CN109867362A - 固定化藻细胞营养调水剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种固定化藻细胞营养调水剂，属于水处理剂领域，包含至少三层：附着有藻细胞的活性炭层，和海藻酸钠胶层，以及其间的藻细胞层。其制备方法包括：1化感培养，将藻液在含有百香果壳浸提浓缩液的培养基化感培养得藻液；2吸附，将芝麻秸秆活性碳与经化感培养后的藻液均匀混合进行吸附即得复合藻液；3交联，在距离预冷的交联剂溶液液面10～30cm处将包含聚乙二醇、海藻酸钠溶液、复合藻液和蒸馏水的混合溶剂滴加入交联剂溶液中交联，干燥并冲洗后即得。有益效果为：对调水剂中的藻细胞进行化感培养和活性炭吸附后，藻细胞的代谢水平、酶活性以及光合作用得到大大加强，调水剂对水体中的氮磷等营养物质的降解去除效率显著提高。

Description

固定化藻细胞营养调水剂

技术领域

本发明属于水处理剂领域，具体涉及一种固定化藻细胞营养调水剂。

背景技术

富含氮、磷的污水未经处理排放到河流、湖泊中，极易引起水体富营养化， 破坏水生态系统。活性污泥法等常规污水处理工艺虽对大部分悬浮物和有机物去 除效果良好，但对氮、磷等营养物质仅能同时去除20～40％。因此，对污水处理 厂的二级出水进行深度净化十分必要。传统的污水深度净化方法主要有人工湿 地、活性炭吸附、膜分离和化学混凝技术等，其基本原理可归纳为物理法、生物 法和化学法。物理法和化学法均须消耗大量药剂材料，成本较高，且易产生二次 污染。而生物法利用水生生物的生长特点，对自然自净过程进行人工强化，不仅 成本低廉，又可以减小二次污染的可能性，且收获后加以利用可生产高附加值产 品，是一种经济高效的污水深度净化技术。

微藻为自养型生物，以光能为能源，可利用氮、磷等营养物质合成复杂的有 机质，从而实现净化污水的作用，日益受到研究人员的关注。固定化藻细胞是通 过藻细胞与载体之间存在的相互作用使得藻细胞固定到载体表面，利用藻细胞生 长所形成的生物膜和/或生物球处理污水，是一种新型的污水脱氮除磷技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固定化藻细胞营养调水剂，对调水剂中的藻细胞 进行化感培养和活性炭吸附后，藻细胞的代谢水平、酶活性以及光合作用得到大 大加强，调水剂对水体中的氮磷等营养物质的降解去除效率显著提高。

为实现发明目的，本发明所采取的技术方案包括：

固定化藻细胞营养调水剂，其包含至少三层：

附着有藻细胞的活性炭层，和

海藻酸钠胶层，以及

其间的藻细胞层。

所述活性炭层用以提高所述调水剂中藻细胞的密度；经过芝麻秸秆活性碳吸 附藻细胞后，可使最终固定化藻细胞营养调水剂的藻细胞密度较未以芝麻秸秆活 性碳吸附提高近2倍，固定化藻细胞营养调水剂的致密程度大大提高，有效克服 了调水剂微球结构疏松、藻细胞易泄露等问题，稳定性较好，不易破裂分解，同 时较高的藻细胞密度还有助于强化调水剂对氮磷等营养物质的降解去除效率。

所述藻细胞层中的藻细胞经过百香果壳浸提浓缩液化感培养；百香果壳浸提 浓缩液中的百香果壳多糖对藻细胞具有较为明显的“低促高抑”的化感作用，较低 浓度的百香果壳多糖可使藻细胞酶活性升高，能改变藻细胞膜的通透性，促使藻 细胞更易吸收培养基中的营养成分，此外，百香果壳浸提浓缩液中含有的酮、酚、 苷、多糖等可作为营养成分对藻细胞生长起到促进作用，两方面作用共同作用的 后果是提升藻细胞中丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD) 以及过氧化氢酶(CAT)的含量，增强细胞代谢和质能传递，促进光合作用，大大 增强叶绿素a的含量，促进藻细胞生长繁殖。

