[發明專利]利用磁性絮凝納米微粒快速收集藻體的方法與應用

有效

• 申請號: 201210464953.4
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN103045479A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 江天久;溫眾杰;李宏業
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C02F3/32
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉;陳燕嫻

技術領域

本發明涉及一種收集藻體的方法，特別涉及一種利用磁性絮凝納米微粒快速收集藻體的方法與應用。

背景技術

在能源危機對各行業影響日益加劇的今天，社會各界對可再生能源的關注度不斷提高，生物柴油作為化石能源的替代燃料，現已成為國際上發展最快、應用最廣的環保可再生能源。傳統的生物柴油的原料，一直集中在陳化糧、木質素等領域，其生產導致了對農作物的大量需求，造成農作物的短缺。能源藻類細胞中油脂含量高，可達到80%左右，具有轉化高品質燃油的潛力，是一類經濟的新生物能源。雖然利用微藻生產柴油具有重要的經濟意義，但是由于微藻細胞在培養液中形成穩定的分散體系，采收難度較大，所以微藻與培養液分離成為生產生物柴油的一個重要環節。

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，對淡水培養的藻液效果較差，所以不具有普遍性；5）超聲法能耗大，且超聲波頻率對采收效果影響不顯著；6）電泳法在變壓和整流過程中有電能損耗，所以現有的電泳法采收微藻能耗巨大，很難真正應用于工業大規模的采收；7）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；8）磁性吸附法能快速收集到藻體，但是現有的磁性吸附法收集藻體所耗時間和適用范圍還不能滿足使用需求。

發明內容

本發明的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種利用磁性絮凝納米微粒快速收集藻體的方法。

本發明的另一目的在于提供所述利用磁性絮凝納米微粒快速收集藻體方法的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種利用磁性絮凝納米微粒快速收集藻體的方法，包含以下步驟：

（1）將微藻培養液的pH值調至≥6.0，加入磁性絮凝納米微粒，混合攪拌，得到微藻細胞和磁性絮凝納米微粒的聚合物；

（2）通過磁場發生器對微藻細胞和磁性絮凝納米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納米微粒的聚合物；

所述的微藻優選為蛋白核小球藻或斜生柵藻中的一種或兩種；

所述的pH值優選通過氫氧化鈉或鹽酸調節；

所述的磁性絮凝納米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，調節pH值至4.0～6.0，超聲分散；

②在攪拌過程中滴入pH值為7.0～7.5的三聚磷酸鈉溶液，將三聚磷酸鈉溶液滴加完后繼續反應，得到磁性絮凝納米微粒；其中，四氧化三鐵納米顆粒、殼聚糖和三聚磷酸鈉按質量比5：0.6：0.06配比；

所述的含有殼聚糖的醋酸溶液優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中所述的超聲分散的條件優選為30kHz頻率，分散30min；

步驟②中所述的攪拌的速度優選為200～400r/min；

步驟②中所述的反應的時間優選為25～30min；

所述的磁性絮凝納米微粒的粒徑為納米級，為50～100nm；

所述的磁性絮凝納米微粒的用量優選為：微藻低生物量：微藻培養液中微藻生物量＜10⁸cell/ml，每升微藻培養中使用的磁性絮凝納米微粒為0.24～0.25g；微藻高生物量：微藻培養液中微藻生物量≥10⁸cell/ml，每升微藻培養中使用的磁性絮凝納米微粒為0.73～0.74g；

所述的微藻生物量優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，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（1）中所述的混合攪拌的時間優選為1～2min；

步驟（2）中所述的磁場發生器優選為電磁鐵裝置；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優選為磁場強度為0.5～0.6T。

所述的利用磁性絮凝納米微粒快速收集藻體的方法可用于大規模收集藻體，也可應用于污水處理；