[發明專利]一種固定化炭藻材料及其制備方法、用途

在審

• 申請號: 202010068607.9
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111254137A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 劉安;郭奇聰
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C12N11/10;C02F3/32
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 徐律

本發明公開了一種固定化炭藻材料，是以凝膠微球包埋微藻和生物炭的固定化微球體。同時包埋微藻與生物炭，使固定化微球體具有較高的機械強度，較好的穩定性與傳質性能。生物炭的孔隙結構能夠容納微藻、提高固定化強度，并提供微藻所需營養成分。微藻與生物炭協同耦合，使固定化球體對氮磷、有機碳以及重金屬等的去除效率提高，并且具有較好的重復使用性，在處理廢水時的使用壽命延長。本發明公開了固定化炭藻材料在廢水處理以及氮、磷、有機碳和重金屬中的用途，具有效率高、重復使用性好等優點。本發明還公開了固定化炭藻材料的制備方法，能夠制得上述對污水中氮磷、有機碳、重金屬去除率高，且重復使用性好、使用壽命長的固定化微球體。

技術領域

本發明涉及廢水處理技術領域，具體涉及一種固定化炭藻材料及其制備方法、用途。

背景技術

隨著經濟和社會的不斷發展，工業、農業、生活和養殖等生產活動所產生的大量廢水對生態環境及人類健康造成了嚴重危害。這些廢水中富含大量的無機鹽離子、有機物和重金屬等，其處理不完全而直接排放，造成河流和湖泊等水體污染，從而對生態環境甚至對水資源構成了嚴重威脅。

近年來，國內外有很多研究表明微藻在廢水處理方面有很大潛力，微藻是地球上最原始、分布最廣的一類營光自養、異養或兼養的低等生物。一般借助顯微鏡才能觀察到其單細胞、群體或絲狀的形態結構。微藻具有生長快、產量高、可定向培養、適應能力強、易調控等特點，利用藻類修復污染水體可有效降低廢水含N、P及有機物含量，富集和降解重金屬離子，并能夠對吸附后的重金屬進行解析和回收。微藻在廢水處理時既可以在懸浮系統中，也可以在固定化系統中進行。微藻固定化系統是通過物理或化學方法將懸浮的微藻包裹在特定載體上，使其形成既可以維持微藻代謝活性又可以將微藻反復回收利用的生物體系。將微藻進行固定化能夠為其創造良好的生長環境，在提高微藻生物活性的同時使其對高溫、酸堿度的耐受能力以及抗毒性能力得到提升，促進污水處理的規模化和產業化，具有廣闊的應用前景。

微藻的固定化方法包括吸附法、包埋法和交聯法，交聯法利用多功能試劑與微藻細胞表面官能團發生反應交聯為網狀結構，易對細胞產生損傷。吸附法以活性炭等吸附劑與微藻之間的相互吸附作用，實現對微藻細胞的固定。吸附法固定的微藻細胞量有限，且易脫落、重復利用性較差。包埋法將微藻包裹于凝膠載體的網絡空間內，對微藻的活性影響小，是目前最常用的微藻固定化方法。然而，凝膠載體在為微藻細胞提供固定化空間外，也會對底物與微藻細胞之間的接觸產生一定的阻礙，不利于大分子物質進入，影響固定化微藻對氮、磷、有機物等的去除效率。菌藻共固定的系統利用細菌的降解能力能夠提高對廢水中氮、磷等的處理效率。然而，在菌藻共生系統中，凝膠載體上擔載的生物量較高，細菌與微藻的快速增殖易導致凝膠載體的膨脹、破裂，使固定化微藻的重復使用率降低、易發生對水體的二次污染。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中固定化微藻在提高對廢水處理效率的同時重復使用率降低的缺陷。

為此，本發明提供如下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種固定化炭藻材料，所述固定化炭藻材料是以凝膠微球包埋微藻和生物炭的固定化微球體。

可選地，上述的固定化炭藻材料，形成所述固定化微球體的微藻濃縮液：生物炭(mL：g)為10:(0.2-0.4)，所述微藻濃縮液的密度為9.0×10⁸cell/ml；

優選地，所述固定化微球體的粒徑為3-4mm。

可選地，上述的固定化炭藻材料，所述凝膠微球是以海藻酸鈉為凝膠載體，以氯化鈣為交聯劑形成；

優選地，所述海藻酸鈉與所述氯化鈣的質量比為(1-5):1，形成所述凝膠微球的海藻酸鈉溶液的濃度為0.03-0.05g/mL，形成所述凝膠微球的氯化鈣為溶液的濃度為0.01-0.03g/mL。

可選地，上述的固定化炭藻材料，所述微藻為蛋白核小球藻。