CN100551933C - 一种提取细菌藻酸盐的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于包括下述步骤：(1)污泥清洗干燥；(2)将干燥后污泥置于Na2CO3溶液中加热溶解；(3)加热后的产物冷却过滤，获得上清液；(4)在上清液中滴入酸溶液调节pH值，获得藻酸沉淀；(5)将藻酸沉淀溶解于NaOH溶液中，制得细菌藻酸钠溶液；(6)乙醇提取制得细菌藻酸钠固体。利用该方法可以从污泥中提取出具有较高经济价值的细菌藻酸盐产品，不仅能够减少污水处理厂最终污泥的排出量，而且可降低污水处理厂的总体运行费用。

Description

一种提取细菌藻酸盐的方法
技术领域
本发明涉及一种提取细菌藻酸盐的方法，具体地说，是涉及一种从污泥中提取细菌藻酸盐的方法，属于环境工程污水处理技术领域。
背景技术
污水处理厂产生的污泥是现代城市重大二次污染源之一。目前全国污水处理厂每年产生干污泥180万吨(含水率80％污泥900万吨)，预计未来五年内每年将产生干污泥540万吨(含水率80％污泥2700万吨)。污水处理厂污泥的处理费用占污水处理厂总体运行费用的20％至45％，有的甚至高达60％。因此，如何有效地处理污泥，并将其变为一种有价值的再生资源，是现代城市迫切需要解决的问题。
研究表明，细菌胞外多糖物质是污泥，如活性污泥、生物膜、厌氧颗粒污泥的主要成分，其中以细菌藻酸盐为重要多糖组分。细菌藻酸盐可以作为海藻酸盐的潜在替代物，有广泛的应用价值。如促进植物萌芽与芽的延伸及根部生长；用作双歧杆菌的生长因子或在农业上用作生化肥料，促进双歧杆菌和一些植物细胞的增殖和/或分化；经特殊处理后作为抗癌药物；代替牛垂体提取物作为表皮生长因子，促进人上皮细胞的增生和分化；并可以作为金属吸附剂来使用。
发明内容
本发明提供了一种提取细菌藻酸盐的方法，利用该方法可以从污泥中提取出具有较高经济价值的细菌藻酸盐产品，不仅能够减少污水处理厂最终污泥的排出量，而且可降低污水处理厂的总体运行费用。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)污泥清洗干燥：将污泥用去离子水清洗，并在30-80℃下烘干至恒重；
(2)Na2CO3溶液中加热溶解：将上述干燥后的污泥置于Na2CO3溶液中加热搅拌，直至有泡沫溢出；
(3)冷却过滤：将上述加热搅拌后的产物冷却至室温，然后用滤布滤去残渣，获得上清液；
(4)调pH值：在上清液中滴入酸溶液调节pH值，使其呈酸性，获得藻酸沉淀，然后离心收集藻酸沉淀；
(5)NaOH溶液中溶解：将上述藻酸沉淀溶解于NaOH溶液中，制得细菌藻酸钠溶液；
(6)乙醇提取：将上述细菌藻酸钠溶液与无水乙醇混合，收集絮状沉淀，60-70℃下烘干后可制得细菌藻酸钠固体。
在本发明中，还具有以下技术特征：所述污泥为活性污泥、生物膜、好氧颗粒污泥和厌氧颗粒污泥中的一种。
在本发明中，还具有以下技术特征：所述上清液中滴入酸溶液调至pH值为2。
在本发明中，还具有以下技术特征：所述滴入上清液中的酸溶液的浓度为1-2mol/L。
在本发明中，还具有以下技术特征：所述滴入上清液中的酸溶液为HCL溶液或H2SO4溶液。
在本发明中，还具有以下技术特征：所述Na2CO3溶液的浓度为0.1-1mol/L，其重量为干燥污泥重量的50-200倍。
在本发明中，还具有以下技术特征：所述NaOH溶液的浓度为0.1-1mol/L。
在本发明中，还具有以下技术特征：细菌藻酸钠溶液的体积为无水乙醇溶液体积的0.5-2倍。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
1、通过从污泥中提取细菌藻酸盐，能够减少污水处理厂最终排出的污泥量，降低了污泥对环境的污染，而且为污水处理厂提供了一种有效处理污泥的途径。
2、利用本发明所述方法从污泥中提取出具有高附加值的细菌藻酸盐，可以降低污水处理厂的总体运行成本。
3、从污泥中提取出来的细菌藻酸盐，可以在部分应用中代替从海藻中提取的海藻酸盐，从而降低了海藻资源的消耗，利于海洋环境保护。
4、本发明提取细菌藻酸盐的过程简单易行，药品和能耗较低，成本较低。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
