專利名稱：一種用于收集微藻的電絮凝/混凝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種收集微藻的方法。
背景技術：
微藻是一類形態(tài)微小的藻類，大部分為水生真核生物，由單細胞或多細胞組成。微藻種類繁多，分布廣泛，具有生長速度快，單位面積產量高的特點。一方面微藻具有很高的綜合利用價值，大規(guī)模產業(yè)化生產前景可觀，而另一方面，藻型富營養(yǎng)化又為人類的生產生活帶來了許多危害與不便。微藻的產業(yè)化生產和藻型富營養(yǎng)化的治理都對微藻的收集技術提出了更高的要求，因此，探索更加高效、低成本的微藻收集技術勢在必行。近年來微藻生物柴油得到了世界各國的廣泛關注，在生物柴油的生產成本中，原料所占比重最大，一般在70% 80%之間，微藻作為生物能源的原料，早已被提出并經過實驗驗證，不過受限于培養(yǎng) 和收集等成本，還無法與石化能源等進行競爭。微藻產業(yè)的廣闊前景，都意味著高效、低成本的微藻收集方法十分必要且意義重大。這是因為，一方面微藻產業(yè)的迅猛發(fā)展使得微藻大規(guī)模產業(yè)化生產成為必然趨勢，而微藻收集工藝作為微藻產業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)之一，其收集效率的提高和收集成本的降低對整個微藻產業(yè)都有著重要的促進作用。尤其在微藻制油產業(yè)中，收集濃縮干燥環(huán)節(jié)占總成本20 30%，但卻有著99. 75%以上的成本節(jié)約空間。目前微藻的收集方法主要有離心收集方法、絮凝法和過濾法。離心收集法雖然可以達到接近100%的收集率，但由于離心機的功率大、耗電量大，存在能耗高的缺點。絮凝法是使用無機絮凝劑進行絮凝收集微藻，此方法和過濾法都具有能耗低的優(yōu)點，但是收集率低，僅為90%左右。

發(fā)明內容
本發(fā)明是要解決目前微藻的收集方法無法同時滿足收集率高且能耗低的問題，提供一種用于收集微藻的電絮凝/混凝方法。本發(fā)明用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，按以下步驟進行一、在容器內的兩側分別放置正電極板和負電極板，將正電極板和負電極板與電源連接；二、將初始密度為lg/L以下的微藻培養(yǎng)液裝入容器中，然后接通電源，調節(jié)初始PH值至5 8，電流密度為
0.42 2. 05mA/cm2，攪拌速度為40 60r/min，絮凝時間為20 60min，絮凝結束后收集微藻，即完成；其中步驟一所述容器為玻璃容器、塑料容器、陶瓷容器或混凝土容器。以鋁質電極板為例說明本發(fā)明的原理鋁質電極板在直流電的作用下，發(fā)生如下電解反應陽極A1— Al3++3e_2H20 — 02+4H.+4e溶液中AP+3H2O <-> Al(OH)3 +3H陰極2H20+2e — H2+20H
陽極所釋放的水合Al3+在溶液中與帶負電的藻細胞結合，中和藻細胞的電荷，提高了藻細胞相互碰撞并結合的可能性，溶液中所形成的Al (OH)3則通過吸附架橋作用和卷掃、網捕作用與藻細胞共同形成絮體。電極電解過程中所生成的微氣泡則吸附在絮體上，從而使絮體上浮至液面，形成含藻絮體層。收集絮體層即實現(xiàn)微藻收集。使用本發(fā)明的方法微藻收集率可達到98%以上，收集能耗低在0. 5 2kWh/kg。本發(fā)明收集微藻的方法與離心法、常規(guī)絮凝法、過濾法相比，同時具有收集效率高和能耗低優(yōu)點。


圖I為具體實施方式
六至九的小球藻的收集率隨時間變化曲線圖；圖2為具體實施方式
六至九中不同密度時小球藻收集的能耗和出水PH圖。
具體實施例方式本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，按以下步驟進行一、在容器內的兩側分別放置正電極板和負電極板，將正電極板和負電極板與電源連接；二、將初始密度為lg/L以下的微藻培養(yǎng)液裝入容器中，然后接通電源，調節(jié)初始pH值至5 8,電流密度為0. 42 2. 05mA/cm2,攬拌速度為40 60r/min,絮凝時間為20 60min,絮凝結束后收集微藻，即完成；其中步驟一所述容器為玻璃容器、塑料容器、陶瓷容器或混凝土容器。步驟二所述初始密度為lg/L以下的微藻培養(yǎng)液是指微藻培養(yǎng)液中微藻的初始密度為lg/L以下。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中所述電極板的材料為鋁、鋁合金、鐵或鐵合金。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟二中所述微藻為粒徑IOOiim以下的單細胞藻類。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟二所述電源為直流電源或交流電源。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟二所述收集微藻的方式為使用刮渣板收集微藻，或者將容器底部的澄清液抽出而實現(xiàn)微藻收集。其它與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，按以下步驟進行一、燒杯的兩側分別放置正電極板和負電極板，將正電極板和負電極板與電源連接；二、將初始密度為0. 24g/L的小球藻培養(yǎng)液裝入燒杯中，然后接通直流電源，調節(jié)初始pH值至5，電流密度為0. 42mA/cm2，攪拌速度為50r/min，絮凝時間為20min，絮凝結束后收集微藻。本實施方式步驟一所述電極板是鋁含量為99. 60%的鋁板。本實施方式小球藻的收集率達到99%以上，收集到的絮體中，藻含量超過70%，收集能耗僅為I. 004kWh/kg(干藻重)。為驗證本實施方式的效果，進行以下對比試驗I、以硫酸鋁做絮凝劑，投加量為0. 25mmol/L，收集同樣初始密度的小球藻培養(yǎng)液，以200r/min快速攪拌Imin,再以50r/min慢速攪拌IOmin,靜沉15min后，收集微藻,收集率為95%左右。2、以離心法對同樣初始密度的小球藻培養(yǎng)液進行收集，在4000r/min下離心lOmin，收集微藻，收集率可達100%，但是能耗則遠遠超過本實施方式的收集能耗，為15.971kffh/kg0具體實施方式
