專利名稱：以聚乙烯亞胺修飾的Fe₃O₄納米顆粒為絮凝劑分離微藻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種分離微藻的方法，其屬于微藻分離領(lǐng)域，具體地，涉及一種以聚乙烯亞胺修飾的Fe3O4納米顆粒為絮凝劑分離微藻的方法。
背景技術(shù)：
微藻是一類營養(yǎng)豐富、光合效率高并廣泛分布于陸地、海洋的自養(yǎng)微生物，它們能通過細(xì)胞內(nèi)的各種代謝途徑合成許多具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和特異功能的高價值天然活性物，而且藻細(xì)胞中富含的油脂是合成生物柴油的最佳原料，因此，微藻在醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、動物飼料、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境凈化和可再生清潔能源等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。值得注意的是，在微藻養(yǎng)殖應(yīng)用的過程中，微藻的采收是微藻實(shí)現(xiàn)高值化利用的關(guān)鍵步驟之一,微藻采收成本占微藻生產(chǎn)總成本高達(dá)20-30%，直接影響微藻產(chǎn)品的普及和應(yīng)用。由于微藻細(xì)胞特別微小，在培養(yǎng)液中的濃度很低，且微藻本身所帶的電荷使藻細(xì)胞在培養(yǎng)液中能穩(wěn)定存在，這就導(dǎo)致了微藻分離的難度大、成本高，是制約微藻大規(guī)模生產(chǎn)的主要因素之一。由此，微藻分離技術(shù)也成為了是實(shí)現(xiàn)微藻價值的難點(diǎn)和影響成本的關(guān)鍵。目前已經(jīng)報道的微藻分離采收的方法包括多種形式，例如離心法、過濾法、絮凝法等。離心法可以快速的采收微藻細(xì)胞，但是需要投入專門的離心設(shè)備系統(tǒng)，實(shí)施運(yùn)行耗能大、費(fèi)用高，不能達(dá)到節(jié)能經(jīng)濟(jì)的效果；真空過濾可以有效的采收個體較大的微藻，但是對于較小細(xì)胞的微藻需要微濾甚至超濾，這就要求有連續(xù)可替換的膜系統(tǒng)和專門的泵設(shè)備，采收效果受設(shè)備結(jié)構(gòu)和工藝條件的影響，操作難度大，無疑增加了運(yùn)行成本、耗能也高；通過絮凝的方法來采收微藻是應(yīng)用較為廣泛的采收技術(shù)，絮凝劑使藻細(xì)胞聚集成團(tuán)后靠重力作用而沉降，絮凝效果明顯，但是沉降速度慢且絮凝劑會殘留在培養(yǎng)液中，同時絮凝劑與微藻的分離困難，容易造成目標(biāo)產(chǎn)物的污染，這就限制了絮凝劑在食品、藥品等領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，大力研發(fā)微藻分離技術(shù)對微藻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展意義重大?，F(xiàn)有的微藻分離方 法的實(shí)例有:Rios等人用微濾的方法對微擬球藻進(jìn)行分離，并研究了壓力、濾膜的孔徑以及流速對采收過程的影響(Rios et al.，Antifoulingmicrofiltration strategies to harvest microalgae for biofuel.BioresourceTechnology, 2012, 119:406-418),但是，由于微擬球藻細(xì)胞特別小，細(xì)胞會堵塞濾膜或?yàn)V布，導(dǎo)致過濾速度很慢。Zheng等人用聚合物絮凝的方法對微擬球藻進(jìn)行分離，當(dāng)用量在22.03g/L時回收效果達(dá)到96%,用時2h (Zheng等人，Harvestingof microalgae by flocculation with poly (y-glutamic acid).BioresourceTechnology, 2012, 112:212-220),而Eldridge等人則采用招離子來絮凝微擬球藻細(xì)胞，藻細(xì)胞的去除率可達(dá)到87.5% (Eldridge等人，A comparative studyof the coagulation behaviour of marine microalgae.Journal of AppliedPhycology, 2012, 24:1667-1679)，然而絮凝劑雖然能有效采收微藻，但是用量大且耗時多，并且采收微藻細(xì)胞后的培養(yǎng)液體中殘留有大量的絮凝劑如鋁離子，會污染水體并危害水體中生存的生物，同時不利于水體環(huán)境保持穩(wěn)定的狀態(tài)。