[发明专利]一种利用高压脉冲电场和超声波辅助提取生物燃料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物燃料的制备方法，特别涉及一种利用高压脉冲电场和超声波辅助提取生物燃料的方法。

背景技术

蓝藻，又名蓝绿藻、蓝细菌，是一门最原始、最古老的藻类植物，它们可在富营养化的内陆水体爆发性繁殖，并在水体表面大量堆积，不仅严重影响水体景观，而且其释放的藻毒素和异味物质严重损害水质，危及人类的健康和社会的可持续发展，是一种夏季出现在我国湖泊流域的主要污染物之一。因此，如何对蓝藻进行综合利用，为治理环境提供一条变废为宝、提升综合治理效益的有效新型途径为当前的迫切需要。

高压脉冲电场是一种可连续可操作、非热且无需化学参与的物理场处理方式。利用高压脉冲电场能对细胞壁和细胞膜产生电穿孔效应，改变其通透性，使活性成分从细胞內萃取到溶剂中，并且对不同分子量的活性物质具有一定的选择性，是活性胞內物质从植物细胞中回收的理想途径。而超声波提取则是将超声波产生的空化、振动、粉碎、搅拌等综合效应应用到天然产物成分提取工艺中，通过破坏细胞壁，增加溶剂穿透力，从而提高提取率和缩短提取时间，减少溶剂用量，达到高效、快速提取细胞内容物的过程。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种利用高压脉冲电场和超声波辅助提取生物燃料的方法，实现了对蓝藻中有价值物质的综合提取和利用，为治理环境提供了一条变废为宝、提升综合治理效益的有效新型途径。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种利用高压脉冲电场和超声波辅助提取生物燃料的方法，包括以下步骤：

(1)将蓝藻烘干后粉碎，得到蓝藻粉；

(2)按料液比1:10～1:15加入蓝藻粉和水，调节pH至8.0～10.0，浸泡、搅拌均匀后，进行高压脉冲电场处理，处理条件为：场强10～25kv，频率500～3000Hz，脉冲数6～10；

(3)将经过步骤(2)处理后的料液进行离心分离，得到上清液和蓝藻渣泥；

(4)将步骤(3)得到的蓝藻渣泥，加入1～2倍体积水、2～3倍体积甲醇和2～4倍体积氯仿，搅拌混匀，进行超声波处理，处理条件为：

超声波输出功率100～400w，频率为18～21kHz，超声时间为2～10s，间隔时间为2～10s，处理时间为10～30min；

(5)将经过步骤(4)处理的混合液经离心，取氯仿层，再加入氯化钠溶液，混匀，离心，取氯仿层，氯仿层经无水硫酸钠干燥后，用氮气吹干溶剂，置于烘箱中烘干，再经过酸催化酯交换反应获得蓝藻生物燃料。

所述的利用高压脉冲电场和超声波辅助提取生物燃料的方法，还包括以下步骤：

(6)将步骤(3)得到的上清液进行减压蒸馏浓缩，加入乙醇醇析，于3～5℃静置10h以上，过滤得到沉淀物，沉淀物加水复溶，再次进行醇析，重复多次，再将所得到的沉淀物依次用无水乙醇、无水乙醚和丙酮进行洗涤，真空干燥后得到蓝藻多糖提取物。

步骤(1)所述烘干，具体为：置于40～60℃烘箱中烘干12～24h，至恒重。

步骤(2)所述浸泡，具体为：浸泡20～30min。

步骤(5)所述将经过步骤(4)处理的混合液经离心，取氯仿层，再加入氯化钠溶液，混匀，离心，取氯仿层，氯仿层经无水硫酸钠干燥后，用氮气吹干溶剂，置于烘箱中烘干，再经过酸催化酯交换反应获得蓝藻生物燃料，具体为：

将经过步骤(4)处理的混合液离心，取氯仿层，再加入等体积氯化钠溶液，混匀，离心，取氯仿层，经无水硫酸钠干燥后，用氮气吹干溶剂，加入浓硫酸，甲醇，于30～60℃保温反应2～10h，将反应液转移至分液漏斗中静置分层，弃去下层，将上层粗制生物柴油先用等体积的石油醚洗涤,离心，取上层有机相并用两倍体积的45～50℃蒸馏水洗涤,然后离心,直至完全透明，分离出上层透明的油相,用无水硫酸钠干燥后,30～50℃真空干燥将石油醚蒸发干净,得到澄清透明的产品即为蓝藻生物燃料。

步骤(6)所述加入乙醇醇析，具体为：加入浓缩液3～5倍体积的95％乙醇于3～5℃静置10h以上。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

(1)本发明将经过脉冲电场处理后的料液进行离心分离，上清液用于提取蓝藻多糖，固体残渣用于提取生物燃料，实现了对蓝藻中有价值物质的综合提取和利用，为治理环境提供了一条变废为宝、提升综合治理效益的有效新型途径。