[发明专利]紫球藻胞外多糖吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生化吸附剂领域，具体上的涉及一种紫球藻胞外多糖吸附剂的制备方法。

背景技术

随着社会发展与技术进步，对分离材料提出了新的要求：吸附量要大、吸附速度快，选择吸附能力大，可将溶液中的所需物质或有害物质有选择性地吸附并分离出来，脱附容易，能反复使用；价格便宜、经久耐用、来源广泛；可以多种形式使用；分离技术简单、能耗少、品种多，可根据不同要求使用不同品种。

鉴于以上要求，生物吸附材料以其独有的优势进入了人们的视野，国内外许多学者都围绕生物吸附剂进行了广泛而深入的研究。生物吸附剂是一种特殊的离子交换剂，与常规的离子交换剂不同，起作用的是生物细胞，也主要有菌体、藻类和细胞提取物等。

藻类细胞壁是由纤维素、果胶质、藻酸铵盐多糖和半聚乳糖硫酸酯等多层微纤维组成的多孔结构，具有较大的表面积。同时，细胞壁上的多糖、蛋白质、磷脂等多聚复合体给藻类提供了大量可以与金属离子结合的官能团，例如氨基、硫基、巯基、羟基、羧基、咪唑基、硫酸根、硫酸根、酚、醛基、酰胺基等，这些官能团能合理排列在具有较大表面的藻类细胞壁上。与金属离子充分接触，其中有些可以失去质子而带负电荷，靠静电引力吸附金属离子；有的带孤对电子，可与金属离子形成配位键而络合吸附金属离子。同时，细胞壁上还带有一定电荷和粘性，更增加了其对金属离子的吸附能力。

紫球藻作为一种比较原始的红藻门单细胞藻类，能够产生许多生物活性物质，如藻胆蛋白、多不饱和脂肪酸及胞外多糖物质。紫球藻细胞可积累20％-50％生物量的多糖，该多糖是由木糖，葡萄糖，半乳糖等单糖构成的多聚体，具有独特的胶体性能，粘度大，其结构与褐藻胶，褐藻淀粉相似。

基于藻类细胞良好的吸附能力，且具有吸附速度快、不造成二次污染的诸多优点。所以近年来对藻类胞外多糖的研究逐渐增多。但产量低、吸附容量小、抗逆性差和再生能力差，仍是制约其大规模生产的主导因素。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设紫球藻胞外多糖吸附剂的制备方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供紫球藻胞外多糖吸附剂及其制备方法。该制备方法包括紫球藻胞外多糖的分离提纯处理、紫球藻胞外多糖的磺化处理和紫球藻胞外多糖的固定化处理。通过该方法制得的吸附剂可选择性的吸附水体中的重金属离子及贵金属离子，且紫球藻胞外多糖吸附剂反应迅速，吸附容量大，去除率高，并且便于洗脱。可反复使用，减少了对环境的二次污染，环境友好；减少污染残留和生物种引进引发的生态风险。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供紫球藻胞外多糖吸附剂，其特征是所述的吸附剂以如下方法制备：

(1)紫球藻胞外多糖的分离提纯处理：

1)取新鲜紫球藻加蒸馏水或磷酸缓冲溶液混合，进行超声破碎，所述磷酸缓冲溶液的pH值为7.5，浓度为40～105mmol/L；

2)将步骤1)得到的破碎液离心、弃沉淀，取上清液；

3)将步骤2)得到的上清液脱去蛋白；

4)将步骤3)得到的脱去蛋白的上清液中加入2～3倍于体积的乙醇进行沉淀，离心收集沉淀，丙酮洗涤，干燥，得粗多糖；

5)取步骤4)得到的粗多糖溶于蒸馏水或三羟甲基氨基甲烷-盐酸缓冲液，制成饱和溶液，离心弃沉淀，将上清液上样于DEAE-SepharoseFastFlow柱，以Tris-HCl为洗脱液，进行NaCl梯度洗脱，苯酚-硫酸法跟踪检测，收集单一峰，透析去离子后上样于sephadexG-100或sephadexG-75柱，以去离子水进行洗脱，收集单一峰，冷冻干燥得纯化紫球藻胞外多糖；

(2)紫球藻胞外多糖的磺化处理：将步骤5)得到的纯化紫球藻胞外多糖在惰性气体环境中，以DMF或DMAc为溶剂，反应时间1-3h，温度80-110℃，通过磺化试剂进行磺化处理，得到磺化处理后的紫球藻胞外多糖；

(3)紫球藻胞外多糖的固定化处理：以聚丙烯酰胺、海藻酸钠或硅胶作为磺化处理后的紫球藻胞外多糖的载体，实现对紫球藻胞外多糖的固定化处理，最终得到具有高吸附性和高稳定性的紫球藻胞外多糖吸附剂。

所述磺化试剂选自SO₃-吡啶复合物、氯磺酸、哌啶-N-磺酸、浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸-吡啶复合物和氯磺酸-哌啶复合物中的一种。

本发明还提供了所述紫球藻胞外多糖吸附剂的制备方法，其特征是所述制备方法具体步骤如下：

(1)紫球藻胞外多糖的分离提纯处理：