用于分離微藻的自組裝磁改性絮凝劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及化學(xué)工程分離領(lǐng)域，具體涉及用于分離微藻的自組裝磁改性絮凝劑及其制備方法和應(yīng)用。所述絮凝劑為胺甲基化單寧粉末:磁粒子:水以0.2mg:0.01g:1ml-10mg:0.5g:1ml比例混合制得。本發(fā)明采用的Fe3O4磁粒子為納米級磁粒子，與胺甲基化單寧組裝更為容易，組裝后的磁介質(zhì)有著多于傳統(tǒng)絮凝劑5-10倍的絮凝性能，但造價卻是常規(guī)絮凝劑的1/10。
【專利說明】用于分離微藻的自組裝磁改性絮凝劑及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)工程分離領(lǐng)域，具體涉及用于分離微藻的自組裝磁改性絮凝劑及其制備方法和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，化石能源的日益枯竭和環(huán)境污染的日益嚴(yán)峻，使尋找清潔可再生的新能源成為熱點(diǎn)。微藻含有豐富的蛋白質(zhì)、不飽和脂肪酸、色素等營養(yǎng)物質(zhì)，同時又具有含油量高、生長周期短、生物產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)，有望成為一種極具潛力的生物柴油生產(chǎn)原料。但由于微藻個體微小(2-30 μ m)，導(dǎo)致其采收環(huán)節(jié)成本過高，推廣應(yīng)用受到限制。
[0003]常用的微藻采收方法有離心、過濾、沉降、氣浮等，但由于微藻個體小、濃度低，進(jìn)行采收前，一般要對微藻進(jìn)行絮凝預(yù)處理，使其在絮凝藥劑的作用下，聚集成較大的絮凝體，提高采收效率。常用的絮凝劑包括傳統(tǒng)無機(jī)鹽類(鋁鹽、鐵鹽)、聚合高分子類(聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁鐵、聚合氯化鋁鐵)、生物類(粘土、果殼、殼聚糖等)，但金屬鹽類絮凝劑會帶來生物量的金屬離子污染，生物類絮凝劑如殼聚糖、生物菌劑等價格昂貴。因此，一種高效、廉價、易降解的天然絮凝劑，將具有很好的應(yīng)用前景。
[0004]單寧是植物體內(nèi)的酚類次生代謝產(chǎn)物，在自然界中儲量豐富，主要存在于植物的皮、根、葉和果肉中，是僅次于纖維素、木質(zhì)素、半纖維素的林副產(chǎn)品。由于植物單寧含有大量的酚羥基結(jié)構(gòu)，膠粒表面帶負(fù)電荷對于水中大部分呈陰電荷的膠體具有顯著的分散作用，考慮到植物單寧苯環(huán)狀結(jié)構(gòu)的親核性，在環(huán)狀結(jié)構(gòu)的強(qiáng)親核位點(diǎn)上引入其他帶電荷的基團(tuán)-胺甲基基團(tuán)后，絮凝性質(zhì)可以得到很大提高。由于單寧來源于天然產(chǎn)物，易被生物降解，不會對環(huán)境造成二次污染，是一類新型的環(huán)境友好型材料。
[0005]磁性材料具有易分離、操作簡單的特點(diǎn)，近年來，采用磁性材料進(jìn)行微藻分離的方法已有報(bào)道。中科院過程所的郭晨、胡一茹等人曾發(fā)明“一種磁分離器采收微藻的方法”，但該方法使用的修飾物是二烯丙基二甲基氯化銨聚合物或聚乙烯亞胺，最后再溶解于陽離子聚丙烯酰胺中進(jìn)行重組，形成磁絮凝劑，這會對收獲的生物量帶來丙烯酰胺等有害污染物的殘留。Liu 和 Ii 等(Liu D., Li F.T.，Zhang B.R.Water Sc1.Technol.2009, 59, 1085)采用殼聚糖修飾的磁性聚合物作為磁分離介質(zhì)，成功分離了淡水中藻華的藍(lán)藻，但其磁分離介質(zhì)的合成較為復(fù)雜，且磁介質(zhì)受離子強(qiáng)度的影響無法重復(fù)使用，加上殼聚糖昂貴的造價，極大的增加了成本，大規(guī)模應(yīng)用十分困難。
[0006]此外，F(xiàn)e3O4磁粒子為不規(guī)則的顆粒狀，有些絮凝劑不能與其進(jìn)行自組裝，無法將有效的絮凝基團(tuán)-鐵氫氧化物膠團(tuán)與磁顆粒組裝在一起，形成有效的磁改性絮凝劑。例如，用聚合鋁鐵和磁粉復(fù)配收集淡水中的銅綠微囊藻，藻細(xì)胞密度為1-2X109時，收集率只有70%，且對磁場強(qiáng)度要求較高，收集過程耗時較長。除此之外，還有聚合氯化鐵、陽離子聚丙烯酰胺等，將它們與磁粒子混合后收集微藻細(xì)胞，效果也并不顯著。
