【技术实现步骤摘要】
所公开的技术总体上涉及由微生物生物质(microbial biomass)生产颜料和着色剂(colorants)。
技术介绍
1、颜料和着色剂代表每年超过300亿美元的产业。然而这些组合物的生产与可能损害人类健康和环境的有毒生物制品的生产有关。先前由无毒生物质生产颜料的尝试在其产生足够小的颗粒大小以适用于大多数工业应用的能力方面受到限制。因此，本领域需要一种由适合于工业需要的可持续来源生产颜料/着色剂的方法。
技术实现思路
1、公开了一种由微生物生物质生产工程化碳黑颜料的方法，其通过以下进行：对微生物生物质进行热处理以形成炭化生物质(charred biomass)；洗涤该炭化生物质；以及将该炭化生物质研磨至颗粒大小在约0.01微米与约100微米之间以形成磨碎的微生物炭(microbechar)。在某些方面，微生物生物质包含多个原核细胞。在示例性方面，该多个原核细胞的平均大小低于20μm。根据某些实施方式，微生物生物质包含脱色的原核细胞。在示例性实施方案中，该脱色的原核细胞为节旋藻属(arthrospira)。
2、在某些实施方案中，该方法还包括在热处理步骤之前洗涤微生物生物质的步骤。在实施方式中，洗涤步骤是在水中。在进一步的实施方式中，洗涤为酸洗，例如，将微生物生物质在酸性ph(诸如1.5)的溶液中温育。在示例性实施方式中，酸洗之后可进行一次或多次水洗。在进一步的实施方式中，酸洗之后可用碱性溶液洗涤或替换。
3、根据进一步的方面，炭化生物质的洗涤为酸洗。在
4、根据某些方面，研磨步骤通过选自以下的设备进行：球磨机/介质研磨机(mediamill)、长间隙研磨机(long gap mill)、空气分级研磨机(air classification)、喷射研磨机、三辊研磨机、篮式研磨机、低温研磨机和旋风研磨机。在某些实施方式中，研磨步骤的进行不使用颚式破碎机、锤磨机、锯磨机、冲击干燥磨机、造粒机、截断机(guillotine)、冲击干燥磨机、碎块机、刀磨机、针磨机、辊式破碎机、旋转磨机、振动滚筒(vibratory tumbler)或磁性滚筒，从而降低工艺的成本和复杂性。在某些替代实施方案中，研磨步骤通过选自以下的方法进行：氨冷冻爆炸、蒸汽水解和湿氧化。
5、在示例性实施方案中，进行研磨步骤直至研磨后的微生物炭的平均颗粒大小直径小于约10微米。
6、本文还公开了一种工程化碳黑颜料，其包含源自微生物生物质的炭化生物质，其颗粒大小为约0.01微米至约100微米。
7、虽然公开了多个实施方案，但是根据以下具体实施方式，本公开的其他实施方案对本领域技术人员而言将变得显而易见，具体实施方式示出并描述了所公开的设备、系统和方法的说明性实施方案。如将认识到的，所公开的设备、系统和方法能够在各种明显的方面进行修改，所有这些都不脱离本公开的精神和范围。因此，附图和具体实施方式应被视为本质上是说明性的而非限制性的。
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1.一种由微生物生物质生产工程化碳黑颜料的方法，其包含：
2.权利要求1所述的方法，其中所述微生物生物质包含多个原核细胞。
3.权利要求2所述的方法，其中所述微生物生物质包含脱色的原核细胞。
4.权利要求3所述的方法，其中所述脱色的原核细胞为节旋藻属。
5.权利要求2所述的方法，其中所述原核细胞的平均细胞大小低于20μm。
6.权利要求1所述的方法，其还包含在所述热处理步骤之前洗涤所述微生物生物质。
7.权利要求6所述的方法，其中所述洗涤为酸洗。
8.权利要求1所述的方法，其中在所述热处理步骤之前，将所述微生物生物质在约30℃至约300℃的温度干燥。
9.权利要求6所述的方法，其中干燥所述微生物生物质直至水分含量降低至低于约10％。
10.权利要求1所述的方法，其中所述细胞的热处理通过选自以下的方法进行：热解、气化、燃烧、热氧化分解、烘干、水热液化和水热碳化。
11.权利要求1所述的方法，其中所述热处理步骤在约300℃至约700℃的温度范围内进行。
13.权利要求12所述的方法，其中所述时间间隔为约5分钟至约40分钟。
14.权利要求13所述的方法，其中所述时间间隔为约10分钟。
15.权利要求12所述的方法，其中进行所述热处理步骤直至所述炭化生物质包含约20％至约30％的固定碳。
16.权利要求12所述的方法，其中进行所述热处理步骤直至所述炭化生物质中近似挥发物的水平低于约20％。
17.权利要求12所述的方法，其中进行所述热处理步骤直至所述炭化生物质中氧浓度低于约20％。
18.权利要求12所述的方法，其中进行所述热处理步骤直至氧浓度为约10％至15％。
19.权利要求18所述的方法，其中进行所述热处理步骤直至所述炭化生物质中灰分浓度低于约20％。
20.权利要求1所述的方法，其中所述炭化生物质的洗涤为酸洗，其中所述酸洗包含将所述炭化生物质的pH降低至低于约2。