所述藻细胞选自小球藻、鞘丝藻、扁藻、铜绿微囊藻和杜氏藻的至少一种； 所述藻细胞不仅有助于降解水体中的氮磷等营养物质，避免水体富营养化，藻成 长后还可为水体中的贝类、虾类和海参类养殖提供重要的天然饵料，改善水质的 同时大大提升养殖效益。

为实现发明目的，本发明所采取的技术方案还包括：

固定化藻细胞营养调水剂在调节养殖水体中的应用，包括将所述固定化藻细 胞营养调水剂至于养殖水体中进行自行调节，固定化藻细胞营养调水剂的微观交 联结构具有四通八达的网络通道，该网络通道利于对水体中氮磷等营养物质的吸 附，同时调水剂内部储存有大量的藻细胞，其对氮磷等营养物质的降解去除效率 较高，48h的NH₄ ⁺-N、PO₄ ^3--P的去除率分别可达到了95.8％和100％，出水溶解 氧含量高，水质大大改善，可以迅速、高效率地调节改善水质，无毒副残留，成 本较低，适合规模化生产与应用，是一种安全、高效的固定化藻细胞营养调水剂。

为实现发明目的，本发明所采取的技术方案还包括：

一种固定化藻细胞营养调水剂的制备方法，具体包括：

化感培养：将百香果壳浸提浓缩液按照1:50～100(g/mL)的比例加入到BG11 培养基中混合均匀，灭菌后接种藻液，置于光照培养箱中培养，每天定时摇晃4～ 8次，培养10～15d后离心浓缩，弃去上清液，以无菌蒸馏水冲洗、离心2～3 次即得藻液；百香果壳浸提浓缩液中的百香果壳多糖对藻细胞具有较为明显的 “低促高抑”的化感作用，较低浓度的百香果壳多糖可使藻细胞酶活性升高，能改 变藻细胞膜的通透性，促使藻细胞更易吸收培养基中的营养成分，此外，百香果 壳浸提浓缩液中含有的酮、酚、苷、多糖等可作为营养成分对藻细胞生长起到促 进作用，两方面作用共同作用的后果是提升藻细胞中丙二醛(MDA)、超氧化物歧 化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)以及过氧化氢酶(CAT)的含量，增强细胞代谢和质 能传递，促进光合作用，大大增强叶绿素a的含量，促进藻细胞生长繁殖；

吸附：将芝麻秸秆活性碳与经化感培养后的藻液按照质量比1:0.5-4均匀混 合进行吸附，吸附温度为23～25℃，恒温吸附1.5～3.0h即得复合藻液；芝麻秸 秆活性碳是多孔结构，其传质性能较强，与藻细胞能够产生较大面积的接触，可 以极大的提高附属微生物的活性及降解效率；经过芝麻秸秆活性碳吸附藻细胞 后，可使最终固定化藻细胞营养调水剂的藻细胞密度较未以芝麻秸秆活性碳吸附 提高近2倍，固定化藻细胞营养调水剂的致密程度大大提高，有效克服了调水剂 微球结构疏松、藻细胞易泄露等问题，稳定性较好，不易破裂分解，同时较高的 藻细胞密度还有助于强化调水剂对氮磷等营养物质的降解去除效率；

交联：将质量比为1:10～20:50～80:150～200的聚乙二醇、2～15wt％海藻 酸钠溶液、复合藻液和蒸馏水混合得混合溶剂；在距离预冷的交联剂溶液液面 10～30cm处将混合溶剂滴加入交联剂溶液中，控制温度为0～4℃，在冰水浴中 搅拌交联5～15min，然后移至室温干燥20～30min，蒸馏水冲洗3～5遍后即得 到固定化藻细胞营养调水剂；固定化藻细胞营养调水剂的机械强度较高，耐物理 冲击，传质性能与成球性能较高，有效克服了结构疏松、藻细胞易泄露等问题， 同时固定化藻细胞营养调水剂的稳定性较好，不易破裂分解，微观交联结构具有 四通八达的网络通道，该网络通道利于对水体中氮磷等营养物质的吸附，同时调 水剂内部储存有大量的藻细胞，其对氮磷等营养物质的降解去除效率较高，48h 的NH₄ ⁺-N、PO₄ ^3--P的去除率分别可达到了95.8％和100％，出水溶解氧含量高， 水质大大改善，可以迅速、高效率地调节改善水质，无毒副残留，成本较低，适 合规模化生产与应用，是一种安全、高效的固定化藻细胞营养调水剂。

