[發(fā)明專利]一種用于收集微藻的電絮凝/混凝方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210257422.8
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN102746994A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮玉杰;李超;于立新;張大偉;周美月
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C12R1/89
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種收集微藻的方法。

背景技術(shù)

微藻是一類形態(tài)微小的藻類，大部分為水生真核生物，由單細(xì)胞或多細(xì)胞組成。微藻種類繁多，分布廣泛，具有生長速度快，單位面積產(chǎn)量高的特點。一方面微藻具有很高的綜合利用價值，大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)前景可觀，而另一方面，藻型富營養(yǎng)化又為人類的生產(chǎn)生活帶來了許多危害與不便。微藻的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和藻型富營養(yǎng)化的治理都對微藻的收集技術(shù)提出了更高的要求，因此，探索更加高效、低成本的微藻收集技術(shù)勢在必行。近年來微藻生物柴油得到了世界各國的廣泛關(guān)注，在生物柴油的生產(chǎn)成本中，原料所占比重最大，一般在70％～80％之間，微藻作為生物能源的原料，早已被提出并經(jīng)過實驗驗證，不過受限于培養(yǎng)和收集等成本，還無法與石化能源等進(jìn)行競爭。

微藻產(chǎn)業(yè)的廣闊前景，都意味著高效、低成本的微藻收集方法十分必要且意義重大。這是因為，一方面微藻產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展使得微藻大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成為必然趨勢，而微藻收集工藝作為微藻產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)之一，其收集效率的提高和收集成本的降低對整個微藻產(chǎn)業(yè)都有著重要的促進(jìn)作用。尤其在微藻制油產(chǎn)業(yè)中，收集濃縮干燥環(huán)節(jié)占總成本20～30％，但卻有著99.75％以上的成本節(jié)約空間。

目前微藻的收集方法主要有離心收集方法、絮凝法和過濾法。離心收集法雖然可以達(dá)到接近100％的收集率，但由于離心機的功率大、耗電量大，存在能耗高的缺點。絮凝法是使用無機絮凝劑進(jìn)行絮凝收集微藻，此方法和過濾法都具有能耗低的優(yōu)點，但是收集率低，僅為90％左右。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決目前微藻的收集方法無法同時滿足收集率高且能耗低的問題，提供一種用于收集微藻的電絮凝/混凝方法。

本發(fā)明用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，按以下步驟進(jìn)行：一、在容器內(nèi)的兩側(cè)分別放置正電極板和負(fù)電極板，將正電極板和負(fù)電極板與電源連接；二、將初始密度為1g/L以下的微藻培養(yǎng)液裝入容器中，然后接通電源，調(diào)節(jié)初始pH值至5～8，電流密度為0.42～2.05mA/cm²，攪拌速度為40～60r/min，絮凝時間為20～60min，絮凝結(jié)束后收集微藻，即完成；其中步驟一所述容器為玻璃容器、塑料容器、陶瓷容器或混凝土容器。

以鋁質(zhì)電極板為例說明本發(fā)明的原理：

鋁質(zhì)電極板在直流電的作用下，發(fā)生如下電解反應(yīng)：

陽極：Al→Al³⁺+3e^-

2H₂O→O₂+4H⁺+4e^-

溶液中：

陰極：2H₂O+2e^-→H₂+2OH^-

陽極所釋放的水合Al³⁺在溶液中與帶負(fù)電的藻細(xì)胞結(jié)合，中和藻細(xì)胞的電荷，提高了藻細(xì)胞相互碰撞并結(jié)合的可能性，溶液中所形成的Al(OH)₃則通過吸附架橋作用和卷掃、網(wǎng)捕作用與藻細(xì)胞共同形成絮體。電極電解過程中所生成的微氣泡則吸附在絮體上，從而使絮體上浮至液面，形成含藻絮體層。收集絮體層即實現(xiàn)微藻收集。

使用本發(fā)明的方法微藻收集率可達(dá)到98％以上，收集能耗低在0.5～2kWh/kg。本發(fā)明收集微藻的方法與離心法、常規(guī)絮凝法、過濾法相比，同時具有收集效率高和能耗低優(yōu)點。

附圖說明

圖1為具體實施方式六至九的小球藻的收集率隨時間變化曲線圖；圖2為具體實施方式六至九中不同密度時小球藻收集的能耗和出水pH圖。

具體實施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，按以下步驟進(jìn)行：一、在容器內(nèi)的兩側(cè)分別放置正電極板和負(fù)電極板，將正電極板和負(fù)電極板與電源連接；二、將初始密度為1g/L以下的微藻培養(yǎng)液裝入容器中，然后接通電源，調(diào)節(jié)初始pH值至5～8，電流密度為0.42～2.05mA/cm²，攪拌速度為40～60r/min，絮凝時間為20～60min，絮凝結(jié)束后收集微藻，即完成；其中步驟一所述容器為玻璃容器、塑料容器、陶瓷容器或混凝土容器。

步驟二所述初始密度為1g/L以下的微藻培養(yǎng)液是指微藻培養(yǎng)液中微藻的初始密度為1g/L以下。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：步驟一中所述電極板的材料為鋁、鋁合金、鐵或鐵合金。其它與具體實施方式一相同。