Olaizola為了提取蝦青素采用重力沉降法來收集雨生紅球藻，依靠重力作用沉降而采收得到藻細(xì)胞(Olaizola M., Commercial production of astaxanthin from Haematococcus pluvialisusing25，000-liter outdoor photobioreactors.2000, 12:499-506),但是重力沉降需要時間長，且采收效率低，除水率也低。磁性分離是利用元素或組分磁敏感性的差異，借助外磁場將物質(zhì)進(jìn)行磁場處理，從而達(dá)到強(qiáng)化分離過程的一種新興技術(shù)。磁性分離技術(shù)把分離和濃縮過程同時進(jìn)行，操作條件溫和簡便，適合用于低濃度的料液處理，磁性載體還可以重復(fù)利用，處理效率高。該技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到生物和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，如核酸和蛋白純化、細(xì)胞分離、酶固定化、藥物靶向等。作為潔凈、節(jié)能、高效的新型技術(shù)，開發(fā)利用磁性分離技術(shù)具有很誘人的前景。在微藻分離技術(shù)方面，Xu等人研究發(fā)現(xiàn)裸露的四氧化三鐵納米顆?？梢詫π∏蛟搴筒祭势咸言暹M(jìn)行磁性分離，該方法用時短、效果好，分離效果可以達(dá)到98%以上(Xu等人 Asimple and rapid harvesting method for microalgae by in situ magneticseparation.Bioresource Technology, 2011, 102:10047-10051) ；Cerff 等人研究發(fā)現(xiàn)娃包覆的Fe3O4納米顆粒并用于對淡水藻和海洋藻進(jìn)行采收，該方法利用高梯度磁場進(jìn)行磁分離，在一定的條件下回收效率可達(dá)到95%以上，但其對微擬球藻的分離能力較差，pH8條件下分離效率僅為 20-40% (Cerff 等人，Harvesting fresh water and marine algaeby magnetic separation: Screening of separation parameters and high gradientmagnetic filtration.Bioresource Technology，2012，118:289-295)。Lim 等人研究發(fā)現(xiàn)陽離子型二甲基二烯丙基氯化銨聚合物修飾的Fe3O4納米顆?？蓪π∏蛟暹M(jìn)行分離富集，該方法利用聚合物的架橋作用使微藻細(xì)胞絮凝團(tuán)聚，在外磁場的作用下可以快速的把微藻和磁顆粒的混合物從溶液中分離出來，小球藻的采收效果可達(dá)到99% (Lim等人，Rapidmagnetophoretic separation of microalgae.Small, 2012，11:1683-1692)。利用磁性分離方法采收微藻具有操作簡便、方便快速等優(yōu)點(diǎn)，但是，其仍然存在磁性絮凝劑用量大等問題，這 無疑增加了生產(chǎn)成本。具有專一性的磁性絮凝劑的選擇和適配的工藝條件的建立是解決微藻磁性分離的存在問題的策略之一。因此，在本領(lǐng)域中，需要能夠?qū)ξ⒃暹M(jìn)行快速高效分離的低成本的磁性分離方法，這對實(shí)現(xiàn)微藻的規(guī)?；a(chǎn)具有重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中微藻磁性分離的磁分離介質(zhì)用量大、成本高的問題，本發(fā)明目的之一在于提供一種以聚乙烯亞胺修飾的Fe3O4納米顆粒為絮凝劑分離微藻的方法，其利用磁性納米絮凝劑的大比表面積，通過帶強(qiáng)正電荷的磁性絮凝劑與帶負(fù)電荷的微藻靜電吸附作用形成磁性絮凝劑-微藻絮凝體，從而可在低磁場強(qiáng)度的磁場中將磁性絮凝劑-微藻絮凝體快速分離。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:一種磁性分離微藻的方法，其特征在于，所述方法包括將聚乙烯亞胺修飾的Fe3O4納米顆粒作為磁性絮凝劑加入到微藻的培養(yǎng)液中充分?jǐn)嚢杌旌?，形成磁性絮凝?微藻絮凝體，所述微藻為表面帶負(fù)電荷的微藻。