优选地，所述百香果壳浸提浓缩液以下述方法制备：经脱脂后的百香果壳粉 末滤渣按料液比1:180～500加入蒸馏水，然后加入脱脂滤渣0.32～0.35‰的环氧 乙烷甲醇，充分搅拌混合后超声波浸提，抽滤后将滤液浓缩至1/40～1/100，滤 液浓缩液中加入5倍左右体积的95wt％乙醇，搅拌后静置，离心取沉淀并洗涤后 即得百香果壳浸提浓缩液；超声波浸提有利于百香果壳粉末充分地分布于水溶液 中，有助于百香果壳粉末中的多糖和/或蛋白质与浸提液和/或浸提液中环氧乙烷 甲醇的自聚体发生接触，此外，添加微量的环氧乙烷甲醇有利于百香果壳多糖的 析出，环氧乙烷甲醇自聚合成2～5聚体，该低聚体可使百香果壳多糖表面和/ 或多糖间存在的蛋白质变性进而断裂，从而析出蛋白质中穿插的百香果壳多糖， 提高最终浓缩液中百香果壳多糖的纯度和含量，使百香果壳多糖产量提高40～50％，最大程度地发挥百香果壳多糖对藻细胞的化感作用。

优选地，所述芝麻秸秆生物炭以下述方法制备：

磷酸活化：称取干燥后的芝麻秸秆粉与磷酸按照1:1.8～2均匀混合，充分搅 拌后，使用捏合机在130～140℃捏合30～45min，捏合后将样品造粒成3～4mm 的柱状颗粒，样品硬化后，在高温炉中进行磷酸活化，待炉温升至450℃时放入 样品，保温20～30min，活化后将样品冷却至室温，用去离子水洗涤至pH为5～ 7，烘干后即为磷酸活化样；

蒸汽活化：取50～60g磷酸活化样重新置于高温炉中，以3.0～3.5mL/min的 进水量，在875～885℃水蒸气气氛下二次活化1.5～2.5h，活化后将样品冷却至 室温，粉碎过50～150目筛即得芝麻秸秆活性碳；制得的芝麻秸秆活性碳比表面 积、总孔容积、强度、得率较高。

优选地，交联剂为质量比为1:3～5:10～15的正硅酸甲酯、甲基三氧甲基硅 烷和甲醇在冰水浴中的混合物；正硅酸甲酯、甲基三氧甲基硅烷和甲醇具有较好 的交联蒂合效果，能够将活性炭、藻细胞、聚乙二醇、海藻酸钠交联成均匀稳定 的固定化藻细胞营养调水剂微球。

本发明的有益效果为：

1)百香果壳浸提浓缩液中的多糖对藻细胞具有较为明显的“低促高抑”的化 感作用，较低浓度的百香果壳多糖可使藻细胞酶活性升高，能改变藻细胞膜的通 透性，促使藻细胞更易吸收培养基中的营养成分，加速藻细胞的生长繁殖；

2)百香果壳浸提浓缩液中含有的酮、酚、苷、多糖等可作为营养成分对藻 细胞生长起到促进作用，与化感作用协同提升藻细胞中相关酶的含量，增强细胞 代谢，促进光合作用，大大增强叶绿素a的含量，促进藻细胞生长繁殖；

3)制备百香果壳浸提浓缩液时，微量的环氧乙烷甲醇自聚合成2～5聚体， 该低聚体可使百香果壳多糖表面和/或多糖间存在的蛋白质变性进而断裂，从而 析出百香果壳多糖，提高最终浓缩液中百香果壳多糖的纯度和含量，使百香果壳 多糖产量提高40～50％，最大程度地发挥百香果壳多糖对藻细胞的化感作用；

4)芝麻秸秆活性碳吸附藻细胞可使最终固定化藻细胞营养调水剂的藻细胞 密度较未以芝麻秸秆活性碳吸附提高近2倍，调水剂的致密程度大大提高，有效 克服了调水剂微球结构疏松、藻细胞易泄露等问题，稳定性较好，不易破裂分解， 同时较高的藻细胞密度还有助于强化调水剂对氮磷等营养物质的降解去除效率；

