CN102051332B - 一种含油微藻的收集方法 - Google Patents

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本发明公开了一种含油微藻的收集方法，其特征在于包括如下步骤：将壳聚糖-路易斯酸絮凝剂加入到含油微藻培养液中，使微藻培养液中路易斯酸浓度为3-9mg/L，壳聚糖浓度为2-30mg/L；以200-500rpm的转速快速搅拌微藻培养液1-5min，再以20-70rpm的转速慢速搅拌20-40min，之后将微藻培养液静置沉淀15-60min；将微藻絮体在转速3000~5000rpm的条件下离心脱水。本发明采用的壳聚糖-路易斯酸复配絮凝剂配制简单，形成的絮体密实，所得到的藻泥总脱水率可达98%以上，完全满足生物燃料油的生产要求，实现絮凝剂、催化剂一体化技术，节省了成本，具有显著的经济和社会效益。

Description

一种含油微藻的收集方法
技术领域
本发明属于能源微藻技术领域，特别涉及一种利用化学药剂絮凝和离心组合收集能源微藻的方法。
背景技术
微藻（Microalgae）又称单细胞藻类，具有光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、生物产量高的特点。微藻具有很高的营养价值，如螺旋藻的蛋白质含量在60～70%，含有丰富的维生素和氨基酸，可提高人体的免疫力；还可以从微藻中提取到防治癌症、心脏病、动脉硬化、糖尿病等疾病的生物活性物质；微藻生长速度快，可吸收大量的CO2，有利于减轻温室效应；微藻的生长可以吸收大量的营养盐类，可为污水处理提供良好的途径；微藻还是重要的化工原料的来源，近年来由于能源矛盾突出，高含油量的微藻用于生产生物燃料引起了人们的广泛关注，微藻经过热裂解制造出液体燃料和氢气，从而缓解目前全球能源紧缺的情况。我国有漫长的海岸线，蕴藏着极其丰富的微藻资源，若能开发出微藻能源转化技术，将为弥补我国能源短缺，开发新的能源资源提供了一条便捷的途径。
然而，相对于微藻培养技术的发展，其收集方法却大大滞后，成为影响该行业发展的瓶颈，极大地制约了微藻的后续利用。由于微藻的生物特性：个体小、浓度高、有的种类还有较大的粘性，使得普通的收集方法很难用于微藻收集。目前实际生产中收集微藻的方法主要有两种：一是物理方法，包括离心法和过滤法。对于离心法，由于能耗高，成本高，不宜推广至产业化，仅适用于实验室规模，并且因有些细胞壁很薄或者没有细胞壁，在高速离心时会导致细胞破碎。对于过滤法，由于微藻细胞仅有3-10微米，普通滤纸孔径太大，起不到过滤的效果；若考虑使用滤膜，即便是孔径大小合适，但由于微藻的粘性，也极易造成滤膜堵塞，从而造成过滤困难甚至滤膜机械强度达不到要求而破裂。二是化学方法，一般采用石灰水、明矾或聚铝等絮凝剂絮凝。由于其单独使用，投加量很大，成本高，难以工业化应用。也有人尝试采用聚丙烯酰胺、甲壳素、褐藻胶作为絮凝剂，但其对海洋微藻沉淀效果差，因而也难以拓展应用。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种简单易行、效果理想的快速收集微藻的方法。
本发明的步骤如下：（1）将壳聚糖-路易斯酸絮凝剂加入到含油微藻培养液中，使微藻培养液中壳聚糖浓度为2-30mg/L，路易斯酸浓度为3-9mg/L；（2）以200-500rpm的转速快速搅拌微藻培养液1-5min，再以20-70rpm的转速慢速搅拌20-40min，之后将微藻培养液静置沉淀15-60min；（3）弃去上清液，将微藻絮体倒入离心机中，在转速3000~5000rpm的条件下进一步脱水得微藻藻泥。
所述壳聚糖-路易斯酸絮凝剂是将一定量的壳聚糖溶于HCl溶液，再加入路易斯酸，使所配制的絮凝剂母液中壳聚糖浓度为2-30g/L，路易斯酸浓度为3-9g/L。
所述壳聚糖N-脱乙酰度在70%以上。
所述路易斯酸为FeCl3、AlCl3、KAl(SO4)2·12H2O、BF3、三氟甲磺酸镧的一种或几种。
所述含油微藻为扁藻、三角褐指藻、新月菱形藻、金藻、角毛藻、异胶藻、塔胞藻、盐藻中的一种或几种。
本发明的优点：利用此方法所形成的絮体不仅密实，而且沉降性能好，所得到的藻泥总脱水率可达98%以上，絮体中所含有的路易斯酸还可作为下一步微藻加压催化液化制油的催化剂，产油率可达微藻干重的30%-50%。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步详细说明本发明。