21.权利要求20所述的方法，其包含以约1分钟至约1小时的时间间隔在降低的pH洗涤所述炭化生物质。
22.权利要求21所述的方法，其还包含在所述酸洗之后在水中洗涤所述炭化生物质。
23.权利要求22所述的方法，其中所述酸洗和随后的水洗产生多孔微生物炭。
24.权利要求1所述的方法，其中研磨步骤通过选自以下的设备进行：球磨机/介质研磨机、长间隙研磨机、空气分级研磨机、喷射研磨机、三辊研磨机、篮式研磨机、低温研磨机和旋风研磨机。
25.权利要求1所述的方法，其中所述研磨步骤的进行不使用颚式破碎机、锤磨机、锯磨机、冲击干燥磨机、造粒机、截断机、冲击干燥磨机、碎块机、刀磨机、针磨机、辊式破碎机、旋转磨机、振动滚筒或磁性滚筒。
26.权利要求1所述的方法，其中进行所述研磨步骤直至所述磨碎的微生物炭的平均颗粒大小直径小于约10微米。
27.权利要求1所述的方法，其中所述研磨步骤包含在研磨期间向所述炭化生物质添加一种或多种机械研磨添加剂，其中所述机械研磨添加剂具有直径在约1/32英寸至约5英寸的范围内的颗粒大小。
28.权利要求1所述的方法，其中所述研磨步骤包含在研磨期间向所述炭化生物质添加一种或多种化学研磨添加剂。
29.权利要求28所述的方法，其中所述一种或多种化学研磨添加剂选自分散剂、表面活性剂、润湿剂、抛光化合物、皂洗涤剂、超分散剂、非离子高HLB聚烷氧基化表面活性剂、非离子聚合物、消泡剂、水、树脂、表面张力改性剂、疏水性阴离子聚合物、炔二醇和乙炔二醇。
30.权利要求1所述的方法，其还包含在所述研磨步骤之后对所述磨碎的微生物炭进行改性。
31.权利要求30所述的方法，其中通过向所述炭化生物质添加化学处理的方式对所述炭化生物质进行改性。
32.权利要求31所述的方法，其中所述化学添加剂选自芳香族化合物、醇、表面活性剂、油/脂肪/脂肪酸/脂质、水、离子液体、氢化、化学水解、酶水解、碱性溶剂、二氧化碳、氯气、硫气、氮气和氧气。
33.权利要求30所述的方法，其中所述磨碎的微生物炭的改性包含干燥所述微生物炭。
34.权利要求33所述的方法，其中所述干燥步骤是通过絮凝的方式。
35.权利要求1所述的方法，其中进行所述干燥步骤直至所述微生物炭的水分含量降低至约低于8％。
36.一...
【技术特征摘要】
1.一种由微生物生物质生产工程化碳黑颜料的方法，其包含：
2.权利要求1所述的方法，其中所述微生物生物质包含多个原核细胞。
3.权利要求2所述的方法，其中所述微生物生物质包含脱色的原核细胞。
4.权利要求3所述的方法，其中所述脱色的原核细胞为节旋藻属。
5.权利要求2所述的方法，其中所述原核细胞的平均细胞大小低于20μm。
6.权利要求1所述的方法，其还包含在所述热处理步骤之前洗涤所述微生物生物质。
7.权利要求6所述的方法，其中所述洗涤为酸洗。
8.权利要求1所述的方法，其中在所述热处理步骤之前，将所述微生物生物质在约30℃至约300℃的温度干燥。
9.权利要求6所述的方法，其中干燥所述微生物生物质直至水分含量降低至低于约10％。
10.权利要求1所述的方法，其中所述细胞的热处理通过选自以下的方法进行：热解、气化、燃烧、热氧化分解、烘干、水热液化和水热碳化。
11.权利要求1所述的方法，其中所述热处理步骤在约300℃至约700℃的温度范围内进行。
12.权利要求1所述的方法，其中所述热处理步骤以约1秒至约24小时的时间间隔进行。
13.权利要求12所述的方法，其中所述时间间隔为约5分钟至约40分钟。
14.权利要求13所述的方法，其中所述时间间隔为约10分钟。
15.权利要求12所述的方法，其中进行所述热处理步骤直至所述炭化生物质包含约20％至约30％的固定碳。
16.权利要求12所述的方法，其中进行所述热处理步骤直至所述炭化生物质中近似挥发物的水平低于约20％。
17.权利要求12所述的方法，其中进行所述热处理步骤直至所述炭化生物质中氧浓度低于约20％。
18.权利要求12所述的方法，其中进行所述热处理步骤直至氧浓度为约10％至15％。
19.权利要求18所述的方法，其中进行所述热处理步骤直至所述炭化生物质中灰分浓度低于约20％。
20.权利要求1所述的方法，其中所述炭化生物质的洗涤为酸洗，其中所述酸洗包含将所述炭化生物质的ph降低至低于约2。
21.权利要求20所述的方法，其包含以约1分钟至约1小时的时间间隔在降低的ph洗涤所述炭化生物质。
22.权利要求21所述的方法，其还包含在所述酸洗之后在...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·阿尔贝斯，S·富布赖特，
申请(专利权)人：活墨水技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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