[发明专利]一种利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种收集藻体的方法，特别涉及一种利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法与应用。

背景技术

能源微藻规模培养不仅可以固定太阳能，提供大量可再生能源需要的物质原料，还可以大量吸收二氧化碳，实现节能减排，发展循环经济，具有重要的经济意义，但是作为能源微藻产业链中的主要环节—微藻细胞的收集，一直是微藻生产中的难点之一，也是造成生产成本居高不下的原因之一。因此开发新型的、低耗能、高效率的收集方法成为目前能源微藻产业的研究焦点之一。

聚合氯化铝有较强的架桥吸附性能，在水解过程中，伴随发生凝聚，吸附和沉淀等物理化学过程，结构由形态多变的多元羧基络合物组成，絮凝体成型快，速度快，活性好，过滤性好，适用pH值范围宽，对管道设备无腐蚀性，且有效成份高，便于储存，运输。所以用聚合氯化铝制成的微粒对于微藻的采收有优良的效果，同时这种微粒具有两方面的功能，一方面有絮凝作用，另一方面也有电荷作用，采收效率很高。

目前常用的采收方法有下面几种：1）沉降法收集，利用藻细胞自身重力进行自然沉降和收集，该法成本较低但效率也低；2）离心法和泡载法收集，该法能耗较大，成本较高；3）过滤法收集，由于微藻体积小，一般滤纸很难过滤，采用超滤法会由于藻液的沉积而堵塞滤孔，过滤难以持续进行下去；4）疏水法是利用藻类疏水性并相互作用的原理收集藻细胞，但这种方法只对高盐浓度中的藻液适用，对淡水培养的藻液效果较差，所以不具有普遍性；5）电泳法在变压和整流过程中有电能损耗，所以现有的电泳法采收微藻能耗巨大，很难真正应用于工业大规模的采收；6）絮凝法收集耗时久，并且收集后的藻泥较为松散，占用较大的体积。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法。

本发明的另一目的在于提供所述的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法，包含以下步骤：

（1）调节微藻培养液pH≥7.0，加入磁性絮凝微粒，混合搅拌，得到微藻细胞和磁性絮凝微粒的聚合物；

（2）通过磁场发生器对微藻细胞和磁性絮凝微粒的聚合物进行磁性吸附，分离得到微藻细胞和磁性絮凝微粒的聚合物；

步骤（1）所述的微藻优选为蛋白核小球藻和斜生栅藻；

步骤（1）所述的pH值优选通过氢氧化钠或盐酸调节；

步骤（1）所述的磁性絮凝微粒通过包含以下步骤的方法得到：

①将四氧化三铁纳米颗粒分散到含有壳聚糖的醋酸溶液中，调节pH值至4.0～6.0，超声分散；

②将聚合氯化铝溶液加热至70℃，一边搅拌聚合氯化铝溶液一边往其中加入步骤①得到的溶液，反应，接着冷却；调节溶液的pH值为4.0，得到磁性絮凝微粒，即目标产物；其中，四氧化三铁纳米颗粒、壳聚糖和聚合氯化铝按质量比6：2：3配比；

步骤①所述的含有壳聚糖的醋酸溶液优选通过以下方法制备得到：在体积百分比1%的醋酸溶液中加入壳聚糖，溶解后得到；

步骤①所述的壳聚糖分子量取值优选为20万；

步骤①所述的超声分散的条件优选为30kHz频率，分散30min；

步骤②中所述的搅拌的速度优选为300～400r/min；

步骤②中所述的反应的时间优选为60min；

步骤（1）所述的磁性絮凝微粒的用量优选为：低生物量微藻的分离：微藻培养液中微藻生物量＜10⁸cell/ml，每升微藻培养中使用的磁性絮凝微粒为0.25g；高生物量微藻的分离：微藻培养液中微藻生物量≥10⁸cell/ml，每升微藻培养中使用的磁性絮凝微粒为0.60g；

所述的微藻生物量优选通过如下方法测定得到：通过分光光度计测定藻细胞样品的最大吸收波长，不同藻液浓度的OD值对应不同藻液浓度的细胞数，建立OD值与微藻生物量的相关曲线，通过测定OD值计算出微藻生物量；

步骤（1）中所述的混合搅拌的时间优选为1～2min；

步骤（2）中所述的磁场发生器优选为电磁铁装置；其通过改变电压或者电流的大小就可以改变磁场的强度；

所述的电磁铁装置的操作参数优选为磁场强度为0.4T。

所述的利用磁性絮凝微粒收集藻体的方法适用于大规模收集藻体。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：