微藻培养液pH ≥7.0，加入磁性絮凝微粒，混合搅拌，得到微藻细胞和磁性絮凝微粒的聚合物；(2)通过磁场发生器对微藻细胞和磁性絮凝微粒的聚合物进行磁性吸附，分离得到微藻细胞和磁性絮凝微粒的聚合物；步骤(I)所述的微藻优选为蛋白核小球藻和斜生栅藻；步骤(I)所述的pH值优选通过氢氧化钠或盐酸调节；
步骤(I)所述的磁性絮凝微粒通过包含以下步骤的方法得到:①将四氧化三铁纳米颗粒分散到含有壳聚糖的醋酸溶液中，调节pH值至4.0 6.0，超声分散；②将聚合氯化铝溶液加热至70°C，一边搅拌聚合氯化铝溶液一边往其中加入步骤①得到的溶液，反应，接着冷却；调节溶液的PH值为4.0，得到磁性絮凝微粒，即目标产物；其中，四氧化三铁纳米颗粒、壳聚糖和聚合氯化铝按质量比6:2:3配比；步骤①所述的含有壳聚糖的醋酸溶液优选通过以下方法制备得到:在体积百分比1%的醋酸溶液中加入壳聚糖，溶解后得到；步骤①所述的壳聚糖分子量取值优选为20万；步骤①所述的超声分散的条件优选为30kHz频率，分散30min ；步骤②中所述的搅拌的速度优选为300 400r/min ；步骤②中所述的反应的时间优选为60min ；步骤(I)所述的磁性絮凝微粒的用量优选为:低生物量微藻的分离:微藻培养液中微藻生物量< 108cell/ml，每升微藻培养中使用的磁性絮凝微粒为0.25g ;高生物量微藻的分离:微藻培养液中微藻生物量> 108cell/ml,每升微藻培养中使用的磁性絮凝微粒为
0.60g ； 所述的微藻生物量优选通过如下方法测定得到:通过分光光度计测定藻细胞样品的最大吸收波长，不同藻液浓度的OD值对应不同藻液浓度的细胞数，建立OD值与微藻生物量的相关曲线，通过测定OD值计算出微藻生物量；步骤(I)中所述的混合搅拌的时间优选为I 2min ；步骤(2)中所述的磁场发生器优选为电磁铁装置；其通过改变电压或者电流的大小就可以改变磁场的强度；所述的电磁铁装置的操作参数优选为磁场强度为0.4T。所述的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法适用于大规模收集藻体。本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:(I)本发明提供的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法收集藻体的速度快，能在6分钟内收集得到藻体，所收集的藻体的量(湿重)为:低生物量(微藻细胞数5X107cell/ml):蛋白核小球藻是0.29g/L，斜生栅藻是0.28g/L ;高生物量(微藻细胞数3 X 109cell/ml):蛋白核小球藻是0.74g/L,斜生栅藻是0.68g/L。(2)本发明提供的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法适用范围广，对含有藻体的液体在PH值> 7.0时，均可快速收集到藻体。(3)本发明提供的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法，所使用的磁性絮凝微粒用量少，成本低。(4)本发明在污水处理应用中也有较好的效果，污水处理后水体的pH在7.0左右，所以无需进行PH调节即可采收，比较省时省料。(5)现场的操作性强，整个过程不会对微藻的组分产生破坏，且整个过程无污染。
图1是蛋白核小球藻OD值与细胞密度的线性关系图。
图2是栅藻OD值与细胞密度的线性关系图。图3是磁性絮凝微粒剂量对蛋白核小球藻和斜生栅藻采收回收率影响效果图。图4是磁性絮凝微粒剂量对蛋白核小球藻和斜生栅藻采收凝集率影响效果图。图5是磁性絮凝微粒剂量对蛋白核小球藻和斜生栅藻采收沉降速率影响效果图。图6是pH对磁性絮凝微粒采收回收率影响效果图。图7是pH对磁性絮凝微粒采收凝集率影响效果图。图8是pH对磁性絮凝微粒采收沉降速率影响效果图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
具体实施方式
中的测定方法:(I)微藻的最大吸收波长:取微藻藻液3.5ml放入比色皿中,然后通过分光光度计扫描，波长范围为200nm 700nm。(2)测定指标:①回收率
权利要求
