CN103936012B - 一种用生物法大规模生产生物二氧化硅的方法 - Google Patents

Abstract

一种用生物法大规模生产生物二氧化硅的方法，该方法包括如下步骤：1）配制含硅复合盐母液，它主要成份为硅酸盐、碳酸盐、氮、磷、钾、硫等元素；2）将含硅复合盐母液在海水、或淡水、或废水、或污水中稀释至一定浓度成为培养液；3）将培养液注入微藻培养装置，根据不同硅藻藻种配制不同营养液，并对注满培养液及接入藻种的培养装置通入二氧化碳；4）将微藻培养装置置于阳光充足之处，硅藻在装置中进行光合作用，大量繁殖，将培养液中的无机硅转化成生物二氧化硅；5）培养完毕后，收集含生物二氧化硅的硅藻，去除硅藻中的有机质和矿物质，即获得生物二氧化硅；它具有工艺简单、原材料价格低廉等特点，获得的生物二氧化硅具有特殊结构，极具经济价值和应用前景。

Description

一种用生物法大规模生产生物二氧化硅的方法

技术领域

本发明涉及一种用生物法大规模生产生物二氧化硅的方法，特别是一种用海洋生物生产具有特殊结构生物二氧化硅的方法，属于水产养殖、生物质产业、生物材料等领域。

技术背景

硅藻是一类最重要的浮游植物，多为海产，它种类多、数量大，被称为海洋的“草原”。硅藻的细胞壁非常神奇，由上下两个外壳套合而成，主要由二氧化硅构成，硅质外壳形态多样，结构精细，为纳米级结构，且带负电荷，是天然的过滤材料，对重金属和水体中其他颗粒具有良好的吸附作用。

生物二氧化硅取自硅藻的外壳，它为硅质结构，化学成分以二氧化硅为主。目前，用非生物方法生产的二氧化硅的应用十分广泛，是玻璃制品、耐火材料、电子工业部件、光学仪器和工艺品、光导纤维等的重要材料。用生物法生产的二氧化硅，具有独特的结构，应用前景十分广泛。

硅藻能吸收环境中的无机硅元素将其转化成生物二氧化硅，它具有粒径小、比表面积大、表面吸附力强、表面能大，化学纯度高等特点；无机硅转化成生物二氧化硅具有重大的意义：1）提高二氧化硅纯度；2）实现二氧化硅清洁低碳生产；3）减少非生物法二氧化硅生产与提纯过程中的污染；4）生产出具有特殊结构与特点的二氧化硅；5）为水处理、电子工业、绿色产业及其他提供优质的二氧化硅原料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用生物法大规模生产生物二氧化硅的方法，该方法将硅藻作为将无机硅元素转化为生物二氧化硅的生物平台，可大规模生产生物二氧化硅，为工业生产提供高纯度生物二氧化硅。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的，一种用生物法大规模生产生物二氧化硅的方法，它包括如下步骤：

1）配制含硅复合盐母液，它主要成份为硅酸盐、碳酸盐、氮、磷、钾、硫等元素；

2）将含硅复合盐母液在海水、或淡水、或废水、或污水中稀释至一定浓度成为培养液；

3）将培养液注入微藻培养装置，根据不同硅藻藻种配制不同营养液，并对注满培养液及接入藻种的培养装置通入二氧化碳；

4）将微藻培养装置置于阳光充足之处，硅藻在装置中进行光合作用，大量繁殖，将培养液中的无机硅转化成生物二氧化硅；

5）培养完毕后，收集含生物二氧化硅的硅藻，去除硅藻中的有机质和矿物质，即获得生物二氧化硅。

本发明所述生物法中的生物为硅藻，它能吸收培养液中的无机硅元素将其转化成生物二氧化硅。

所述的原料为硅酸盐、碳酸盐、氮、磷、钾、硫等元素。

所述的微藻培养装置为现有的装置，包括在中国专利ZL201210015498.X、“一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻培养方法”中公开的可控坡式微藻养殖系统，中国专利201220023106.X公开的“一种微藻养殖管状膜装置”，以及中国专利申请号201410059320.4公开的“一种港湾微藻培养装置”。

本发明工艺简单、原材料价格低廉，获得的生物二氧化硅具有特殊结构，极具经济价值和应用前景。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明作详细的介绍：本发明所述的用生物法大规模生产生物二氧化硅的方法，它包括如下步骤：

