本发明专利技术公开了一种利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体的方法与应用。该方法首先将微藻培养液的pH值调至≥6.0，加入磁性絮凝纳米微粒，混合搅拌，得到微藻细胞和磁性絮凝纳米微粒的聚合物；接着通过磁场发生器对微藻细胞和磁性絮凝纳米微粒的聚合物进行磁性吸附，分离得到微藻细胞和磁性絮凝纳米微粒的聚合物。该方法能在4分钟内收集得到藻体，pH适用范围广，磁性絮凝纳米微粒用量少，成本低，而且现场的操作性强，整个过程不会对微藻的组分产生破坏，且整个过程无污染。因此，本发明专利技术提供的方法不仅可应用于大规模收集藻体，而且可用于污水处理。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种收集藻体的方法，特别涉及一种利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体的方法与应用。
技术介绍
在能源危机对各行业影响日益加剧的今天，社会各界对可再生能源的关注度不断提高，生物柴油作为化石能源的替代燃料，现已成为国际上发展最快、应用最广的环保可再生能源。传统的生物柴油的原料，一直集中在陈化粮、木质素等领域，其生产导致了对农作物的大量需求，造成农作物的短缺。能源藻类细胞中油脂含量高，可达到80%左右，具有转化高品质燃油的潜力，是一类经济的新生物能源。虽然利用微藻生产柴油具有重要的经济意义，但是由于微藻细胞在培养液中形成稳定的分散体系，采收难度较大，所以微藻与培养液分离成为生产生物柴油的一个重要环节。·目前常用的采收方法有下面几种1)沉降法收集，利用藻细胞自身重力进行自然沉降和收集，该法成本较低但效率也低；2)离心法和泡载法收集，该法能耗较大，成本较高；3)过滤法收集，由于微藻体积小，一般滤纸很难过滤，采用超滤法会由于藻液的沉积而堵塞滤孔，过滤难以持续进行下去；4)疏水法是利用藻类疏水性并相互作用的原理收集藻细胞，但这种方法只对高盐浓度中的藻液适用，对淡水培养的藻液效果较差，所以不具有普遍性；5)超声法能耗大，且超声波频率对采收效果影响不显著；6)电泳法在变压和整流过程中有电能损耗，所以现有的电泳法采收微藻能耗巨大，很难真正应用于工业大规模的采收；7)絮凝法收集耗时久，并且收集后的藻泥较为松散，占用较大的体积；8)磁性吸附法能快速收集到藻体，但是现有的磁性吸附法收集藻体所耗时间和适用范围还不能满足使用需求。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体的方法。本专利技术的另一目的在于提供所述利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体方法的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现一种利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体的方法，包含以下步骤(I)将微藻培养液的pH值调至> 6. 0，加入磁性絮凝纳米微粒，混合搅拌，得到微藻细胞和磁性絮凝纳米微粒的聚合物；(2)通过磁场发生器对微藻细胞和磁性絮凝纳米微粒的聚合物进行磁性吸附，分离得到微藻细胞和磁性絮凝纳米微粒的聚合物；所述的微藻优选为蛋白核小球藻或斜生栅藻中的一种或两种；所述的pH值优选通过氢氧化钠或盐酸调节；所述的磁性絮凝纳米微粒通过包含以下步骤的方法得到①将四氧化三铁纳米颗粒分散到含有壳聚糖的醋酸溶液中，调节pH值至4. O 6.0，超声分散；②在搅拌过程中滴入pH值为7. O 7. 5的三聚磷酸钠溶液，将三聚磷酸钠溶液滴加完后继续反应，得到磁性絮凝纳米微粒；其中，四氧化三铁纳米颗粒、壳聚糖和三聚磷酸钠按质量比5 :0.6 :0. 06配比；所述的含有壳聚糖的醋酸溶液优选通过以下方法制备得到在体积百分比1%的醋酸溶液中加入壳聚糖，溶解后得到；步骤①中所述的超声分散的条件优选为30kHz频率，分散30min ；步骤②中所述的搅拌的速度优选为200 400r/min ；步骤②中所述的反应的时间优选为25 30min ；所述的磁性絮凝纳米微粒的粒径为纳米级，为50 IOOnm ；所述的磁性絮凝纳米微粒的用量优选为微藻低生物量微藻培养液中微藻生物量< 108cell/ml，每升微藻培养中使用的磁性絮凝纳米微粒为O. 24 O. 25g ;微藻高生物量微藻培养液中微藻生物量> 108cell/ml，每升微藻培养中使用的磁性絮凝纳米微粒为O. 73 O. 74g ；所述的微藻生物量优选通过如下方法测定得到通过分光光度计测定藻细胞样品的最大吸收波长，不同藻液浓度的OD值对应不同藻液浓度的细胞数，建立OD值与微藻生物量的相关曲线，通过测定OD值计算出微藻生物量；步骤(I)中所述 的混合搅拌的时间优选为I 2min ；步骤(2)中所述的磁场发生器优选为电磁铁装置；其通过改变电压或者电流的大小就可以改变磁场的强度；所述的电磁铁装置的操作参数优选为磁场强度为O. 5 O. 6T。所述的利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体的方法可用于大规模收集藻体，也可应用于污水处理；城市污水处理一般分为三级一级处理，系应用物理处理法去除污水中不溶解的固形物；二级处理是一级处理后的污水经过具有活性污泥的曝气池及沉淀池的处理，使污水进一步净化的工艺过程；经过二级处理后的污水含有丰富的氮和磷；现有的污水三级处理方法主要采用化学沉淀法除磷，物理化学方法除氮或是使用生物法(主要为硝化细菌)除氮。现有的污水三级处理方法成本高，而且当使用生物法除氮时，效率较为缓慢；当使用化学法除磷和氮，二次污染的潜在风险较大。