实施例1：将N-脱乙酰度为70%的壳聚糖和FeCl3溶于pH=6的盐酸溶液中，使壳聚糖浓度为10g/L，FeCl3浓度为4g/L，制得絮凝剂母液。培养扁藻使温度保持在20℃，pH=6，浊度为16NTU。取1ml絮凝剂加入1L微藻培养液中，使壳聚糖浓度为10mg/L，FeCl3浓度为4mg/L，用搅拌器以300rpm的转速快速搅拌微藻培养液2min，再以20rpm的转速慢速搅拌20min，之后停止搅拌，将微藻培养液静置沉淀30min，微藻沉降率达98%；弃去上清液，将微藻絮体倒入离心机中，在4800rpm转速下进一步脱水，所得到的微藻藻泥总脱水率达到98%。将微藻藻泥直接投入反应釜中催化液化，可以制得生物燃油，产油率可达微藻干重的30%。
实施例2：将N-脱乙酰度为70%的壳聚糖和AlCl3溶于pH=6的盐酸溶液中，使壳聚糖浓度为15g/L，AlCl3浓度为5g/L，制得絮凝剂母液。培养扁藻使温度保持在25℃，pH=6.5，浊度为17NTU。取1ml絮凝剂加入1L微藻培养液中，使壳聚糖浓度为15mg/L，AlCl3浓度为5mg/L，用搅拌器以350rpm的转速快速搅拌微藻培养液2min，再以30rpm的转速慢速搅拌20min，之后停止搅拌，将微藻培养液静置沉淀30min，微藻沉降率达98.5%，弃去上清液，将微藻絮体倒入离心机中，在4000rpm转速下进一步脱水，所得到的藻泥总脱水率达到98%。将藻泥直接投入反应釜中催化液化，可以制得生物燃油，产油率可达微藻干重的35%。
实施例3：将N-脱乙酰度为70%的壳聚糖和KAl(SO4)2·12H2O溶于pH=6的盐酸溶液中，使壳聚糖浓度为20g/L，KAl(SO4)2·12H2O浓度为6g/L，制得絮凝剂母液。培养扁藻使温度保持在23℃，pH=6，浊度为18NTU。取1ml絮凝剂加入1L微藻培养液中，使壳聚糖浓度为20mg/L，KAl(SO4)2·12H2O浓度为6mg/L，用搅拌器以400rpm的转速快速搅拌微藻培养液3min，再以30rpm的转速慢速搅拌30min，之后停止搅拌，将微藻培养液静置沉淀35min，微藻沉降率达98%，弃去上清液，将微藻絮体倒入离心机中，在4000rpm转速下进一步脱水，所得到的藻泥总脱水率达到98%。将藻泥直接投入反应釜中催化液化，可以制得生物燃油，产油率可达微藻干重的37%。
实施例4：将N-脱乙酰度为70%的壳聚糖和BF3溶于pH=6的盐酸溶液中，使壳聚糖浓度为25g/L，BF3浓度为7g/L，制得絮凝剂母液。培养扁藻使温度保持在22℃，pH=6.5，浊度为18NTU。取1ml絮凝剂加入1L微藻培养液中，使壳聚糖浓度为25mg/L，BF3浓度为7mg/L，用搅拌器以450rpm的转速快速搅拌微藻培养液2min，再以20rpm的转速慢速搅拌40min，之后停止搅拌，将微藻培养液静置沉淀40min，微藻沉降率达99%，弃去上清液，将微藻絮体倒入离心机中，在4500rpm转速下进一步脱水，所得到的藻泥总脱水率达到99%。将藻泥直接投入反应釜中催化液化，可以制得生物燃油，产油率可达微藻干重的40%。
实施例5：将N-脱乙酰度为70%的壳聚糖和路易斯酸（FeCl3、AlCl3质量比1:1混合）溶于pH=6的盐酸溶液中，使壳聚糖浓度为30g/L，（FeCl3+AlCl3）浓度为8g/L，制得絮凝剂母液。培养扁藻、金藻、三角褐指藻的混合藻液，使温度保持在20℃，pH=6，浊度为19NTU。取1ml絮凝剂加入1L混合微藻培养液中，使壳聚糖浓度为30mg/L，（FeCl3+AlCl3）浓度为8mg/L，用搅拌器以400rpm的转速快速搅拌混合微藻培养液2min，再以20rpm的转速慢速搅拌30min，之后停止搅拌，将混合微藻培养液静置沉淀50min，混合微藻沉降率达99%，弃去上清液，将微藻絮体倒入离心机中，在4000rpm转速下进一步脱水，所得到的藻泥总脱水率达到99%。将藻泥直接投入反应釜中催化液化，可以制得生物燃油，产油率为达混合微藻干重的45%。
实施例6：将N-脱乙酰度为70%的壳聚糖和路易斯酸（FeCl3+BF3质量比1:1混合）溶于pH=6的盐酸溶液中，使壳聚糖浓度为25g/L，（FeCl3+BF3）浓度为9g/L，制得絮凝剂母液。培养扁藻、塔胞藻、盐藻的混合藻液使温度保持在20℃，pH=6.5，浊度为19NTU。取1ml絮凝剂加入1L混合微藻培养液中，使壳聚糖浓度为25mg/L，（FeCl3+BF3）浓度为9mg/L，用搅拌器以500rpm的转速快速搅拌混合微藻培养液2min，再以30rpm的转速慢速搅拌20min，之后停止搅拌，将混合微藻培养液静置沉淀40min，混合微藻沉降率达98%，弃去上清液，将微藻絮体倒入离心机中，在4000rpm转速下进一步脱水，所得到的藻泥总脱水率达到98%。将藻泥直接投入反应釜中催化液化，可以制得生物燃油，产油率为达混合微藻干重的49%。
针对以上实施例，对于其他单一的路易斯酸或者几种的结合，或者使用的微藻在扁藻、三角褐指藻、新月菱形藻、金藻、角毛藻、异胶藻、塔胞藻或盐藻等单一藻或混合藻之间更换，重复上述实验，所得结果相似。