1）配制含硅复合盐母液，它主要成份为硅酸盐、碳酸盐、氮、磷、钾、硫等元素；

2）将含硅复合盐母液在海水、或淡水、或废水、或污水中稀释至一定浓度成为培养液；

3）将培养液注入微藻培养装置，根据不同硅藻藻种配制不同营养液，并对注满培养液及接入藻种的培养装置通入二氧化碳；

4）将微藻培养装置置于阳光充足之处，硅藻在装置中进行光合作用，大量繁殖，将培养液中的无机硅转化成生物二氧化硅；

5）培养完毕后，收集含生物二氧化硅的硅藻，去除硅藻中的有机质和矿物质，即获得生物二氧化硅。

本发明所述生物法中的生物为硅藻，它能吸收培养液中的无机硅元素将其转化成生物二氧化硅。

所述的原料为硅酸盐、碳酸盐、氮、磷、钾、硫等元素。

所述的微藻培养装置为现有的装置，包括在中国专利ZL201210015498.X、“一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻培养方法”中公开的可控坡式微藻养殖系统，中国专利201220023106.X公开的“一种微藻养殖管状膜装置”，以及中国专利申请号201410059320.4公开的“一种港湾微藻培养装置”。

实施例1：

1）根据海水营养盐含量按终浓度为0.1g/L、0.2g/L、0.04g/L、0.08g/L分别称量硅酸钠（提供硅元素）、硫酸铵（提供氮、硫元素）、磷酸氢二钾（提供磷和钾元素）、磷酸二氢钾（提供磷和钾元素），以及添加其他微量及痕量元素，为硅藻生长繁殖提供营养；

2）将营养盐加入含海水的微藻预处理池中，混匀，并按体积比1：5接入藻种；

3）将预处理池中的待培养藻液导入专利号为201210015498.X、“一种可控坡式微藻养殖系统及其微藻培养方法”公开的微藻养殖系统中，按其提供的步骤和方法培养硅藻；

4）收集硅藻，获得硅藻泥或硅藻粉；

5）去除硅藻泥或硅藻粉中的有机质和矿物质，获得生物二氧化硅；

6）获得的生物二氧化硅是一富含微孔的物质，它的粒径为3-8微米，微孔粒径为5-40纳米。

实施例2：

1）根据海水营养盐含量按终浓度0.1g/L、0.2g/L、0.04g/L、0.08g/L分别称量硅酸钠（提供硅元素）、硫酸铵（提供氮、硫元素）、磷酸氢二钾（提供磷和钾元素）、磷酸二氢钾（提供磷和钾元素），以及添加其他微量及痕量元素，为硅藻生长繁殖提供营养；

2）在一种如专利申请号为201410059320.4公开的“港湾微藻培养装置”中加入适量海水，添加称量好的营养盐，混匀，并按体积比1：5接入藻种；并按这种“港湾微藻培养装置”提供的方法培养硅藻；

4）收集硅藻，获得硅藻泥或硅藻粉；

5）将硅藻泥或硅藻粉中的有机质和矿物质去除，获得生物二氧化硅；

6）获得的生物二氧化硅是一富含微孔的物质，它的粒径为3-8微米，微孔粒径为5-40纳米。

实施例3：

1）配制含硅复合盐母液，它主要成份为硅酸盐、碳酸盐、氮、磷、钾、硫等元素；

2）将含硅复合盐母液在海水、或淡水、或废水、或污水中稀释至一定浓度成为培养液；

3）将培养液注入专利号为201220023106.X公开的“一种微藻养殖管状膜装置”中；

4）根据不同培养液接入不同硅藻藻种；

5）对注满培养液及接入藻种的培养装置通入二氧化碳；

6）将培养装置置于阳光充足之处，硅藻在装置中进行光合作用，大量繁殖，将培养液中的无机硅转化成生物二氧化硅；

7）培养完毕后，收集含生物二氧化硅的硅藻；

8）去除硅藻中的有机质和矿物质，即获得生物二氧化硅。

Claims (1)

1.一种用生物法大规模生产生物二氧化硅的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1）配制含硅复合盐母液，它主要成份为硅酸盐、碳酸盐、氮、磷、钾、硫等元素；

2）将含硅复合盐母液在海水、或淡水、或废水、或污水中稀释至一定浓度成为培养液；

3）将培养液注入微藻培养装置，根据不同硅藻藻种配制不同营养液，并对注满培养液及接入藻种的培养装置通入二氧化碳；

4）将微藻培养装置置于阳光充足之处，硅藻在装置中进行光合作用，大量繁殖，将培养液中的无机硅转化成生物二氧化硅；

5）培养完毕后，收集含生物二氧化硅的硅藻，去除硅藻中的有机质和矿物质，即获得生物二氧化硅。