5)固定化藻细胞营养调水剂的微观交联结构具有四通八达的网络通道，该 网络通道利于吸附水体中的氮磷等营养物质，同时调水剂内部储存有大量的藻细 胞，其对氮磷等营养物质的降解去除效率较高，48h的NH₄ ⁺-N、PO₄ ^3--P的去除 率分别可达到了95.8％和100％，出水溶解氧含量高，水质大大改善，可以迅速、 高效率地调节改善水质，无毒副残留，成本较低，适合规模化生产与应用，是一 种安全、高效的固定化藻细胞营养调水剂。

本发明采用了上述技术方案提供固定化藻细胞营养调水剂，弥补了现有技术 的不足，设计合理，操作方便。

具体实施方式

在本发明及实施例中，除非另有所指且特别说明外，“份”指重量份，“％”指 重量百分比，“wt％”指重量百分比，“‰”指重量千分比，“wt‰”指重量千分比，“倍” 指重量倍。

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1：

一种固定化藻细胞营养调水剂，其制备方法具体包括：

化感培养：将百香果壳浸提浓缩液按照1:50(g/mL)的比例加入到BG11培养 基中混合均匀，灭菌后接种铜绿微囊藻藻液，置于光照培养箱中培养，每天定时 摇晃4次，培养10d后离心浓缩，弃去上清液，以无菌蒸馏水冲洗、离心2次即 得藻液；百香果壳浸提浓缩液中的百香果壳多糖对藻细胞具有较为明显的“低促 高抑”的化感作用，较低浓度的百香果壳多糖可使藻细胞酶活性升高，能改变藻 细胞膜的通透性，促使藻细胞更易吸收培养基中的营养成分，此外，百香果壳浸 提浓缩液中含有的酮、酚、苷、多糖等可作为营养成分对藻细胞生长起到促进作 用，两方面作用共同作用的后果是提升藻细胞中丙二醛、超氧化物歧化酶、过氧 化物酶以及过氧化氢酶的含量，增强细胞代谢和质能传递，促进光合作用，大大增强叶绿素a的含量，促进藻细胞生长繁殖；

吸附：将芝麻秸秆活性碳与经化感培养后的藻液按照质量比1:0.5均匀混合 进行吸附，吸附温度为23℃，恒温吸附1.5h即得复合藻液；芝麻秸秆活性碳是 多孔结构，其传质性能较强，与藻细胞能够产生较大面积的接触，可以极大的提 高附属微生物的活性及降解效率；经过芝麻秸秆活性碳吸附藻细胞后，可使最终 固定化藻细胞营养调水剂的藻细胞密度较未以芝麻秸秆活性碳吸附提高近2倍， 固定化藻细胞营养调水剂的致密程度大大提高，有效克服了调水剂微球结构疏 松、藻细胞易泄露等问题，稳定性较好，不易破裂分解，同时较高的藻细胞密度 还有助于强化调水剂对氮磷等营养物质的降解去除效率；

交联：将质量比为1:10:50:150的聚乙二醇、2wt％海藻酸钠溶液、复合藻液 和蒸馏水混合得混合溶剂；在距离预冷的交联剂溶液液面10cm处将混合溶剂滴 加入交联剂溶液中，控制温度为0℃，在冰水浴中搅拌交联5min，然后移至室温 干燥20min，蒸馏水冲洗3遍后即得到固定化藻细胞营养调水剂；固定化藻细胞 营养调水剂的机械强度较高，耐物理冲击，传质性能与成球性能较高，有效克服 了结构疏松、藻细胞易泄露等问题，同时固定化藻细胞营养调水剂的稳定性较好， 不易破裂分解，微观交联结构具有四通八达的网络通道，该网络通道利于对水体 中氮磷等营养物质的吸附，同时调水剂内部储存有大量的藻细胞，其对氮磷等营 养物质的降解去除效率较高，48h的NH₄ ⁺-N、PO₄ ^3--P的去除率分别可达到了 95.8％和100％，出水溶解氧含量高，水质大大改善，可以迅速、高效率地调节 改善水质，无毒副残留，成本较低，适合规模化生产与应用，是一种安全、高效 的固定化藻细胞营养调水剂。