1.一种利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法，其特征在于包含以下步骤: (1)调节微藻培养液pH^ 7.0，加入磁性絮凝微粒，混合搅拌，得到微藻细胞和磁性絮凝微粒的聚合物； (2)通过磁场发生器对微藻细胞和磁性絮凝微粒的聚合物进行磁性吸附，分离得到微藻细胞和磁性絮凝微粒的聚合物； 所述的磁性絮凝微粒通过包含以下步骤的方法得到: ①将四氧化三铁纳米颗粒分散到含有壳聚糖的醋酸溶液中，调节PH值至4.0 6.0，超声分散； ②将聚合氯化铝溶液加热至70°C，一边搅拌聚合氯化铝溶液一边往其中加入步骤①得到的溶液，反应，接着冷却；调节溶液的PH值为4.0，得到磁性絮凝微粒；其中，四氧化三铁纳米颗粒、壳聚糖和聚合氯化招按质量比6:2:3配比。
2.根据权利要求1所述的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法，其特征在于:所述的微藻为蛋白核小球藻或斜生栅藻。
3.根据权利要求1所述的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法，其特征在于:所述的含有壳聚糖的醋酸溶液通过以下方法制备得到:在体积百分比1%的醋酸溶液中加入壳聚糖，溶解后得到。
4.根据权利要求1所述的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法，其特征在于:步骤①中所述的超声分散的条件为30kHz分散30min ； 步骤②中所述的搅拌的速度为300 400r/min ； 步骤②中所述的反应的时间为60min。
5.根据权利要求1所述的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法，其特征在于:所述的磁性絮凝微粒的用量为:低生物量微藻的分离:微藻培养液中微藻生物量< 108cell/ml，每升微藻培养中使用的磁性絮凝微粒为0.25g ;高生物量微藻的分离:微藻培养液中微藻生物量> 108cell/ml，每升微藻培养中使用的磁性絮凝微粒为0.6g。
6.根据权利要求5所述的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法，其特征在于:所述的微藻生物量通过如下方法测定得到:通过分光光度计测定藻细胞样品的最大吸收波长，不同藻液浓度的OD值对应不同藻液浓度的细胞数，建立OD值与微藻生物量的相关曲线，通过测定OD值计算出微藻生物量。
7.根据权利要求1所述的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法，其特征在于:步骤(I)中所述的混合搅拌的时间为I 2min。
8.根据权利要求1所述的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法，其特征在于:步骤(2)中所述的磁场发生器为电磁铁装置； 所述的电磁铁装置的操作参数为磁场强度为0.4T。
9.权利要求1所述的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法的应用，其特征在于:所述的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法应用于大规模收集藻体。
全文摘要
本发明公开了一种利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法与应用。该方法首先将微藻培养液的pH值调至≥7.0，加入磁性絮凝微粒，混合搅拌，得到微藻细胞和磁性絮凝微粒的聚合物；接着通过磁场发生器对微藻细胞和磁性絮凝微粒的聚合物进行磁性吸附，分离得到微藻细胞和磁性絮凝微粒的聚合物。该方法能在6分钟内收集得到藻体，pH适用范围广，磁性絮凝微粒用量少，成本低，而且现场的操作性强，整个过程不会对微藻的组分产生破坏，且整个过程无污染。因此，本发明提供的方法可应用于大规模收集藻体。
文档编号C12N1/12GK103103132SQ20131002267
公开日2013年5月15日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者江天久, 温众杰, 杜克梅, 曹洁茹, 李宏业, 段琤琛 申请人:暨南大学