[發明專利]一種藻類生物質廢棄物中磷素資源化提取回收的方法

有效

• 申請號: 201710565679.2
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107400027B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 張濤;鄧雅馨
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C05G3/80
• 分類號: C05G3/80;C05G3/40;B01D15/08;C12N1/06
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;吳愛琴

本發明提供一種藻類生物質廢棄物中磷素資源化提取回收的方法，利用超聲/水熱集成技術實現藻類生物質廢棄物的快速降解和磷素的高效釋放，磷釋放率大于98％，利用載鎂水熱炭吸附技術實現液相中磷素的高選擇性提取回收，磷素吸附效率大于97％。本發明提供的藻類生物質廢棄物中磷素資源化提取回收的方法可高效提取回收藻類生物質廢棄物中的磷素，磷素回收率大于95％。

技術領域

本發明屬于農業資源與環境技術領域，具體涉及一種藻類生物質廢棄物中磷素資源化提取回收的方法。

背景技術

隨著水體富營養化的加劇和藻類生物質煉制工程的高速發展，越來越多的藻類生物質廢棄物由于沒有得到合適科學的處置而對環境造成極大的負面影響。堆積的藻類生物質廢棄物，一方面，由于生物降解過程會產生臭味污染空氣，甚至流入水體污染水環境；另一方面，藻體中含有的藻毒素若不及時處理，會流入環境中威脅生物健康。同時，藻類生物質廢棄物是一種富磷資源，藻類由于生長環境以及自身的結構功能，極易富集環境中的磷元素。目前，我國磷礦資源匱乏，高品位磷礦少，磷資源消耗過快。國家數據統計顯示，我國磷礦石開采量自2008年的5074.06萬噸增至2015年的32733.16萬噸。因此，尋找科學有效的方法減量化無害化藻類生物質廢棄物，同時回收其中的磷素資源，實現資源的可持續發展是必要并且緊急的。

目前，回收藻類中磷素主要存在以下難點：1.磷素主要以聚磷有機物的形式存在于藻類細胞體內，一方面，缺乏高效的方法快速破解細胞壁，使含磷化合物能釋放到液相中；另一方面，藻類生物質中存在的高聚合含磷化合物難以降解；2.對于釋放到液相中的小分子磷，由于伴存物質多，難以高效提取回收。

針對藻類生物質快速破解細胞壁困難的問題，專利CN104450509B公布了一種螺旋藻細胞破壁剪切裝置，利用多刀刃快速切割技術，提高螺旋藻的切割效果，保證物料粉碎的細度，可以有效解決藻細胞破壁效率低下、功耗高、二次污染等問題缺陷。上述技術可以高效快速降解藻類，但是其對前處理有較高要求，只能針對特定含水率的藻類生物質，不利于實際技術推廣應用。

針對液相中由于伴存物質過多，小分子磷難以高效提取回收的問題。Gifford等(Phosphorus recovery from microbial biofuel residual using microwave peroxidedigestion and anion exchange.[J].Water Research,2015,70:130-137)利用氧化劑(H₂O₂)輔助微波處理的方法將藻類生物質廢棄物中的胞內含磷高聚物轉化為單脂磷，然后采用負載納米鐵粒子樹脂陰離子交換吸附技術回收釋放的藻磷。上述技術開發的樹脂材料能夠高選擇性吸附液相中87％-98％的藻類釋放磷素，但飽和吸附負載納米鐵粒子樹脂的脫附率只有23％-50％，吸附材料不易再生利用，提取的磷素難以循環作養分回用，耗費較高。

目前，單元技術已無法滿足藻類生物質廢棄物中磷素資源化提取回收的技術需要，開發集成組合新方法，克服現有技術難題，實現磷素資源從藻類生物質廢棄物中的高效回收，具有重要價值。

發明內容

針對目前藻類生物質廢棄物磷素資源回收過程中效率低、選擇性差的問題，本發明提供了一種藻類生物質廢棄物中磷素資源化提取回收的方法，利用超聲/水熱集成技術，克服藻類生物質廢棄物難以降解和磷素破壁釋放困難的問題，利用載鎂水熱炭吸附回收技術，克服液相中磷素容易流失與選擇性回收效能低的問題。

本發明的目的是提供一種藻類生物質廢棄物中磷素資源化提取回收的方法。

本發明所提供的藻類生物質廢棄物中磷素資源化提取回收的方法，包括下述步驟：

(1)在破壁劑的作用下，對藻類生物質廢棄物進行超聲處理，得到超聲處理后的藻類生物質廢棄物；

(2)在催化劑作用下，對所述超聲處理后的藻類生物質廢棄物進行水熱處理，得到超聲/水熱處理后的藻類生物質廢棄物；