所述表面帶負(fù)電荷的微藻為微擬球藻、小球藻、雨生紅球藻或布朗葡萄藻，優(yōu)選為微擬球藻或雨生紅球藻。本發(fā)明的磁性分離微藻的方法可以包括如下步驟:(I)將作為磁性絮凝劑的聚乙烯亞胺修飾的Fe3O4納米顆粒分散于去離子水中，形成穩(wěn)定的懸浮液；(2)調(diào)節(jié)微藻培養(yǎng)液的pH至4-10 ；(3)在步驟(2)的微藻培養(yǎng)液中加入步驟(I)獲得的磁性絮凝劑懸浮液，攪拌充分混合均勻，形成磁性絮凝劑-微藻絮凝體；和(4)對步驟(3)中的所述磁性絮凝劑-微藻絮凝體進(jìn)行磁性分離，去除上清液，收集分離獲得的微藻。優(yōu)選地，本發(fā)明所用的聚乙烯亞胺修飾的Fe3O4納米顆粒的制備方法采用現(xiàn)有的文獻(xiàn)報道的方法(Bychkova 等人,The investigation of polyethyleneimineadsorption on magnetite nanoparticles by spin labels technique.Nanoscience andNanotechnology Letters, 2011，3:591-593)。具體方法為:將Fe3O4加入聚乙烯亞胺溶液中，攪拌混合，聚乙烯亞胺可通過物理吸附作用連接到Fe3O4納米顆粒表面上。所述溶液為鉀酸鹽緩沖溶液溶解聚乙烯亞胺，聚乙烯亞胺濃度為2mg/mL，F(xiàn)e3O4納米顆粒和聚乙烯亞胺溶液的比例為0.005%(w/v)，反應(yīng)溫度25°C，攪拌速度150轉(zhuǎn)/分鐘，反應(yīng)時間I小時，反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水清洗3次，分散于去離子水中形成穩(wěn)定的懸浮液，放入冰箱中冷藏備用。其中所述Fe3O4納米顆?？梢灾苽涞玫?，也可市售獲得。Fe3O4納米顆粒的制備可以采用現(xiàn)有文獻(xiàn)報道的方法 ，例如Peng等人(Peng等人，Adsorption of bovine serumalbumin on nanosized magnetic particles.Journal of Colloid and InterfaceScience, 2004，271:277-283)所公開的方法。所述磁性絮凝劑的懸浮液，采用超聲分散法制備，即經(jīng)超聲使磁性絮凝劑分散于去離子水中，形成穩(wěn)定的懸浮液。優(yōu)選地，所述懸浮液的濃度為6_12%(w/v),例如 6%(w/v)、7%(w/v)、7.5%(w/v)、8% (w/v)、9% (w/v)、10% (w/v)、11% (w/v)、12% (w/v)，優(yōu)選 6-11% (w/v)，進(jìn)一步優(yōu)選 8-10% (w/v)。優(yōu)選地，所述超聲功率50-150W，例如 50W、60W、70W、80W、90W、100W、110W、120W、130W、140W、150W,優(yōu)選 60-120W，進(jìn)一步優(yōu)選 80-100W。優(yōu)選地，所述超聲時間3-9分鐘，例如3分鐘、4分鐘、5分鐘、6分鐘、7分鐘、8分鐘、9分鐘，優(yōu)選4-8分鐘，進(jìn)一步優(yōu)選5-7分鐘。本發(fā)明步驟(2)所述調(diào)節(jié)微藻培養(yǎng)液pH到4-10，例如4、5、6、7、8、9、10。對于不同的微藻，可通過儀器測定其在不同PH條件下的帶電情況，從而確定分離的最佳pH范圍。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法，堿性條件(8-10)有利于微擬球藻的采收，而酸性條件(4-7)有利于雨生紅球藻的采收。所述用于調(diào)節(jié)微藻培養(yǎng)液pH值的試劑優(yōu)選NaOH溶液和HCl溶液。本發(fā)明步驟(3)所述微擬球藻磁性分離方法磁性絮凝劑的用量為
0.0004-0.0009%(w/v)，例如 0.0004%(w/v)、0.0005%(w/v)、0.0006%(w/v)、0.0007%(w/v)、
0.0008% (w/v)、0.0009% (w/v)，優(yōu)選 0.0006-0.0008% (w/v)。