藻类在对数生长期，需消耗大量的磷和氮，但是氮和磷是藻类生长所必需的营养成分，所以在三级污水中加入微藻，随着微藻的生长会消耗掉三级污水中的氮磷等营养成分，然后再收集所需微藻，这样三级污水中的氮磷等营养成分就会被消耗掉，从而达到可以排放的标准。起到“一举两得”的作用。采用本专利技术提供的方法收集微藻速度很快，并能保证污水的及时净化和排出。一种污水处理方法，包含以下步骤( I)在污水的三级处理池中加入微藻母液，室外培养3 4天。(2)当水体的氮、磷值符合排放标准，应用上述的利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体的方法收集藻体，排放处理后的污水。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果(I)本专利技术提供的利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体的方法收集藻体的速度快，能在4分钟内收集得到藻体，所收集的藻体的量(湿重)为低生物量蛋白核小球藻是O. 35g/L，斜生栅藻是O. 30g/L ;高生物量蛋白核小球藻是O. 72g/L，斜生栅藻是O. 64g/L。(2)本专利技术提供的利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体的方法适用范围广，对含有藻体的液体在PH值> 6. O时，均可快速收集到藻体。(3)本专利技术提供的利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体的方法，所使用的磁性絮凝纳米微粒用量少，成本低。(4)本专利技术在污水处理应用中也有较好的效果，污水处理后水体的pH在7. O左右，所以无需进行PH调节即可采收，比较省时省料。(5)现场的操作性强，整个过程不会对微藻的组分产生破坏，且整个过程无污染。附图说明图1是蛋白核小球藻OD值与细胞密度的线性关系图。图2是栅藻OD值与细胞密度的线性关系图。图3是五种方法对小球藻和栅藻采收回收率对比图。图4是五种方法对小球藻和栅藻采收凝集率对比图。图5是五种方法对小球藻和栅 藻采收沉降速率对比图。图6是五种方法对小球藻和栅藻米收时间对比图。图3、4、5和6中，a为采用四氧化三铁纳米颗粒采收方法，b为采用聚丙烯酰胺采收微藻的方法，c为通过调节pH值采收微藻的方法，d为采用壳聚糖絮凝采收微藻的方法，e为采用本专利技术制备磁性絮凝纳米微粒采收微藻的方法。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。具体实施方式中的测定方法(I)微藻的最大吸收波长取微藻藻液3. 5ml放入比色皿中,然后通过分光光度计扫描，波长范围为200nm 700nm。(2)测定指标本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体的方法，其特征在于包含以下步骤：（1）将微藻培养液的pH值调至≥6.0，加入磁性絮凝纳米微粒，混合搅拌，得到微藻细胞和磁性絮凝纳米微粒的聚合物；（2）通过磁场发生器对微藻细胞和磁性絮凝纳米微粒的聚合物进行磁性吸附，分离得到微藻细胞和磁性絮凝纳米微粒的聚合物；所述的磁性絮凝纳米微粒通过包含以下步骤的方法得到：①将四氧化三铁纳米颗粒分散到含有壳聚糖的醋酸溶液中，调节pH值至4.0～6.0，超声分散；②在搅拌过程中滴入pH值为7.0～7.5的三聚磷酸钠溶液，将三聚磷酸钠溶液滴加完后继续反应，得到磁性絮凝纳米微粒；其中，四氧化三铁纳米颗粒、壳聚糖和三聚磷酸钠按质量比5：0.6：0.06配比。
【技术特征摘要】
1.一种利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体的方法，其特征在于包含以下步骤 (1)将微藻培养液的PH值调至>6. O，加入磁性絮凝纳米微粒，混合搅拌，得到微藻细胞和磁性絮凝纳米微粒的聚合物； (2)通过磁场发生器对微藻细胞和磁性絮凝纳米微粒的聚合物进行磁性吸附，分离得到微藻细胞和磁性絮凝纳米微粒的聚合物； 所述的磁性絮凝纳米微粒通过包含以下步骤的方法得到 ①将四氧化三铁纳米颗粒分散到含有壳聚糖的醋酸溶液中，调节PH值至4.O 6. O，超声分散; ②在搅拌过程中滴入pH值为7.O 7. 5的三聚磷酸钠溶液，将三聚磷酸钠溶液滴加完后继续反应，得到磁性絮凝纳米微粒；其中，四氧化三铁纳米颗粒、壳聚糖和三聚磷酸钠按质量比5 0. 6 0. 06配比。2.根据权利要求1所述的利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体的方法，其特征在于所述的微藻为蛋白核小球藻、斜生栅藻或三角褐指藻。3.根据权利要求1所述的利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体的方法，其特征在于所述的含有壳聚糖的醋酸溶液通过以下方法制备得到在体积百分比1%的醋酸溶液中加入壳聚糖，溶解后得到。4.根据权利要求1所述的利用磁性絮凝纳米微粒快速收集藻体的方法，其特征在于步骤①中所述的超声分散的条件为30kHz频率，分散30min ； 步骤②中所述的搅拌的速度为200 400r/min ； 步骤②中所述的反应的时间为25 30min ； 所述的磁性絮凝纳米微粒的粒径为纳米级，为50 lOOnm。5.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：江天久，温众杰，李宏业，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：
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