将活性污泥用去离子水清洗三次，然后置于干燥箱中在30℃下干燥至恒重。取2g干燥后的污泥置于200ml、浓度为0.2mol/L的Na2CO3溶液中，加热搅拌至有泡沫溢出。冷却至室温后用滤布滤去残渣，获得上清液。然后在上清液中滴入10ml、浓度为1mol/L的HCL溶液，调节pH值为2，形成藻酸沉淀，而且沉淀完全。离心收集藻酸沉淀，并将其溶解于100ml、浓度为0.1mol/L的NaOH溶液中，即可制得细菌藻酸钠溶液。
为了提高提取物细菌藻酸钠的纯度，将上述制得的细菌藻酸钠溶液再次用滤布滤去残渣，滴入浓度为1mol/L的HCL溶液，调节pH值为2，离心收集沉淀，再将沉淀溶解于100ml、浓度为0.1mol/L的NaOH溶液中。再次重复上述过滤、调pH、收集沉淀、NaOH溶液中溶解的步骤，调节pH值为7，可制得细菌藻酸钠溶液。将该细菌藻钠溶液以2∶1(v∶v)与无水乙醇混合，收集絮状沉淀，60℃烘干后可制得细菌藻酸钠固体。最终可制得0.45g、pH值为7的细菌藻酸盐。
上述从污泥中提取细菌藻酸钠的主要反应式如下：
Me(ALG)n+Na2CO3→MeCO3↓+nNaALG
NaALG+H+→HALG↓+Na+
HALG+NaOH→NaALG+H2O
其中，ALG代表藻酸根，Me为金属离子。
选用其他种类的污泥按照上述方法提取细菌藻酸盐，各种污泥可提取出的藻酸盐的量分别为：生物膜282mg/g，厌氧颗粒污泥219mg/g，好氧颗粒污泥351mg/g。
实际提取过程中，由于在不同地方选取的污泥的成分存在差异，污泥中可提取出的细菌藻酸盐的量会有所不同。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1、一种提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)污泥清洗干燥：将污泥用去离子水清洗，并在30-80℃下烘干至恒重；
(2)Na2CO3溶液中加热溶解：将上述干燥后的污泥置于Na2CO3溶液中加热搅拌，直至有泡沫溢出；
(3)冷却过滤：将上述加热搅拌后的产物冷却至室温，然后用滤布滤去残渣，获得上清液；
(4)调pH值：在上清液中滴入酸溶液调节pH值，使其呈酸性，获得藻酸沉淀，然后离心收集藻酸沉淀；
(5)NaOH溶液中溶解：将上述藻酸沉淀溶解于NaOH溶液中，制得细菌藻酸钠溶液；
(6)乙醇提取：将上述细菌藻酸钠溶液与无水乙醇混合，收集絮状沉淀，60-70℃下烘干后可制得细菌藻酸钠固体。
2、根据权利要求1所述的提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于所述污泥为活性污泥、生物膜、好氧颗粒污泥和厌氧颗粒污泥中的一种。
3、根据权利要求1或2所述的提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于上清液中滴入酸溶液调至pH值为2。
4、根据权利要求3所述的提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于滴入上清液中的酸溶液的浓度为1-2mol/L。
5、根据权利要求4所述的提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于滴入上清液中的酸溶液为HCL溶液或H2SO4溶液。
6、根据权利要求1所述的提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于所述Na2CO3溶液的浓度为0.1-1mol/L，其重量为干燥污泥重量的50-200倍。
7、根据权利要求1所述的提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于NaOH溶液的浓度为0.1-1mol/L。
8、根据权利要求1所述的提取细菌藻酸盐的方法，其特征在于细菌藻酸钠溶液的体积为无水乙醇溶液体积的0.5-2倍。
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