[發(fā)明專利]利用改性天然納米纖維素采收污水中生長微藻的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811212802.3
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109337817A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱爽;陳志鵬;王凌峰;葛士建
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學
• 主分類號: C12N1/12
• 分類號: C12N1/12;C12N1/02;C12R1/89
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發(fā)明公開了一種利用改性天然納米纖維素采收污水中生長微藻的方法。所述方法按CNC?APIm與微藻干重的質(zhì)量比為0.02，將CNC?APIm溶液與污水中生長微藻的藻液進行混合，通入CO₂5s，使表面帶負電的微藻與表面帶正電的CNC?APIm結(jié)合，隨后通入50mL/min空氣8min除去混合液中的CO₂，并促進CNC?APIm和微藻間的網(wǎng)捕和吸附架橋作用，而后靜置，使絮凝體沉降，完成微藻采收。本發(fā)明優(yōu)化了CNC?APIm微藻采收技術(shù)，縮小基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用之間的差距，確保CNC?APIm微藻采收技術(shù)適用于污水培養(yǎng)的微藻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采收污水中生長微藻的建立方法，特別涉及一種利用改性天然納米纖維素采收污水中生長微藻的方法。

背景技術(shù)

微藻(Microalgae)作為生產(chǎn)生物燃料、化學品、食品和飼料來源以及其他增值產(chǎn)品的原料具有巨大潛力。與陸地原料相比，微藻生長速度快，不競爭耕地和淡水資源，可全年采收，并可以吸收大量二氧化碳。為得到高濃度的微藻量，需要對藻液進行采收，但微藻采收在經(jīng)濟、技術(shù)以及環(huán)保上仍存在挑戰(zhàn)。選擇微藻采收技術(shù)時，降低采收成本并同時降低對微藻和培養(yǎng)基污染的風險是兩個主要考慮的因素。目前，凝結(jié)/絮凝法被認為是相對有效和效益較高的，因其快速且簡單，對能量需求小。其中通常使用的是陽離子凝結(jié)/絮凝劑，這些凝結(jié)/絮凝劑附著在帶負電荷的微藻細胞(通常直徑為2-20μm)上，然后形成更大的聚集體，團塊和絮狀物，沉淀到容器底部，留下清澈的上清液，從而達到采收微藻的目的。經(jīng)證明，用凝結(jié)/絮凝劑采收的微藻，其收集和脫水過程所需要的能量是最少的。

目前，天然聚合物表現(xiàn)出可以提高采收過程的效益和環(huán)境可持續(xù)性的潛力，可與其他常用的凝結(jié)劑(陽離子無機鹽和陽離子合成鹽，聚合物，納米顆粒)競爭。比如，源自存在于甲殼類動物、貝類(蝦，蟹，龍蝦)、昆蟲、真菌和一些藻類的外骨骼和細胞壁中的幾丁質(zhì)的殼聚糖已經(jīng)在采收微藻中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。最豐富的天然生物聚合物-纖維素和纖維素基材料如結(jié)晶納米纖維素(CNC)，在經(jīng)過陽離子處理后可以有效得與微藻相互作用并將其從培養(yǎng)基中有效得采收出來。

1-(3-氨基丙基)咪唑改性的CNC(CNC-APIm)在水中可以實現(xiàn)交替的分散和聚集，通過向混合液中交替通入CO₂和空氣可顯著改變CNC-APIm的表面電荷，而這一過程是沒有任何化學品加入的。基于CO₂響應(yīng)的CNC-APIm可以在CO₂存在時吸附微藻，在通入空氣去除CO₂的時候形成更大的絮凝體有利于微藻的采收，隨后進行解吸，再循環(huán)CNC-APIm絮凝劑。微藻經(jīng)過采收后，原先用于培養(yǎng)微藻的培養(yǎng)基也可重復(fù)使用，并且對隨后的微藻培養(yǎng)沒有顯示出不利影響(Ge S,Cchanpagne P,Wang H,et al.Microalgae recovery from waterfor biofuel production using CO₂-switchable crystalline nanocellulose[J].Environmental Science&Technology,2016,50(14):7896-7903.)。因此從水，能源和環(huán)境方面來看，CNC-APIm是更環(huán)保，更可持續(xù)的微藻絮凝/凝結(jié)劑。