七本實施方式用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，按以下步驟進行一、燒杯的兩側分別放置正電極板和負電極板，將正電極板和負電極板與電源連接； 至5，電流密度為0. 48mA/cm2，攪拌速度為50r/min，絮凝時間為25min，絮凝結束后收集微藻。本實施方式步驟一所述電極板是鋁含量為99. 60%的鋁板。本實施方式小球藻的收集率達到99%以上，收集到的絮體中，藻含量超過70%，收集能耗僅為I. 3kWh/kg(干藻重)。
具體實施方式
八本實施方式用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，按以下步驟進行一、燒杯的兩側分別放置正電極板和負電極板，將正電極板和負電極板與電源連接；二、將初始密度為0. 72g/L的小球藻培養(yǎng)液裝入燒杯中，然后接通直流電源，調節(jié)初始pH值至5，電流密度為0. 86mA/cm2，攪拌速度為50r/min，絮凝時間為30min，絮凝結束后收集微藻。本實施方式步驟一所述電極板是鋁含量為99. 60%的鋁板。本實施方式小球藻的收集率達到99%以上，收集到的絮體中，藻含量超過70%，收集能耗僅為I. 48kWh/kg(干藻重)。
具體實施方式
九本實施方式用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，按以下步驟進行一、燒杯的兩側分別放置正電極板和負電極板，將正電極板和負電極板與電源連接；二、將初始密度為0. 96g/L的小球藻培養(yǎng)液裝入燒杯中，然后接通直流電源，調節(jié)初始pH值至5，電流密度為I. 33mA/cm2，攪拌速度為50r/min，絮凝時間為40min，絮凝結束后收集微藻。本實施方式步驟一所述電極板是鋁含量為99. 60%的鋁板。本實施方式小球藻的收集率達到99%以上，收集到的絮體中，藻含量超過70%，收集能耗僅為I. 85kffh/kg (干藻重)。
具體實施方式
六至九的小球藻的收集率隨時間變化曲線如圖I所示,表示小球藻密度為0. 24g/L, 表不小球藻密度為0. 48g/L, -1.-表不小球藻密度為0. 72g/L,+表示小球藻密度為0. 96g/L。可以看出對不同細胞密度的微藻均能達到較好的收集率。
具體實施方式
六至九中不同密度時小球藻收集的能耗和出水pH如圖2所示，
表示能耗，.表示出水pH?？芍占芎臑?. 5 2kWh/kg?；瘜W混凝收集微藻后的出水PH —般會有較大的波動，污水排放標準中出水pH在6 9，數(shù)據(jù)表明本發(fā)明方法的出水PH波動較小，而且接近污水排放標準要求。
權利要求
1.一種用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，其特征在于用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，按以下步驟進行一、在容器內的兩側分別放置正電極板和負電極板，將正電極板和負電極板與電源連接；二、將初始密度為lg/L以下的微藻培養(yǎng)液裝入容器中，然后接通電源，調節(jié)初始PH值至5 8，電流密度為0. 42 2. 05mA/cm2，攪拌速度為40 60r/min，絮凝時間為20 60min，絮凝結束后收集微藻，即完成；其中步驟一所述容器為玻璃容器、塑料容器、陶瓷容器或混凝土容器。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，其特征在于步驟一中所述電極板的材料為鋁、鋁合金、鐵或鐵合金。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的一種用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，其特征在于步驟二中所述微藻為粒徑100 u m以下的單細胞藻類。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，其特征在于步驟二所述電源為直流電源或交流電源。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，其特征在于步驟二·所述收集微藻的方式為使用刮渣板收集微藻，或者將容器底部的澄清液抽出而實現(xiàn)微藻收集。
全文摘要
一種用于收集微藻的電絮凝/混凝方法，涉及一種收集微藻的方法。本發(fā)明是要解決目前微藻的收集方法無法同時滿足收集率高且能耗低的問題。方法一、在容器內的兩側分別放置正電極板和負電極板，將正電極板和負電極板與電源連接；二、將初始密度為1g/L以下的微藻培養(yǎng)液裝入容器中，然后接通電源，調節(jié)初始pH值、電流密度和攪拌速度，絮凝結束后收集微藻，即完成。使用本發(fā)明的方法微藻收集率可達到98％以上，收集能耗低在0.5～2kWh/kg。用于微藻的收集。
文檔編號C12R1/89GK102746994SQ20121025742
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權日2012年7月24日
發(fā)明者于立新, 馮玉杰, 周美月, 張大偉, 李超 申請人:哈爾濱工業(yè)大學