所述雨生紅球藻磁性分離方法磁性絮凝劑的用量為0.0005-0.003%(w/v)，例如0.0005% (w/v)、0.0007% (w/v)、0.0009% (w/v)、0.0012% (w/v)、0.0015% (w/v)、0.0018% (w/V)、0.0021% (w/v)、0.0024%(w/v)、0.0027%(w/v)、0.003%(w/v)，優(yōu)選 0.0007-0.0024%(w/v)，進(jìn)一步優(yōu)選 0.0009-0.002% (w/v)。優(yōu)選地，所述方法優(yōu)選將磁性絮凝劑加入到裝有微藻培養(yǎng)液的容器中，攪拌時間4-8分鐘，例如4分鐘、5分鐘、6分鐘、7分鐘、8分鐘，優(yōu)選5_8分鐘，進(jìn)一步優(yōu)選5_7分鐘。優(yōu)選地，微藻和磁性絮凝劑充分混合的攪拌轉(zhuǎn)速為40-90rpm,例如40rpm、50rpm、60rpm> 70rpm> 80rpm> 90rpm,優(yōu)選 50_90rpm。優(yōu)選地，步驟(3)中所述磁性絮凝劑與微藻進(jìn)行攪拌混合的溫度可以為15_40°C，例如 20°C、22°C、24°C、26°C、28°C、3(TC、32°C、34°C、36°C、38°C，優(yōu)選 25_35°C，進(jìn)一步優(yōu)選28-35℃。本發(fā)明步驟(4)的所述磁性分離為在永磁鐵的磁場中進(jìn)行。優(yōu)選地，微藻磁分離所用磁場強(qiáng)度為400-900奧斯特，例如450奧斯特、500奧斯特、550奧斯特、600奧斯特、650奧斯特、700奧斯特、750奧斯特、800奧斯特、850奧斯特、900奧斯特，優(yōu)選500-900奧斯特，進(jìn)一步優(yōu)選500-800奧斯特。優(yōu)選地,所述方法磁分離時間為4-8分鐘,例如4分鐘、5分鐘、6分鐘、7分鐘,進(jìn)一步優(yōu)選4-6分鐘。示例性的以聚乙烯亞胺修飾的Fe3O4為磁性絮凝劑的微藻采收方法包括如下步驟:(I)米用現(xiàn)有文獻(xiàn)報道的方法(Bychkova, A.V., Sorokina, 0.N., Kovarski，A.L., Shapiro, A.B., Rosenfeid, M.A., 2011.The investigation of polyethyleneimineadsorption on magnetite nanoparticles by spin labels technique.Nanosc1.Nanotechnol.Lett.3, 591 - 593.)制備聚乙烯亞胺修飾的Fe3O4獲得磁性絮凝劑,50-150W超聲3-9分鐘使分散于去離子水中，形成穩(wěn)定的懸浮液,濃度為6-12%(w/v),放入冰箱中冷減備用；(2)將微藻培養(yǎng)液置于反應(yīng)容器中，加入NaOH或HCl調(diào)節(jié)微藻培養(yǎng)液的pH到4-10 ；(3)在步驟(2)的微藻培養(yǎng)液中加入步驟(I)獲得的磁性絮凝劑，磁性絮凝劑用量為微擬球藻 0.0004-0.0009%(w/v)、雨生紅球藻 0.0005-0.003%(w/v)，在 15-40 °C、40-90rpm下攪拌混合4_8分鐘；(4)對步驟(3)中獲得的微藻進(jìn)行磁性分離，在磁場強(qiáng)度400-900奧斯特下磁分離時間4-8分鐘，除去上清液，獲得微藻與磁性絮凝劑的絮凝體，即得到分離的微藻。本發(fā)明的有益效果包括:( 1)本發(fā)明提供的微藻磁性分離方法采用聚乙烯亞胺包覆Fe3O4納米顆粒作為絮凝劑，其中，聚乙烯亞胺所帶強(qiáng)正電荷可有效提高磁性絮凝劑與微藻的相互作用；同時聚乙烯亞胺高分子鏈的空間穩(wěn)定作用及其正電荷間的靜電排斥作用，可以防止磁性絮凝劑的團(tuán)聚，提高吸附能力和效果；最終大大降低了磁性絮凝劑的用量；(2)本發(fā)明提供的微藻磁性分離方法的操作快速高效，且磁性絮凝劑和微藻形成的絮凝體可以通過低磁場強(qiáng)度的永磁鐵進(jìn)行磁分離；
(3)本發(fā)明提供的微藻磁性分離方法，磁性絮凝劑用量少，操作簡單，分離效率高，且對磁分離設(shè)備需求低，因此有利于放大應(yīng)用。


圖1為微擬球藻磁分離后效果圖；圖2為雨生紅球藻磁分離后效果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實(shí)施例1在聚乙烯亞胺溶液中加入Fe3O4懸浮液，25°C、150轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢璧臈l件下振蕩I小時，所得聚乙烯亞胺包覆的Fe3O4納米顆粒經(jīng)磁分離后，洗滌，得到磁性絮凝劑，濃度為6%(w/v)，在50W功率下超聲8分鐘使分散于去離子水中備用；將培養(yǎng)獲得的微擬球藻培養(yǎng)液置入反應(yīng)容器中，在培養(yǎng)液中加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH到10 ;加入0.0004% (w/v)的磁性絮凝劑，在15°C、90rpm轉(zhuǎn)速下攪拌混合8分鐘；微擬球藻和磁絮凝劑的絮凝體通過磁場強(qiáng)度600奧斯特永磁鐵進(jìn)行分離，時間5分鐘，除去上清液，微擬球藻的回收率達(dá)到87%，分離后效果如圖1所示。實(shí)施例2
