CN102604837A - 一种微藻细胞絮凝采收的工艺 - Google Patents

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邵荣
吴乔林
余晓红
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Abstract

本发明涉及一种微藻细胞絮凝采收的工艺，属于能源微藻技术领域。其特征在于采用壳聚糖、三聚氰胺或EDTA与凹凸棒土制备成絮凝剂，加入CaCl2作为助凝剂进行微藻絮凝采收。本发明提供了絮凝剂的制备及絮凝采收的工艺技术。将絮凝剂干燥、研磨、过筛加入微藻培养液中，使絮凝剂的浓度为0.3～0.6g/L，助凝剂CaCl2的浓度为0.01～0.03g/L，调节微藻培养液pH为7～9，搅拌均匀后静置沉淀，絮凝程度可达99％以上。本发明提供的絮凝工艺原料价格低廉、安全环保、操作方便且絮凝效率高，可广泛用于工业化生产中微藻的采收。

Description

一种微藻细胞絮凝采收的工艺
技术领域
本发明属于能源微藻技术领域，具体地说，涉及一种利用化学物质改性天然物质絮凝收集微藻的工艺。
背景技术
微藻分布广泛，环境适应能力强、生长周期短，是一种新型的低碳环保资源，对人类社会的生产、生活也有着十分重要的作用。微藻中的油脂含量高，其中某些多不饱和脂肪酸成分更是生活中所必需的。获取不饱和脂肪酸的传统方式，如从月见草、黑加仑等植物籽油中或从海洋动物如甲壳类、鱼类中提取，已无法满足市场需求。而微藻具有生长快、不受原料、产地和季节限制等独特优势，且其中的多不饱和脂肪酸比鱼油的组成简单、易于提取和纯化等。因此利用微藻发酵生产多不饱和脂肪酸已发展成为多不饱和脂肪酸生产的必然趋势。
目前，研究表明微藻的生物质回收所需的费用要远大于微藻养殖的费用。因此，在微藻开发应用中，采收方法及其技术条件成为了决定微藻开发应用的重要因素。对于工业规模的微藻养殖，从藻液中采收微藻一直是个瓶颈。目前，微藻的采收方法主要有离心、气浮法、泡载法和絮凝沉淀法。其中离心、气浮法和泡载法的生产装置成本较高，絮凝沉淀法因其生产成本低、操作简便等优点，成为目前研究的方向之一。
用于微藻采收的絮凝剂种类有两大类：无机类絮凝剂(如聚合硫酸铁)和有机类絮凝剂(如壳聚糖)。张亚杰、罗生军等(张亚杰，罗生军，等.阳离子絮凝剂对小球藻浓缩收集效果的研究.可再生能源，2010，28：35～38.)研究了阳离子絮凝剂聚合氯化铝(PAC)、聚合硅酸硫酸铝(PASS)和聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMA)对小球藻的浓缩效果。浓缩效果很好，但絮凝剂的成本相对较高。申请号为201010559334.4的中国发明专利采用壳聚糖-路易斯酸絮凝剂对含油微藻进行絮凝并给出了藻泥脱水工艺。刘恋等(刘恋，陈兵等.壳聚糖改性粘土对高藻水中藻类的絮凝去除.环境工程学报，2010，6：1296～1300.)对壳聚糖改性粘土用于天然高藻水中藻类的絮凝去除进行了研究。按照上述发明专利和文献，絮凝剂的成本较高且絮凝效率偏低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效絮凝采收微藻细胞的工艺，利用该工艺的微藻细胞采收絮凝率高、絮凝效果快，原料成本低廉、安全环保且操作简便。
本发明所采用的技术方案是：一种微藻细胞絮凝采收的工艺，其特征在于：所述絮凝采收方法包括以下步骤：
1)将壳聚糖、三聚氰胺或EDTA改性的凹凸棒土絮凝剂与助凝剂CaCl2溶液混合加入到微藻悬浮液中，使微藻悬浮液中絮凝剂的浓度为0.3～0.6g/L，CaCl2的浓度为0.01～0.03g/L，调节微藻培养液的pH为7～9；
2)以300～500rpm的转速快速搅拌微藻悬浮液5～10min，将微藻悬浮液静置沉淀30～60min，收集絮凝物。
根据本发明的一个优选实施方式，步骤(1)中絮凝剂是将一定量的壳聚糖、三聚氰胺或EDTA溶于5mol/L盐酸中，再加入凹凸棒土，使壳聚糖、三聚氰胺或EDTA与凹凸棒土的质量比为1∶10，常温搅拌24h，75℃干燥，研磨，过200目筛。
根据本发明的另一个优选实施方式，步骤(1)采用的壳聚糖N-脱乙酰度在90％以上。
根据本发明的另一个优选实施方式，步骤(1)中微藻悬浮液中絮凝剂浓度为0.4g/L。
根据本发明的另一个优选实施方式，步骤(1)中微藻悬浮液中CaCl2浓度为0.02g/L。
根据本发明的另一个优选实施方式，步骤(1)中微藻悬浮液pH为8.5。
根据本发明的另一个优选实施方式，步骤(1)采用的微藻为普通小球藻、淡色紫球藻、盐藻等细胞表面带负电的一类微藻。
与现有技术相比，本发明的优点在于，絮凝剂的原料价格低廉、安全环保、无毒害，采用助凝剂有效提高絮凝效率，絮凝工艺操作方便适合工业化应用。
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
具体实施方式
实施例1
按质量比，壳聚糖∶凹凸棒土＝1∶10的比例，称取0.3g壳聚糖加入10mL、5mol/L盐酸中，混合搅拌一段时间后，再向其中加入3g凹凸棒土，常温搅拌24h后，75℃干燥，研磨，过200目筛，即可制得絮凝剂。
首先将絮凝剂和助凝剂CaCl2溶液混合，再加入到普通小球藻悬浮液中，使小球藻培养液中絮凝剂的浓度为0.4g/L，助凝剂CaCl2浓度为0.02g/L。调节微藻培养液的pH为7～9，以300rpm的转速快速搅拌小球藻悬浮液5min，将小球藻培养液静置沉淀30min，絮凝程度为99％以上，静止分层后倒掉上清液，收集絮凝物。
实施例2
按质量比，三聚氰胺∶凹凸棒土＝1∶10的比例，称取0.3g三聚氰胺加入10mL、5mol/L盐酸中，混合搅拌一段时间后，再向其中加入3g凹凸棒土，常温搅拌24h后，75℃干燥，研磨，过200目筛，即可制得絮凝剂。
首先将絮凝剂和助凝剂CaCl2溶液混合，再加入到普通小球藻悬浮液中，使小球藻培养液中絮凝剂的浓度为0.37g/L，助凝剂CaCl2浓度为0.025g/L。调节微藻培养液的pH为7～9，以400rpm的转速快速搅拌小球藻悬浮液5min，将小球藻培养液静置沉淀30min，絮凝程度为95％以上，静止分层后倒掉上清液，收集絮凝物。
实施例3
按质量比，EDTA∶凹凸棒土＝1∶10的比例，称取0.3g EDTA加入10mL、5mol/L盐酸中，混合搅拌一段时间后，再向其中加入3g凹凸棒土，常温搅拌24h后，75℃干燥，研磨，过200目筛，即可制得絮凝剂。
首先将絮凝剂和助凝剂CaCl2溶液混合，再加入到普通小球藻悬浮液中，使小球藻培养液中絮凝剂的浓度为0.5g/L，助凝剂CaCl2浓度为0.02g/L。调节微藻培养液的pH为7～9，以300rpm的转速快速搅拌小球藻悬浮液8min，将小球藻培养液静置沉淀30min，絮凝程度为99％以上，静止分层后倒掉上清液，收集絮凝物。