优选地，所述百香果壳浸提浓缩液以下述方法制备：经脱脂后的百香果壳粉 末滤渣按料液比1:180加入蒸馏水，然后加入脱脂滤渣0.32‰的环氧乙烷甲醇， 充分搅拌混合后超声波浸提，抽滤后将滤液浓缩至1/40，滤液浓缩液中加入5 倍体积的95wt％乙醇，搅拌后静置，离心取沉淀并洗涤后即得百香果壳浸提浓缩 液；超声波浸提有利于百香果壳粉末充分地分布于水溶液中，有助于百香果壳粉 末中的多糖和/或蛋白质与浸提液和/或浸提液中环氧乙烷甲醇的自聚体发生接 触，此外，添加微量的环氧乙烷甲醇有利于百香果壳多糖的析出，环氧乙烷甲醇 自聚合成2～5聚体，该低聚体可使百香果壳多糖表面和/或多糖间存在的蛋白质 变性进而断裂，从而析出蛋白质中穿插的百香果壳多糖，提高最终浓缩液中百香 果壳多糖的纯度和含量，使百香果壳多糖产量提高40～50％，最大程度地发挥百香果壳多糖对藻细胞的化感作用。

所述芝麻秸秆生物炭以下述方法制备：

磷酸活化：称取干燥后的芝麻秸秆粉与磷酸按照1:1.8均匀混合，充分搅拌 后，使用捏合机在130℃捏合30min，捏合后将样品造粒成3mm的柱状颗粒， 样品硬化后，在高温炉中进行磷酸活化，待炉温升至450℃时放入样品，保温 20min，活化后将样品冷却至室温，用去离子水洗涤至pH为5，烘干后即为磷酸 活化样；

蒸汽活化：取50g磷酸活化样重新置于高温炉中，以3.0mL/min的进水量， 在875℃水蒸气气氛下二次活化1.5h，活化后将样品冷却至室温，粉碎过50目 筛即得芝麻秸秆活性碳；制得的芝麻秸秆活性碳比表面积、总孔容积、强度、得 率较高。

所述交联剂为质量比为1:3:10的正硅酸甲酯、甲基三氧甲基硅烷和甲醇在冰 水浴中的混合物；正硅酸甲酯、甲基三氧甲基硅烷和甲醇具有较好的交联蒂合效 果，能够将活性炭、藻细胞、聚乙二醇、海藻酸钠交联成均匀稳定的固定化藻细 胞营养调水剂微球。

实施例2：

本实施例提供一种固定化藻细胞营养调水剂，其包含至少三层：

附着有藻细胞的活性炭层，和

海藻酸钠胶层，以及

其间的藻细胞层。

所述的活性炭层用以提高藻细胞密度；经过芝麻秸秆活性碳吸附藻细胞后， 可使最终固定化藻细胞营养调水剂的藻细胞密度较未以芝麻秸秆活性碳吸附提 高近2倍，固定化藻细胞营养调水剂的致密程度大大提高，有效克服了调水剂微 球结构疏松、藻细胞易泄露等问题，稳定性较好，不易破裂分解，同时较高的藻 细胞密度还有助于强化调水剂对氮磷等营养物质的降解去除效率。

所述藻细胞层中的藻细胞经过百香果壳浸提浓缩液化感培养；百香果壳浸提 浓缩液中的百香果壳多糖对藻细胞具有较为明显的“低促高抑”的化感作用，较低 浓度的百香果壳多糖可使藻细胞酶活性升高，能改变藻细胞膜的通透性，促使藻 细胞更易吸收培养基中的营养成分，此外，百香果壳浸提浓缩液中含有的酮、酚、 苷、多糖等可作为营养成分对藻细胞生长起到促进作用，两方面作用共同作用的 后果是提升藻细胞中丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD) 以及过氧化氢酶(CAT)的含量，增强细胞代谢和质能传递，促进光合作用，大大 增强叶绿素a的含量，促进藻细胞生长繁殖。