在聚乙烯亞胺溶液中加入Fe3O4懸浮液，25°C、150轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢璧臈l件下振蕩I小時，所得聚乙烯亞胺包覆的Fe3O4納米顆粒經(jīng)磁分離后，洗滌，得到磁性絮凝劑，濃度為12%(w/v)，在150W功率下超聲9分鐘使分散于去離子水中備用；將培養(yǎng)獲得的微擬球藻培養(yǎng)液置入反應(yīng)容器中，在培養(yǎng)液中加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH到8 ;加入0.0009%(w/v)的磁性絮凝劑，在40°C、50rpm轉(zhuǎn)速下攪拌混合4分鐘；微擬球藻和磁絮凝劑的絮凝體通過磁場強(qiáng)度400奧斯特永磁鐵進(jìn)行分離，時間4分鐘，除去上清液，微擬球藻的回收率達(dá)到92%。實(shí)施例3在聚乙烯亞胺溶液中加入Fe3O4懸浮液，25°C、150轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢璧臈l件下振蕩I小時，所得聚乙烯亞胺包覆的Fe3O4納米顆粒經(jīng)磁分離后，洗滌，得到磁性絮凝劑，濃度為8%(w/v)，在120W功率下超聲3分鐘使分散于去離子水中備用；將培養(yǎng)獲得的微擬球藻培養(yǎng)液置入反應(yīng)容器中，在培養(yǎng)液中加入NaOH調(diào)節(jié)pH到9 ;加入0.0006%(w/v)的磁性絮凝劑，在35°C、70rpm轉(zhuǎn)速下攪拌混合6分鐘；微擬球藻和磁絮凝劑的絮凝體通過磁場強(qiáng)度500奧斯特永磁鐵進(jìn)行分離，時間4分鐘，除去上清液，微擬球藻的回收率達(dá)到97%。實(shí)施例4在聚乙烯亞胺溶液中加入Fe3O4懸浮液，25°C、150轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢璧臈l件下振蕩I小時，所得聚乙烯亞胺包覆的Fe3O4納米顆粒經(jīng)磁分離后，洗滌，得到磁性絮凝劑，濃度為10%(w/v)，在100W功率下超聲7分鐘使分散于去離子水中備用；將培養(yǎng)獲得的雨生紅球藻培養(yǎng)液置入反應(yīng)容器中，在培養(yǎng)液中加入HCl調(diào)節(jié)pH到4 ;加入0.0005%(w/v)的磁性絮凝齊IJ，在30°C、80rpm轉(zhuǎn)速下攪拌混合4分鐘；雨生紅球藻和磁絮凝劑的絮凝體通過磁場強(qiáng)度900奧斯特永磁鐵進(jìn)行分離，時間8分鐘，除去上清液，雨生紅球藻的回收率達(dá)到98%，分離效果如圖2所示。
實(shí)施例5在聚乙烯亞胺溶液中加入Fe3O4懸浮液，25°C、150轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢璧臈l件下振蕩I小時，所得聚乙烯亞胺包覆的Fe3O4納米顆粒經(jīng)磁分離后，洗滌，得到磁性絮凝劑，濃度為8%(w/v)，在80W功率下超聲6分鐘使分散于去離子水中備用；將培養(yǎng)獲得的雨生紅球藻培養(yǎng)液置入反應(yīng)容器中，將培養(yǎng)液pH調(diào)節(jié)到7 ;加入0.003%(w/v)的磁性絮凝劑，在25°C、90rpm轉(zhuǎn)速下攪拌混合4分鐘；雨生紅球藻和磁絮凝劑的絮凝體通過磁場強(qiáng)度700奧斯特永磁鐵進(jìn)行分離，時間7分鐘，除去上清液，雨生紅球藻的回收率達(dá)到93%。實(shí)施例6 在聚乙烯亞胺溶液中加入Fe3O4懸浮液，25°C、150轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢璧臈l件下振蕩I小時，所得聚乙烯亞胺包覆的Fe3O4納米顆粒經(jīng)磁分離后，洗滌，得到磁性絮凝劑，濃度為9%(w/v)，在70W功率下超聲6分鐘使分散于去離子水中備用；將培養(yǎng)獲得的雨生紅球藻培養(yǎng)液置入反應(yīng)容器中，將培養(yǎng)液pH調(diào)節(jié)到6 ;加入0.001%(w/v)的磁性絮凝劑，在20°C、60rpm轉(zhuǎn)速下攪拌混合8分鐘；雨生紅球藻和磁絮凝劑的絮凝體通過磁場強(qiáng)度800奧斯特永磁鐵進(jìn)行分離，時間6分鐘，除去上清液，雨生紅球藻的回收率達(dá)到87%。