CN103276017A - 一种藻类生物絮凝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用发状念珠藻制备生物絮凝剂的方法，利用从宁夏银川贺兰山东麓分离筛选到的发状念珠藻，制成生物絮凝剂。其制备步骤是摇瓶培养发状念珠藻藻种，在气升式光照培养反应器中进行扩大培养；发状念珠藻培养液的上清液经超滤、旋转蒸发浓缩、真空冷冻干燥制得藻类生物絮凝剂成品。本发明的生物絮凝剂具有高效的絮凝效果，能够使高岭土、氧化镁和泥土悬浊液快速澄清，且生产和加工过程简便，适用范围广泛，便于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物絮凝剂，尤其是涉及一种利用发状念珠藻制备生物絮凝剂的方法。
背景技术
絮凝剂又称沉降剂，是一类可使溶液中不易沉降的固体悬浮颗粒凝集、沉淀的物质。絮凝技术是目前国内外用来提高水质处理效率的一种既经济又简便的水处理技术。据了解，在城镇用水及工业废水处理中，絮凝过程是应用最普遍的关键环节之一。絮凝剂包括化学絮凝剂(含无机和有机高分子絮凝剂)和生物絮凝剂两大类。无机高分子絮凝剂一般用量较大，且添加到水体中的金属盐类会对人体健康造成不利的影响，如铝盐饮食过多可能引起老年痴呆症；有机高分子絮凝剂在环境中的残留物不易被自然降解，且此类絮凝剂如聚丙烯酰胺的单体有神经毒性和致畸、致癌、致突变的效应。因此研制高效无毒的絮凝剂是目前环境科学与工程领域中的重要内容，生物絮凝剂的研究更是国内外新型水处理剂研究与开发的热点。生物絮凝剂是一种利用生物技术，通过微生物体或其分泌物发酵、抽提、精制而得到的一种具有分解性和安全性的高效、无毒的新型水处理絮凝剂，成为今后絮凝剂研究的趋势。
最早的絮凝剂产生菌是Butterfield从活性污泥中筛选得到。1985年，Takagi H等人研究了拟青霉素(Paecilomyces sp.1-1)微生物产生的絮凝剂PF101。PF101对枯草杆菌、大肠杆菌、啤酒酵母、血红细胞、活性污泥、纤维素粉、活性炭、硅藻土、氧化铝等有良好的絮凝效果1986年，Kurane等人利用红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)研制成功生物絮凝剂NOC-1，对大肠杆菌、酵母、泥浆水、河水、粉煤灰水、活性碳粉水、膨胀污泥、纸浆废水等均有极好的絮凝和脱色效果。目前报道的生物絮凝剂产生菌涉及到细菌、真菌和藻类等，但大多数生产技术集中于细菌和真菌，如已公开的中国专利“200810012572.6一种制备微生物絮凝剂的方法”采用戴尔福特食酸菌、“201010247147.2海水微生物絮凝剂的制备方法”采用产紫青霉、“200910111262.4利用地衣芽孢杆菌制备生物絮凝剂的方法”采用地衣芽孢杆菌、“201210112886.X微生物絮凝剂的制备方法和应用”采用枯草芽孢杆菌、“201010246803一种微生物絮凝剂及其制备方法”采用Galactomyces geotrichum CGMCC2535等，目前关于藻类生物絮凝剂的研究成果，在国外也仅限于眉藻、鱼腥藻、颤藻等少数几种有相关文章报道，在国内的公开专利中也仅有“200610018301.2二种藻类生物絮凝剂的制备方法”(采用衣藻生产絮凝剂)一项，因此藻类生物絮凝剂还尚待大力开发。
发明内容
本发明提供一种藻类生物絮凝剂的制备方法，其目的在于利用发状念珠藻，通过液体培养，超滤、旋转蒸发浓缩和冷冻干燥，制成具有高絮凝活性的生物絮凝剂。
本发明的技术方案如下：
本发明所述藻类生物絮凝剂的制备方法所述发状念珠藻藻种为发状念珠藻(Nostocflagelliforme)，从宁夏银川贺兰山东麓分离筛选而获得，保藏于天津科技大学菌种保藏中心
本发明所述藻类生物絮凝剂的制备方法的操作步骤包括(1)藻种培养：摇瓶培养发状念珠藻藻种，在气升式光照培养反应器中进行扩大培养；(2)絮凝剂制备：将发状念珠藻培养液的上清液超滤、旋转蒸发浓缩、真空冷冻干燥制得藻类生物絮凝剂成品。
(1)藻种培养：采用摇瓶培养发状念珠藻藻种，培养基为BG11培养基，培养条件为15～30℃，光照40～80μmol·photon/m2·s，培养10-15d；然后将藻种接种到气升式光照培养反应器中进行扩大培养，获得发状念珠藻培养液，培养基为BG11培养基，培养条件为15～30℃，光照40～80μmol·photon/m2·s，培养20-35d。
(2)絮凝剂制备：将发状念珠藻培养液的上清液采用截留分子量为20000的中空纤维膜超滤装置进行初步脱水浓缩并除去小分子物质；得到的浓缩液采用旋转蒸发浓缩1-4h获得沉淀物，旋转蒸发条件为0.05～0.09MPa；将沉淀物在-60～-50℃和真空度低于20Pa的条件下进行真空冷冻干燥12～48h获得藻类生物絮凝剂成品。
具体实施方式
通过以下实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
实施例1藻种培养
选用发状念珠藻(Nostoc flagelliforme)为出发藻种，保藏地点：天津科技大学菌种保藏中心；
