[发明专利]收集微藻细胞的原位自组装磁性复合材料及应用

说明书

本发明涉及微藻分离领域，具体涉及收集微藻细胞的原位自组装磁性复合材料及应用。所述复合材料的制备方法包括步骤：将二茂铁和植物多酚溶解于有机溶剂的水溶液中，充分混匀后，在密闭的高温高压条件下反应5h‑24h，制备得到黑色固体材料；将黑色固体材料用蒸馏进行清洗，冷冻干燥后，制得磁性复合材料。应用本发明的收集微藻细胞的原位自组装磁性复合材料分离油脂产量较高的微藻原液，分离前藻液不需要经过离心、稀释、调pH等预处理，且细胞密度极高，为常规絮凝藻细胞密度的5‑10000倍。磁性复合材料收集微藻细胞时分离时间短，收集的藻细胞无有害物质残留，对分离设备要求较低，可工业化大规模推广使用。

技术领域

本发明涉及微藻分离领域，具体涉及收集微藻细胞的原位自组装磁性复合材料及应用。

背景技术

微藻有着广泛的应用前景，但是培养后的微藻细胞的采收效率和成本成为微藻利用的限制性因素之一。

磁性分离具有操作简单、分离速度快的特点。在磁性分离微藻的过程中，磁性颗粒捕集到藻细胞后，在外加磁场作用下，形成聚集体，从溶液中分离出来。为了有效捕集到藻细胞，磁性颗粒表面通常会包覆一层有机化合物，用于与表面具有阴离子特性的藻细胞进行结合。这些物质合成方法较为复杂，往往要通过多种试剂、多步反应实现，且所用修饰物多是人工合成的化学物质，对微藻收集及后续广泛应用带来已知或潜在的有害污染物残留的影响。

植物多酚也称单宁，是一类广泛存在于植物体内的天然次生代谢产物，具有价格低廉、环境友好、可生物降解、无二次污染等特点，能够对于水中大部分呈阴电荷的胶体具有显著的分散作用。天然植物多酚提取物经过胺甲基化、季胺盐化改性后，与Fe₃O₄颗粒进行异位组装，能够实现对微藻细胞的捕集。但该方法需要对植物多酚进行改性处理，且需要先获得Fe₃O₄，然后再与植物多酚按比例进行组装，不能简便地控制复合磁性产物的合成。分步合成磁性复合材料过程中，原料较多，步骤复杂，而且产物的形貌难以控制，由于水相体系粉末因羟基和毛细管力的作用而时常发生团聚现象，进而影响微藻捕获。

一步反应制备磁性复合材料，仅需要简单控制起始原料和反应条件，便可以制备出不同尺寸不同形貌的颗粒，而且原料较少，制备方法简单，便于操作，植物多酚的使用不仅有助于解决产物易团聚的问题，还在提高微藻捕获效率方面发挥重要作用。

发明内容

本发明提出将天然植物多酚适当纯化，然后直接加入到四氧化三铁的制备过程中，采用原位组装方法，一步制备得到磁性复合材料，该材料具备四氧化三铁的磁性以及植物多酚酚羟基多种基团的表面负载，能够与微藻细胞在外加磁场下聚集团聚，实现了微藻的高效捕获。

本发明的目的是提供一种用于收集微藻的原位自组装磁性复合材料。

本发明的再一目的是提供制备上述用于收集微藻的原位自组装磁性复合材料的方法。

本发明的再一目的是提供上述原位自组装磁性复合材料收集微藻的应用。

根据本发明的收集微藻细胞的原位自组装磁性复合材料，其制备步骤如下：

(1)纯化植物多酚工业用原材料；

(2)将二茂铁和纯化植物多酚溶解于有机溶剂的水溶液中，充分混匀后，在密闭的高温高压条件下反应一定时间，制备得到黑色固体材料；

(3)将黑色固体材料用蒸馏进行清洗，冷冻干燥后，制得磁性复合材料。