[发明专利]一种用于微藻捕捉的絮凝剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于微藻捕捉的絮凝剂及其制备方法和应用，絮凝剂包括阳离子淀粉基底以及接枝于基底上的缩合类单宁，缩合类单宁在基底上的接枝度为4％～20％。制备是先将淀粉阳离子化，然后在阳离子化后的淀粉上接枝缩合类单宁。在实际的微藻捕捉中，絮凝剂用量为0.5～0.7mg/L时，对微藻的收割率可以达到90％以上，相比于淀粉和阳离子淀粉，不仅收割率大大提高，而且絮凝剂的用量可以削减40倍以上，经济效益显著。

技术领域

本发明属于微藻捕捉技术领域，具体涉及一种用于微藻捕捉的絮凝剂及其制备方法。

背景技术

在资源与环境压力日益增大的当前，微藻作为一类新型可再生绿色材料备受关注。然而，微藻的收割是制约微藻产业发展的关键问题之一，据相关资料统计，微藻的收割成本约占微藻生产成本的30％以上。

当前收割微藻的方法主要包括离心、重力沉降、过滤、气浮、吸附、pH诱导和絮凝等。其中，絮凝具有成本低、操作便利、对设备依赖小等优点而广泛用于收割微藻。在絮凝过程中，单个微藻细胞通过电荷中和、架桥絮凝及网捕作用聚集成大絮体，从而在较短时间内从培养基中分离出来。常用于收割微藻的絮凝剂可分为无机絮凝剂和有机絮凝剂，絮凝剂的选择是絮凝收割微藻的关键。常用的无机絮凝剂，如铝盐、铁盐及其聚合物，不可避免的存在金属离子残留等问题，将对微藻的后续加工利用产生不利影响。有机絮凝剂，如聚丙烯酰胺等石化衍生物，一方面价格偏高且不可再生，另一方面其单体或降解产物往往具有较强的生物毒性。因此，选择生物质基絮凝剂收割微藻是今后研究的重点。

淀粉是一类来源广、价格低廉的生物质基高分子化合物，具有良好的絮凝潜力，是当前制备生物质基絮凝剂优良的原料之一。由于淀粉是阴离子物质，缺乏有效电荷中和能力，因此当前制备淀粉基絮凝剂往往要对其阳离子化(阳离子淀粉)。阳离子淀粉具有绿色环保、对培养基回用以及微藻加工影响小等优点，在收割微藻领域展现出诱人的前景。然而，阳离子淀粉收割微藻往往需要较大的用量，并且收割效率偏低。因此，提升阳离子淀粉收割微藻的性能是一个挑战。

而且，微藻在培养过程中，不可避免的分泌大量胞外有机物，主要成分是蛋白质、多糖等。这些胞外有机物又可分为，溶解性有机物(游离在培养基中)和绑定态有机物(紧密结合在微藻细胞表面)。有资料显示，胞外有机物特别是溶解性有机物将消耗大量絮凝剂，导致絮凝剂用量增加以及絮凝性能变差。

发明内容

本发明为了提高阳离子淀粉基絮凝剂捕捉溶解性有机物及绑定态有机物等的能力，从而减少阳离子淀粉基絮凝剂的用量以及提升絮凝性能，提出了一种用于微藻捕捉的絮凝剂及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种用于微藻捕捉的絮凝剂，絮凝剂包括阳离子淀粉基底以及接枝于基底上的缩合类单宁，缩合类单宁在基底上的接枝度为4％～20％。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，缩合类单宁在阳离子淀粉基底上的接枝度为10～15％。

进一步，缩合类单宁在阳离子淀粉基底上的接枝度为12％。

进一步，缩合类单宁为黑荆树皮单宁。

本发明中絮凝剂通过以下方法制得：

S1：制备阳离子淀粉，并将1份阳离子淀粉溶于20～30份蒸馏水中，得阳离子淀粉悬液；

S2：向阳离子淀粉悬液中加入0.05～0.1份维生素C和1份双氧水，于室温下搅拌反应30～40min，然后向补充10份无水乙醇，并滴加25～30份的缩合类单宁水溶液，于室温下反应20～24h，得初品；所述缩合类单宁水溶液的质量浓度为0.4％～4％；

S3：用丙酮沉淀初品，然后用无水乙醇洗涤沉淀，直至洗涤液中无缩合类单宁检出，再对洗涤后的沉淀进行干燥处理，得絮凝剂成品；