Claims (4)

1.一种含油微藻的收集方法，其特征在于它包括以下步骤：
（1）将壳聚糖-路易斯酸絮凝剂加入到含油微藻培养液中，使微藻培养液中壳聚糖浓度为2-30mg/L，路易斯酸浓度为3-9mg/L；所述路易斯酸为AlCl3、KAl(SO4)2·12H2O、BF3、三氟甲磺酸镧中的一种或几种；
（2）以200-500rpm的转速快速搅拌微藻培养液1-5min，再以20-70rpm的转速慢速搅拌20-40min，之后将微藻培养液静置沉淀15-60min；
（3）弃去上清液，将微藻絮体倒入离心机中，在转速3000~5000rpm的条件下进一步脱水得微藻藻泥。
2.如权利要求1所述含油微藻的收集方法，其特征在于所述壳聚糖-路易斯酸絮凝剂是将一定量的壳聚糖溶于HCl溶液，再加入路易斯酸，使所配制的絮凝剂母液中壳聚糖浓度为2-30g/L，路易斯酸浓度为3-9g/L。
3.如权利要求1或2所述含油微藻的收集方法，其特征在于所述壳聚糖的N-脱乙酰度在70%以上。
4.如权利要求1所述含油微藻的收获方法，其特征在于所述的含油微藻为扁藻、三角褐指藻、新月菱形藻、金藻、角毛藻、异胶藻、塔胞藻、盐藻中的一种或几种。
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