[发明专利]一种适用于宽盐度条件下高效絮凝收获微藻的方法

说明书

本发明提供一种利用两性有机高分子絮凝剂复配阳离子絮凝剂在宽盐度条件下高效地絮凝收获微藻的方法，属于环境保护技术领域。本方法在水体盐度0‰到50‰的范围内均能对微藻实现有效的絮凝收获，且絮凝效率随盐度变化较小，在絮凝剂剂量为微藻干重的0.3％～15％时，对微藻的最大絮凝收获效率达99％以上。相对于传统絮凝剂，本方法使用简单，藻絮凝效率高，絮体粒径更大、更紧实有利于后期的藻絮体收获，絮凝剂用量更少、成本更低，具有显著的抗盐特性。该方法适用于较宽盐度条件下，对人工养殖微藻或自然水体(湖泊、水库和海洋等)中的微藻进行高效絮凝收获，为微藻收获领域提供关键技术。

技术领域：

本发明涉及宽盐度条件下高效絮凝收获微藻的方法，属于环境保护技术领域，具体涉及利用两性高分子絮凝剂和阳离子型絮凝剂复配使用可以在较宽盐度(0-50‰)水体或水溶液中高效絮收获凝微藻细胞，为微藻收获领域提供关键技术方法。

背景技术：

微藻是一些单细胞藻类，具有环境适应能力强、生长周期短、生物量高等特点，是一种十分理想的绿色能源原料。人工微藻养殖和自然水体中的微藻都是收获微藻的重要来源。其中微藻养殖已经被广泛地应用于能源、食品、饲料和制药等领域，养殖的微藻种类包括淡水藻和海水藻；同时微藻也广泛的生长于不同盐度的自然水体(淡水湖泊，咸水湖泊，滨海混盐水体以及海洋)，尤其是当自然水体水华爆发时，微藻的生物量急剧增大，如果能将这部分微藻收获，既能缓解藻华的危害，又能实现微藻的资源化。在众多微藻收获方法中，絮凝收获微藻是一种经济高效的收获方法。

水体的理化性质是影响絮凝收获微藻效率的重要因素，其中水体的盐度变化通过影响絮凝剂的性能对影响微藻收获的效率和稳定性。由于无论人工微藻养殖，还是生长于淡水湖泊、咸水湖泊以及海洋等自然水体中的微藻，都既有淡水藻又有海水藻，这些藻溶液处于一个较宽的盐度条件下，目前还没有一种适用于宽盐度条件下高效絮凝微藻的方法。因此亟待需要寻找一种在宽盐度条件下高效稳定絮凝收获微藻的方法，其中絮凝剂的选择是絮凝收获微藻方法的核心，因此寻找一种耐盐的的絮凝剂或絮凝剂组合是解决盐度影响微藻絮凝效率问题的关键。

目前应用中常见的絮凝剂主要分为两类，有机絮凝剂与无机絮凝剂。常见的无机絮凝剂多为铝盐和铁盐，例如聚合氯化铝(PAC)、氯化铁、聚合氯化铝铁、聚硅酸硫酸铝以及混合金属层状氢氧化物(MMH)等。这类絮凝剂主要通过电中和作用使得藻细胞脱稳，通过碰撞聚集成藻絮体。这类絮凝剂能有效的对藻细胞进行絮凝，但是也存在许多缺陷。例如，仅有电中和作用形成的絮体往往较小且易碎,为收获增加困难；随着盐度的增大，单独使用时剂量较高，需要较大的剂量才能达到理想的絮凝效率，残留的过量金属离子会增大后续水处理成本同时在天然水体中使用时也容易引起饮用水安全等问题。常见的有机絮凝剂中天然有机高分子改性剂应用更加广泛，主要有壳聚糖、阳离子淀粉、辣木籽素以及黄原胶等。这类改性剂通过网捕架桥的作用，使得形成的絮体粒径更大、较为紧实且不易破碎。但是这类改性剂电荷密度较低，对盐度十分敏感，不适用于高盐度水体藻絮凝，难以利用在海藻收获等领域。原因是因为高盐度水体的离子强度较高，阳离子改性剂的高分子链在高离子强度下回被压缩不能很好的展开，因此也就失去了网捕架桥的能力。使得这类改性剂在高盐度水体中的藻絮凝效率会有很大下降，且用量也会增大，大大增加了使用成本。

因此解决盐度影响絮凝剂絮凝收获微藻效率的关键是寻找到一种能在宽盐度条件依然保持良好分子链展开，发挥网捕架桥作用的絮凝剂。两性高分子絮凝剂由于其具有反聚电解质效应，使得其在高盐度条件下依然能保持很好的链展开，发挥网捕架桥的作用。将两性高分子絮凝剂与阳离子絮凝剂复配使用，两性高分子絮凝剂发挥网捕架桥的作用，阳离子絮凝剂发挥电中和的作用，通过二者的协同的作用，可以在宽盐度条件下实现对微藻的高效絮凝收获。相对于传统的絮凝方法，本方法使用方法简单，适用于人工养殖微藻和自然水体微藻絮凝收获，藻絮凝效率高，絮体粒径更大、更紧实有利于后期的藻絮体收获，絮凝剂使用量更少、成本更低，具有显著的抗盐特性，相关专利还未见报道。

发明内容