Claims (7)

1.一种微藻细胞絮凝采收的工艺，其特征在于：所述絮凝采收方法包括以下步骤：
1)将壳聚糖-凹凸棒土絮凝剂和CaCl2作助凝剂混合添加到微藻培养液中，使微藻细胞悬浮液中絮凝剂浓度为0.3～0.6g/L，CaCl2的浓度为0.01～0.03g/L，调节微藻培养液的pH为7～9；
2)以300～500rpm转速快速搅拌微藻悬浮液5～10min，之后将微藻悬浮液静置沉淀30～60min，收集絮凝物。
2.如权利要求1所述的一种微藻细胞絮凝采收的工艺，其特征在于：所述的壳聚糖-凹凸棒土絮凝剂是将一定量的壳聚糖溶解于5mol/L的盐酸中，再加入10倍壳聚糖质量的凹凸棒土，常温搅拌24h，75℃烘干，研磨，过200目筛，所制得的絮凝剂中壳聚糖与凹凸棒土的质量比为1∶10。
3.如权利要求1所述的一种微藻细胞絮凝采收的工艺，其特征在于：助凝剂CaCl2的浓度为0.01～0.03g/L。
4.如权利要求1或2所述的一种微藻细胞絮凝采收的工艺，其特征在于：所述的壳聚糖脱乙酰度在70％以上。
5.如权利要求1或2所述的一种微藻细胞絮凝采收的工艺，其特征在于：助凝剂CaCl2首先与絮凝剂混合，再加入微藻细胞悬浮液充分混匀。
6.如权利要求1或2所述的一种微藻细胞絮凝采收的工艺，其特征在于：絮凝剂中的壳聚糖可以替换为三聚氰胺、EDTA等一类的含多个-NH2的物质。
7.如权利要求1所述的一种微藻细胞絮凝采收的工艺，其特征在于：所述的微藻为普通小球藻、淡色紫球藻、盐藻、金藻、塔胞藻等细胞表面带负电的微藻。
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