本实施例还提供一种固定化藻细胞营养调水剂在调节养殖水体中的应用，包 括将所述固定化藻细胞营养调水剂至于养殖水体中进行自行调节，固定化藻细胞 营养调水剂的微观交联结构具有四通八达的网络通道，该网络通道利于对水体中 氮磷等营养物质的吸附，同时调水剂内部储存有大量的藻细胞，其对氮磷等营养 物质的降解去除效率较高，48h的NH₄ ⁺-N、PO₄ ^3--P的去除率分别可达到了95.8％ 和100％，出水溶解氧含量高，水质大大改善，可以迅速、高效率地调节改善水 质，无毒副残留，成本较低，适合规模化生产与应用，是一种安全、高效的固定 化藻细胞营养调水剂。

本实施例还提供上述固定化藻细胞营养调水剂的制备方法，具体包括：

化感培养：将百香果壳浸提浓缩液按照1:80(g/mL)的比例加入到BG11培养 基中混合均匀，灭菌后接种铜绿微囊藻藻液，置于光照培养箱中培养，每天定时 摇晃5次，培养12d后离心浓缩，弃去上清液，以无菌蒸馏水冲洗、离心3次即 得藻液；百香果壳浸提浓缩液中的百香果壳多糖对藻细胞具有较为明显的“低促 高抑”的化感作用，较低浓度的百香果壳多糖可使藻细胞酶活性升高，能改变藻 细胞膜的通透性，促使藻细胞更易吸收培养基中的营养成分，此外，百香果壳浸 提浓缩液中含有的酮、酚、苷、多糖等可作为营养成分对藻细胞生长起到促进作 用，两方面作用共同作用的后果是提升藻细胞中丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶(POD)以及过氧化氢酶(CAT)的含量，增强细胞代谢和质能传 递，促进光合作用，大大增强叶绿素a的含量，促进藻细胞生长繁殖；

吸附：将芝麻秸秆活性碳与经化感培养后的藻液按照质量比1:3均匀混合进 行吸附，吸附温度为24℃，恒温吸附2h即得复合藻液；芝麻秸秆活性碳是多孔 结构，其传质性能较强，与藻细胞能够产生较大面积的接触，可以极大的提高附 属微生物的活性及降解效率；经过芝麻秸秆活性碳吸附藻细胞后，可使最终固定 化藻细胞营养调水剂的藻细胞密度较未以芝麻秸秆活性碳吸附提高近2倍，固定 化藻细胞营养调水剂的致密程度大大提高，有效克服了调水剂微球结构疏松、藻 细胞易泄露等问题，稳定性较好，不易破裂分解，同时较高的藻细胞密度还有助 于强化调水剂对氮磷等营养物质的降解去除效率；

交联：将质量比为1:15:60:180的聚乙二醇、5wt％海藻酸钠溶液、复合藻液 和蒸馏水混合得混合溶剂；在距离预冷的交联剂溶液液面20cm处将混合溶剂滴 加入交联剂溶液中，控制温度为1℃，在冰水浴中搅拌交联10min，然后移至室 温干燥25min，蒸馏水冲洗4遍后即得到固定化藻细胞营养调水剂；固定化藻细 胞营养调水剂的机械强度较高，耐物理冲击，传质性能与成球性能较高，有效克 服了结构疏松、藻细胞易泄露等问题，同时固定化藻细胞营养调水剂的稳定性较 好，不易破裂分解，微观交联结构具有四通八达的网络通道，该网络通道利于对 水体中氮磷等营养物质的吸附，同时调水剂内部储存有大量的藻细胞，其对氮磷 等营养物质的降解去除效率较高，48h的NH₄ ⁺-N、PO₄ ^3--P的去除率分别可达到了95.8％和100％，出水溶解氧含量高，水质大大改善，可以迅速、高效率地调 节改善水质，无毒副残留，成本较低，适合规模化生产与应用，是一种安全、高 效的固定化藻细胞营养调水剂。

所述百香果壳浸提浓缩液以下述方法制备：经脱脂后的百香果壳粉末滤渣按 料液比1:400加入蒸馏水，然后加入脱脂滤渣0.34‰的环氧乙烷甲醇，充分搅拌 混合后超声波浸提，抽滤后将滤液浓缩至1/50，滤液浓缩液中加入5倍左右体积 的95wt％乙醇，搅拌后静置，离心取沉淀并洗涤后即得百香果壳浸提浓缩液；超 声波浸提有利于百香果壳粉末充分地分布于水溶液中，有助于百香果壳粉末中的 多糖和/或蛋白质与浸提液和/或浸提液中环氧乙烷甲醇的自聚体发生接触，此外， 添加微量的环氧乙烷甲醇有利于百香果壳多糖的析出，环氧乙烷甲醇自聚合成 2～5聚体，该低聚体可使百香果壳多糖表面和/或多糖间存在的蛋白质变性进而 断裂，从而析出蛋白质中穿插的百香果壳多糖，提高最终浓缩液中百香果壳多糖 的纯度和含量，使百香果壳多糖产量提高40～50％，最大程度地发挥百香果壳多 糖对藻细胞的化感作用。