采用BG11培养基对发状念珠藻藻种在500mL摇瓶中进行液体悬浮培养，培养条件为25℃，光照60μmol·photon/m2·s，培养15d；然后将藻种接种到60L气升式光照培养反应器中进行扩大培养，培养基为BG11培养基，培养条件为25℃，光照60μmol·photon/m2·s，培养30d，获得发状念珠藻培养液。
实施例2絮凝剂制备
将实施例1得到的发状念珠藻培养液静置5-10h，获得培养液上清液，上清液采用截留分子量为20000的中空纤维膜超滤装置进行初步脱水浓缩并除去小分子物质；得到的浓缩液利用RE-3000型旋转蒸发仪，在真空度为0.08MPa的条件下进行旋转蒸发2h，获得沉淀物；沉淀物采用Christ ALPHA1-4/LD型冷冻干燥机，在温度为-54℃、真空度为10Pa的条件下真空冷冻干燥24h，获得藻类微生物絮凝剂成品。
实施例3絮凝活性检测
采用高岭土悬浊液对制成的藻类生物絮凝剂进行絮凝活性检测。
在150mL的烧杯中加入5mL CaCl2溶液(10％w/v)、0.2g高岭土、0.5mL藻类生物絮凝剂溶液(100mg/L)及94.5mL蒸馏水，在37℃，140rpm摇床摇匀30min，而后静置30min后取上清液测其在波长550nm处的吸光度(以A表示)，同时不加藻类生物絮凝剂进行对照实验，并检测对照实验的上清液550nm处的吸光度(以B表示)。絮凝率＝(B-A)/B×100％。
絮凝活性检测结果：作用30min絮凝率达93.5％。
实施例4絮凝活性检测
采用氧化镁悬浊液对制成的藻类生物絮凝剂进行絮凝活性检测。
在150mL的烧杯中加入5mL CaCl2溶液(10％w/v)、0.2g氧化镁、5mL藻类生物絮凝剂溶液(100mg/L)及90mL蒸馏水，在37℃，140rpm摇床摇匀30min，而后静置30min后取上清液测其在波长550nm处的吸光度(以A表示)，同时不加藻类生物絮凝剂进行对照实验，并检测对照实验的上清液550nm处的吸光度(以B表示)。絮凝率＝(B-A)/B×100％。
絮凝活性检测结果：作用30min絮凝率达86.1％。
实施例5絮凝活性检测
采集天津塘沽码头附近的淤泥，经干燥处理后制成悬浊液，对制成的藻类生物絮凝剂进行絮凝活性检测。
在150mL的烧杯中加入5mL CaCl2溶液(10％w/v)、0.2g干燥泥土、2mL藻类生物絮凝剂溶液(100mg/L)及93mL蒸馏水，在37℃，140rpm摇床摇匀30min，而后静置30min后取上清液测其在波长550nm处的吸光度(以A表示)，同时不加藻类生物絮凝剂进行对照实验，并检测对照实验的上清液550nm处的吸光度(以B表示)。絮凝率＝(B-A)/B×100％。
絮凝活性检测结果：作用30min絮凝率达88.3％。
Claims (3)
1.一种制备藻类生物絮凝剂的方法，其特征在于：采用发状念珠藻作为制备藻类生物絮凝剂的来源，操作步骤包括(1)藻种培养：摇瓶培养发状念珠藻藻种，在气升式光照培养反应器中进行扩大培养；(2)絮凝剂制备：将发状念珠藻培养液的上清液超滤、旋转蒸发浓缩、真空冷冻干燥制得藻类生物絮凝剂成品。
2.根据权利要求1所述的藻类生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述的藻种培养步骤为，采用摇瓶培养发状念珠藻藻种，培养条件为15～30℃，光照40～80μmol·photon/m2·s，培养10-15d；然后将藻种接种到气升式光照培养反应器中进行扩大培养，获得发状念珠藻培养液，培养条件为15～30℃，光照40～80μmol·photon/m2·s，培养20-35d。
3.根据权利要求1所述的藻类生物絮凝剂的制备方法，其特征在于，所述絮凝剂制备步骤为，将发状念珠藻培养液的上清液采用截留分子量为20000的中空纤维膜超滤装置进行初步脱水浓缩并除去小分子物质；得到的浓缩液采用旋转蒸发浓缩1-4h获得沉淀物，旋转蒸发条件为0.05～0.09MPa；将沉淀物在-60～-50℃和真空度低于20Pa的条件下进行真空冷冻干燥12～48h获得藻类生物絮凝剂成品。
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| CN103964646A (zh) * | 2014-05-21 | 2014-08-06 | 南京大学 | 一种厌氧-好氧-微生物絮凝强化处理废水的方法 |
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| CN106430483A (zh) * | 2016-10-11 | 2017-02-22 | 洛阳鼎威材料科技有限公司 | 一种水净化剂、及其制备方法 |
| CN110282823A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-27 | 苏州飞牛环保科技有限公司 | 一种分离水油渣的生物絮凝废水处理装置 |
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