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁性分離微藻的方法，其特征在于，所述方法包括將聚乙烯亞胺修飾的Fe3O4納米顆粒作為磁性絮凝劑加入到微藻的培養(yǎng)液中，充分?jǐn)嚢杌旌?，形成磁性絮凝?微藻絮凝體，其中所述微藻為表面帶負(fù)電荷的微藻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面帶負(fù)電荷的微藻為微擬球藻、小球藻、雨生紅球藻或布朗葡萄藻，優(yōu)選為微擬球藻或雨生紅球藻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，所述方法包括， (O將作為磁性絮凝劑的聚乙烯亞胺修飾的Fe3O4納米顆粒分散于去離子水中，形成穩(wěn)定的懸浮液， 其中所述懸浮液的濃度為6-12%(w/v)，優(yōu)選為6-ll%(w/v)，更優(yōu)選地為8-10%(w/v)； (2)調(diào)節(jié)微藻培養(yǎng)液的pH至4-10，優(yōu)選的用NaOH溶液或HCl溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)； (3)在步驟(2)的微藻培養(yǎng)液中加入步驟(I)獲得的磁性絮凝劑懸浮液，攪拌充分混合均勻，形成磁性絮凝劑-微藻絮凝體；和 (4)對步驟(3)中的所述磁性絮凝劑-微藻絮凝體進(jìn)行磁性分離，去除上清液，收集分離獲得的微藻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(I)所述懸浮液采用超聲分散法制得；其中，超聲功率優(yōu)選為50-150W，更優(yōu)選為60-120W，最優(yōu)選為80-100W ;超聲時間優(yōu)選為3-9分鐘，更優(yōu)選為4-8分鐘，最優(yōu)選為5-7分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，在步驟(2)中，分離微擬球藻時pH為8-10，更優(yōu)選為9 ;優(yōu)選地分離雨生紅球藻時pH為4-7，優(yōu)選6。
6.根據(jù)權(quán)利要求3-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述磁性絮凝劑的用量為:分離微擬球藻時為0.0004-0.0009%(w/v)，優(yōu)選為0.0006-0.0008%(w/v)，分離雨生紅球藻時為0.0005-0.003% (w/v)，優(yōu)選為0.0007-0.0024% (w/v)，更優(yōu)選為0.0009-0.002% (w/v)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述磁性絮凝劑與微藻進(jìn)行攪拌混合的溫度為15-40°C，優(yōu)選25-35°C，進(jìn)一步優(yōu)選28_35°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述攪拌的時間為優(yōu)選4-8分鐘，優(yōu)選為5-8分鐘，更優(yōu)選為5-7分鐘；攪拌轉(zhuǎn)速優(yōu)選為40-90rpm，優(yōu)選為50-90rpmo
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述磁性分離在永磁鐵的磁場中進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述磁性分離的磁場強(qiáng)度為400-900奧斯特，優(yōu)選500-900奧斯特，更優(yōu)選500-800奧斯特；磁分離時間為4_8分鐘，優(yōu)選4-6分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以聚乙烯亞胺修飾的Fe3O4為絮凝劑分離微藻的方法。本發(fā)明提供的微藻分離方法采用聚乙烯亞胺包覆的Fe3O4納米顆粒作為絮凝劑，可有效提高磁性絮凝劑與表面帶負(fù)電荷的微藻的相互作用，防止磁性絮凝劑的團(tuán)聚，提高吸附能力，大大降低了磁性絮凝劑的用量，并可以在低磁場強(qiáng)度的的磁場中進(jìn)行磁分離，具有簡便、快速、高效等優(yōu)點(diǎn)，易于放大。
文檔編號C12R1/89GK103194394SQ20131012229
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者郭晨, 胡一茹, 王 鋒, 劉春朝 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所