所述芝麻秸秆生物炭以下述方法制备：

磷酸活化：称取干燥后的芝麻秸秆粉与磷酸按照1:2均匀混合，充分搅拌后， 使用捏合机在135℃捏合40min，捏合后将样品造粒成3mm的柱状颗粒，样品 硬化后，在高温炉中进行磷酸活化，待炉温升至450℃时放入样品，保温25min， 活化后将样品冷却至室温，用去离子水洗涤至pH为6.8，烘干后即为磷酸活化 样；

蒸汽活化：取55g磷酸活化样重新置于高温炉中，以3.2mL/min的进水量， 在880℃水蒸气气氛下二次活化2h，活化后将样品冷却至室温，粉碎过100目筛 即得芝麻秸秆活性碳；制得的芝麻秸秆活性碳比表面积、总孔容积、强度、得率 较高。

所述交联剂为质量比为1:4:12的正硅酸甲酯、甲基三氧甲基硅烷和甲醇在冰 水浴中的混合物；正硅酸甲酯、甲基三氧甲基硅烷和甲醇具有较好的交联蒂合效 果，能够将活性炭、藻细胞、聚乙二醇、海藻酸钠交联成均匀稳定的固定化藻细 胞营养调水剂。

对比例1：

对比例1与实施例2基本相同，不同之处在于化感培养步骤的BG11培养基 中未添加百香果壳浸提浓缩液。

对比例2：

对比例2与实施例2基本相同，不同之处在于制备百香果壳浸提浓缩液方法 中未添加环氧乙烷甲醇。

对比例3：

对比例3与实施例2基本相同，不同之处在于制备固定化藻细胞营养调水剂 时未以芝麻秸秆生物炭对藻细胞进行吸附，交联步骤中的复合藻液即为经化感培 养后得到的藻液。

试验例：

试验方法如下：

A、脱固定方法：需对固定化藻细胞营养调水剂中的藻细胞的生长等生理特 性进行测定需先行脱固定化，取一定重量的固定化藻细胞营养调水剂放于 1.5wt％的柠檬酸钠化解液的离心管中，摇动直至微球完全溶解成悬浮液，用于测 定藻细胞生物量及叶绿素水平；

B、NH₄ ⁺-N测定方法：采用纳氏试剂分光光度法测定；

C、PO₄ ^3--P测定方法：采用钼蓝比色法测定；

D、丙二醛(MDA)含量测定方法：采用硫代巴比妥酸法测定；

E、超氧化物歧化酶(SOD)含量测定方法：采用羟胺法测定；

F、过氧化氢酶(CAT)含量测定方法：采用可见光法测定；

G、过氧化物酶(POD)含量测定方法：采用愈创木酚氧化法测定；

H、叶绿素a的测定方法：按Jeffrey&Humphrey的丙酮比色法测定，取一定 量藻培养液，用新鲜的培养液离心洗涤三次，弃上清液，在藻体沉淀中加入90％ 丙酮转移至玻璃匀浆器中匀浆，再转移至刻度离心管中定容，充分振荡后置于 4℃冰箱避光静止保存24h，再离心分离丙酮提取液，分别测定其在664nm和 647nm处的吸光度，计算总叶绿素a含量＝11.93×OD₆₆₄-1.93×OD₆₄₇。

一、分别测定实施例1～2以及对比例1～3中的固定化藻细胞营养调水剂中 藻细胞的丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物 酶(POD)含量和叶绿素a含量，统计入表1所示。

