[發(fā)明專(zhuān)利]一種紫球藻胞外多糖吸附金屬離子的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410793900.6
• 申請(qǐng)日: 2014-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104591334A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 季延濱;李濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津三生生物科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C02F1/28
• 分類(lèi)號(hào): C02F1/28
• 代理公司: 天津諾德知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 12213
• 代理人: 王同勝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物吸附劑處理廢水中金屬離子的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紫球藻胞外多糖吸附金屬離子的方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步，對(duì)分離材料提出了新的要求：吸附量要大、吸附速度要快，選擇吸附能力大，可將溶液中的所需物質(zhì)或有害物質(zhì)有選擇性地吸附并分離出來(lái)，脫附容易，能反復(fù)使用；價(jià)格便宜、經(jīng)久耐用、來(lái)源廣泛；可以多種形式使用；分離技術(shù)簡(jiǎn)單、能耗少、品種多，可根據(jù)不同要求使用不同品種。

鑒于以上要求，生物吸附材料以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)進(jìn)入了人們的視野，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都圍繞生物吸附劑進(jìn)行了廣泛而深入的研究。生物吸附劑是一種特殊的離子交換劑，與常規(guī)的離子交換劑不同，起作用的是生物細(xì)胞，也主要有菌體、藻類(lèi)和細(xì)胞提取物。

藻類(lèi)細(xì)胞壁是由纖維素、果膠質(zhì)、藻酸銨鹽多糖和半聚乳糖硫酸酯等多層微纖維組成的多孔結(jié)構(gòu)，具有較大的表面積。同時(shí)，細(xì)胞壁上的多糖、蛋白質(zhì)、磷脂等多聚復(fù)合體給藻類(lèi)提供了大量可以與金屬離子結(jié)合的官能團(tuán)，如氨基、硫基、疏基、羥基、羧基、咪唑基、硫酸根、酚、醛基、酰胺基等，這些官能團(tuán)能合理排列在具有較大表面的藻類(lèi)細(xì)胞壁上。與金屬離子充分接觸，其中有些可以失去質(zhì)子而帶負(fù)電荷，靠靜電引力吸附金屬離子；有的帶孤對(duì)電子，可與金屬離子形成配位鍵而絡(luò)合吸附金屬離子。同時(shí)，細(xì)胞壁上還帶有一定電荷和粘性，更增加了其對(duì)金屬離子的吸附能力。

紫球藻在整個(gè)生長(zhǎng)周期都不斷釋放胞外多糖，使培養(yǎng)液的相對(duì)粘度不斷增加。紫球藻胞外多糖是一個(gè)分子量極大(大約7×10⁶Da)的雜居硫酸酯多糖，國(guó)內(nèi)對(duì)球藻及螺旋藻多糖的分離提取工藝已有許多研究，包括料液比、溫度、時(shí)間等因素的優(yōu)化，但在紫球藻多糖的分離提取方面研究的還不夠深入，阻礙了該多糖的應(yīng)用于開(kāi)發(fā)；因而有必要對(duì)該多糖的分離、純化等研究方法做進(jìn)一步的優(yōu)化研究。

紫球藻是一種具有開(kāi)發(fā)前途的微藻，但是目前的研究距工業(yè)化開(kāi)發(fā)生產(chǎn)還有一段距離，還存在許多問(wèn)題。在過(guò)去的幾十年里，人們雖然已在藻種的馴化、選育和工業(yè)化培養(yǎng)方面開(kāi)展了大量工作并積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)，但生產(chǎn)效率低下、成本偏高、產(chǎn)品質(zhì)量偏低等依然是紫球藻生產(chǎn)面臨的主要難題，如何縮短其培養(yǎng)周期，提高生長(zhǎng)速率是紫球藻應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題，由于生產(chǎn)成本較高，從而使紫球藻生物活性物質(zhì)的市場(chǎng)價(jià)格較高。

基于藻類(lèi)細(xì)胞良好的吸附能力，且具有吸附速度快、不造成二次污染的諸多優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)紫球藻胞外多糖的篩選、回收及純化等螯合技術(shù)，在低成本運(yùn)營(yíng)下獲得最高多糖產(chǎn)率，本申請(qǐng)開(kāi)發(fā)的高效、環(huán)保型紫球藻胞外多糖吸附劑，能有效的吸附水體中的重金屬或貴金屬離子，在水處理與環(huán)境凈化領(lǐng)域均有著廣闊的引用前景，對(duì)節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境也具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種紫球藻胞外多糖吸附金屬離子的方法，得到的紫球藻胞外多糖含量高，能大量的吸附金屬離子，并且吸附金屬離子后的紫球藻胞外多糖能夠進(jìn)行解吸附，反復(fù)利用率高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種紫球藻胞外多糖吸附金屬離子的方法，其特征在于包括以下步驟：紫球藻的培養(yǎng)；紫球藻中胞外多糖的提取；紫球藻胞外多糖對(duì)金屬離子的吸附；紫球藻胞外多糖的解吸附。

所述紫球藻的培養(yǎng)步驟包括接種藻液的準(zhǔn)備和紫球藻的培養(yǎng)，所述接種藻液的準(zhǔn)備步驟為：將對(duì)數(shù)期的藻液離心，棄掉上清液，用無(wú)菌雙蒸水洗滌，離心，棄上清液取出吸附性的營(yíng)養(yǎng)，重復(fù)兩次，將藻液接種到培養(yǎng)基中培養(yǎng)；

所述紫球藻的培養(yǎng)過(guò)程為：以KOCH培養(yǎng)基為基礎(chǔ)，在KOCH培養(yǎng)基中加入1.5％的瓊脂，將培養(yǎng)基制備好，在無(wú)菌室內(nèi)超凈工作臺(tái)上，待培養(yǎng)基溫度降低而未凝固時(shí)，將藻液涂在培養(yǎng)基的表面，使藻群在平板表面生長(zhǎng)，將其倒置在培養(yǎng)架上培養(yǎng)，培養(yǎng)室溫度為25℃，培養(yǎng)架的溫度為25℃±2℃，用日光燈照射，所用光強(qiáng)范圍為1500-8000Lx，在一定的光周期下，在培養(yǎng)基中加入0-1600mg/L的碳源、0.5-2mmol/L的氮源、質(zhì)量分?jǐn)?shù)1-3％的鹽溶液以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)0-4％的葡萄糖靜置培養(yǎng)，通氣速率200-400l/h，調(diào)節(jié)PH在7-10，每天固定時(shí)間搖瓶4次，振蕩培養(yǎng)的頻率為100-120次/分。

所述紫球藻胞外多糖的提取工藝為：取10ml對(duì)數(shù)期的藻懸液，在離心機(jī)上以4000r/min的離心速度離心15min后取上層清夜，用0.45μm的微孔濾膜過(guò)濾，加入乙醇沉淀，使用Sevag除去蛋白，用苯酚-硫酸定糖法測(cè)定多糖含量，即用乙醇沉淀，收集沉淀后蒸餾水洗滌2次，烘干至恒重，電子天平稱(chēng)重并保存；