表1、藻细胞理化水平分析统计

例别	MDA含量	SOD活性	CAT活性	POD活性	叶绿素a含量
						初始藻液	2.8nmol/mg	251.3U/mg	75.3U/mg	55.2U/mg	2.8mg/L
实施例1	7.3nmol/mg	552.6U/mg	160.5U/mg	120.6U/mg	5.5mg/L
						实施例2	7.5nmol/mg	552.6U/mg	162.5U/mg	122.4U/mg	5.8mg/L
对比例1	3.6nmol/mg	296.5U/mg	100.6U/mg	69.5U/mg	3.5mg/L
						对比例2	3.8nmol/mg	302.5U/mg	102.8U/mg	72.1U/mg	3.9mg/L
对比例3	7.0nmol/mg	536.9U/mg	150.2U/mg	110.8U/mg	5.2mg/L

由表1可知，相对于初始藻液，本发明方法中的优选实施例1和实施例2中， 固定化藻细胞营养调水剂中藻细胞的丙二醛含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化 氢酶活性、过氧化物酶活性和叶绿素a含量均得到显著的提升。

二、以清水作为对照组，将连同实施例1～2以及对比例1～3中的固定化藻 细胞营养调水剂共同释入富营养化养殖水体中，测定其对水体中氮磷的去除率， 统计入表2。

表2、固定化藻细胞营养调水剂对氮磷的去除率

由表2可知，在本发明方法的优选实施例1和实施例2中，固定化藻细胞营 养调水剂对氮磷的去除率均较高，其对NH₄ ⁺-N的去除率超过了96％，对PO₄ ^3--P 的去除率均达到了100.0％。

上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再 详细赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技 术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。 因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权 利要求限定。

Claims (10)

1.固定化藻细胞营养调水剂，其特征在于包含至少三层：

附着有藻细胞的活性炭层，和

海藻酸钠胶层，以及

其间的藻细胞层。

2.根据权利要求1所述的固定化藻细胞营养调水剂，其特征在于：

所述活性炭层用以提高所述调水剂中藻细胞的密度；

所述藻细胞层中的藻细胞经过百香果壳浸提浓缩液化感培养。

3.权利要求1或2所述的固定化藻细胞营养调水剂的制备方法，其特征在于包括：

化感培养：将百香果壳浸提浓缩液加入到培养基中混合均匀，灭菌后接种藻液培养，每天定时摇晃4～8次，培养后离心浓缩，弃上清，无菌蒸馏水冲洗、离心2～3次即得藻液；

吸附：将芝麻秸秆活性碳与经化感培养后的藻液均匀混合进行吸附即得复合藻液；

交联：将聚乙二醇、2～15wt％海藻酸钠溶液、复合藻液和蒸馏水混合得混合溶剂；在距离预冷的交联剂溶液液面10～30cm处将混合溶剂滴加入交联剂溶液中交联，然后干燥，蒸馏水冲洗后即得。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述百香果壳浸提浓缩液以下述方法制备：经脱脂后的百香果壳粉末滤渣加入蒸馏水，然后加入脱脂滤渣0.32～0.35‰的环氧乙烷甲醇，充分搅拌混合后超声波浸提，抽滤后将滤液浓缩，滤液浓缩液中加入乙醇，搅拌后静置，离心取沉淀并洗涤后即得。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述芝麻秸秆生物炭以下述方法制备：

磷酸活化：芝麻秸秆粉与磷酸均匀混合、搅拌后捏合，捏合后将样品造粒，硬化后，在450℃高温炉中进行磷酸活化，活化后将样品冷却至室温，用去离子水洗涤，烘干后即为磷酸活化样；

蒸汽活化：磷酸活化样重新置于高温炉中，以3.0～3.5mL/min的进水量，在875～885℃水蒸气气氛下二次活化，活化后将样品冷却至室温，粉碎即得。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述吸附步骤中的吸附温度是23～25℃，恒温吸附时间是1.5～3.0h。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述交联步骤的混合溶剂中聚乙二醇、2～15wt％海藻酸钠溶液、复合藻液和蒸馏水的质量比是1:10～20:50～80:150～200。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述交联步骤中，交联温度是0～4℃，在冰水浴中搅拌交联5～15min。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述交联剂是质量比为1:3～5:10～15的正硅酸甲酯、甲基三氧甲基硅烷和甲醇在冰水浴中的混合物。

10.权利要求1-9任一项所述的固定化藻细胞营养调水剂在调节养殖水体中的应用。