[0007]本發(fā)明將胺甲基化單寧與磁粒子在自組裝的前提下，通過外加磁場，利用該重組磁介質(zhì)對高密度藻液中的微藻進(jìn)行磁捕獲。與傳統(tǒng)微藻分離技術(shù)相比，該方法使用新型環(huán)境友好型材料，分離時間短，效果好，而且上清液中幾乎無絮凝劑殘留，成本不到傳統(tǒng)絮凝劑的1/10，能耗降低50%以上。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種用于分離微藻的自組裝磁改性絮凝劑。
[0009]本發(fā)明的再一目的是提供制備上述用于分離微藻的自組裝磁改性絮凝劑的方法。
[0010]本發(fā)明的再一目的是提供利用自組裝磁改性絮凝劑分離微藻的方法。
[0011]本發(fā)明提供了一種胺甲基化單寧和磁粒子自組裝成的環(huán)保型磁絮凝劑，克服了傳統(tǒng)絮凝劑對收獲的生物量帶來重金屬離子污染的問題，避免了上清液中高離子強(qiáng)度對培養(yǎng)基再利用的影響，并且能使收獲的微藻進(jìn)行二次培養(yǎng)、產(chǎn)量加倍，提高收獲率。根據(jù)本發(fā)明的用于分離微藻的自組裝磁改性絮凝劑為磁改性的胺甲基化單寧，首先，稱一定質(zhì)量的落葉松單寧，溶解于其質(zhì)量20倍的水中，抽濾去除不溶物，然后按照體積比(單寧:石油醚=3:1)的比例加入石油醚萃取，震蕩后取下層溶液加入三倍體積乙醇，蒸干后于70°C水浴下通適量氮?dú)?，加?0% (v/v)的醋酸溶液，按照質(zhì)量比(單寧:二甲胺:甲醛=1:1:2)的比例加入二甲胺和甲醛，反應(yīng)3h后將反應(yīng)產(chǎn)物冷凍干燥，得到胺甲基化單寧粉末；然后，將上述制得的胺甲基化單寧粉末與磁粒子配成(胺甲基化單寧粉末:磁性粒子:水)=(0.2mg:0.0lg: lml-10mg:0.5g: lml)的磁介質(zhì)，靜置混合Imin后投加于高密度藻液中，使得胺甲基化單寧終濃度在20mg/L-1000mg/L，磁粒子終濃度在0.5mg/mL-50mg/mL之間。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的用于分離微藻的自組裝磁改性絮凝劑，其改進(jìn)在于，用普通植物單寧(終濃度60-1000mg/L)絮凝分離高密度藻液，無論是30s還是3h，都只有5% -10%的分離率；Fe304磁粒子(終濃度10-50mg/mL)分離藻液，分離率也只有30% -40%，即使將植物單寧(終濃度60-1000mg/L)與Fe3O4磁粒子(終濃度10-50mg/mL)進(jìn)行混合投加，分離率依然只有40% -45%。但是將胺甲基化的單寧(終濃度20-500mg/L)和磁粒子(終濃度2-20mg/mL)進(jìn)行自組裝成磁介質(zhì)后，分離率可以在30s內(nèi)提高到90%，并在3min達(dá)到95%，且處理的藻液不需要經(jīng)過離心去掉高濃度的胞外分泌物質(zhì)，更大程度的降低了處理成本。
[0013]本發(fā)明所用單寧是植物純天然提取物，是新型環(huán)境友好型材料。它與磁粒子自組裝后在外加弱磁場的作用下，能在3min內(nèi)實(shí)現(xiàn)對高密度藻液(細(xì)胞密度在多I X 19個/L)中藻細(xì)胞的磁捕獲收集，且分離率能達(dá)到95%以上。
[0014]本發(fā)明主要通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0015]提供了自組裝的磁介質(zhì)分離微藻，在室溫條件下將胺甲基化單寧與磁粒子自組裝后直接投加到高密度藻液中充分?jǐn)嚢杌旌?，形成被磁粒子包裹的微磁絮體，從而可在外加低磁場強(qiáng)度的條件下進(jìn)行快速分離。
[0016]所分離的微藻包括小球藻、普通小球藻、布朗葡萄球藻、蛋白小球藻、橢圓小球藻、微綠球藻、斜生柵藻、四尾柵藻、尖細(xì)柵藻、菱形藻、細(xì)柱藻、等鞭金藻、寇氏隱甲藻、鹽藻、褐指藻、四片藻、裂殖壺菌、銅綠微囊藻多種藻屬。優(yōu)選為球藻、柵藻、銅綠微囊藻。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的自組裝磁介質(zhì)分離微藻的方法可以包括以下步驟:
[0018]I)單寧胺甲基化改性:稱一定質(zhì)量的落葉松單寧，溶解于其質(zhì)量20倍的水中，抽濾去除不溶物，然后按體積比(單寧:石油醚=3:1)的比例加入石油醚萃取，震蕩后取下層溶液加入三倍體積乙醇，蒸干后于70°C水浴下通適量氮?dú)?，加?0% (v/v)的醋酸溶液，按照質(zhì)量比(單寧:二甲胺:甲醛=1:1:2)的比例加入二甲胺和甲醛，反應(yīng)3h后將反應(yīng)產(chǎn)物冷凍干燥，得到胺甲基化單寧粉末。
[0019]2)將步驟I)制得的胺甲基化單寧粉末與磁粒子配成(胺甲基化單寧粉末:磁粒子:水)=(0.2mg:0.0lg: lml-10mg:0.5g: lml)的磁介質(zhì)，靜置混合Imin后投加上述方案所列藻種的高密度藻液中，使得胺甲基化單寧終濃度在20mg/L-1000mg/L，磁粒子終濃度在0.5mg/mL-50mg/mL 之間。
[0020]如上述所述，只有當(dāng)胺甲基化單寧粉末和磁粒子質(zhì)量比在1:10-1:200范圍內(nèi)變化時，組裝后的磁絮凝劑才會有較好的絮凝效果，胺甲基化單寧粉末和Fe3O4磁粒子任一物質(zhì)過量或不足，都會使得磁絮凝劑表面形成的有效絮凝基團(tuán)“胺甲基-鐵氫氧化物”失去絮凝作用。胺甲基化單寧投加量過低，不足以形成足量的絮凝基團(tuán)去分離高密度藻液；投加量過高，會使組裝形成的有效基團(tuán)發(fā)生再解離。Fe3O4磁粒子濃度過低，自組裝形成的磁絮凝劑不能在磁場力的作用下快速沉降，而濃度過高，會使本來表面帶正電荷的磁絮凝劑的表面重新帶負(fù)電荷，顯示電負(fù)性，而與自身帶負(fù)電荷的藻細(xì)胞相互排斥，降低絮凝效果。
[0021]3)調(diào)節(jié)藻液的pH至4.2-7.1 ;pH值過低，會使分離收集的藻細(xì)胞壁破裂失去活性；PH值過高，會使胺甲基化單寧表面形成的-NH4基團(tuán)發(fā)生解離，失去絮凝作用。
[0022]4)在步驟3)所制得的藻液中，加入步驟2)組裝得到的磁介質(zhì)，充分?jǐn)嚢韬笮纬晌⒃宕判跄w。
[0023]5)在外加磁場強(qiáng)度多500G場強(qiáng)下對步驟4)中的微藻磁絮凝體進(jìn)行磁分離，去除上清液，收集分離獲得的微藻。當(dāng)磁場強(qiáng)度過低，低于500G時，會使微藻磁凝體不能借助磁場力的作用快速沉降，所以磁場強(qiáng)度只要大于500G即可滿足磁絮凝對磁場的要求。
[0024]本發(fā)明所用的胺甲基化單寧與磁粒子自組裝成的磁介質(zhì)，操作方法十分簡單。具體的，直接在室溫下，將Fe3O4磁粒子與胺甲基化單寧、蒸餾水?dāng)嚢杌旌?，胺甲基化單寧就會自動包覆在磁粒子表面，組裝成有絮凝功能的磁粒子，自組裝物可現(xiàn)配現(xiàn)用，常溫保存。其中所述的Fe3O4磁粒子可以現(xiàn)配現(xiàn)用，也可以市售獲得。
[0025]上述步驟3)所述的藻液pH調(diào)節(jié)至 4.2-7.1，如:4.2,4.5、5、5.5,6.0,6.5,7.1。對于不同微藻，在該范圍內(nèi)均有較好的分離效果。所用于調(diào)節(jié)藻液PH值的試劑優(yōu)選NaOH溶液和HCl溶液，濃度范圍為0.lmol/L-lmol/L.
[0026]上述步驟3)所述的磁介質(zhì)用量約為0.25% -10% (v/v)，例如0.25 % (v/v)、0.50 % (v/v)、1.50% (v/v) >2.0 % (v/v) >3.0 % (v/v) >4.0 % (v/v) >5.0 % (v/v) >8.0 %(v/v)、10.0% (v/v)。
[0027]所述方法將磁介質(zhì)投加到高密度藻液中，攪拌時間30s-lmin，例如30s、40s、50s、lmin,優(yōu)選 40s_lmin。攬拌轉(zhuǎn)速為 50-200rpm，例如 50rpm、60rpm、70rpm、80rpm、90rpm、10rpm,優(yōu)選 80_100rpm。
[0028]在步驟5)中，所述磁分離在NdFeB永磁鐵上進(jìn)行，磁場強(qiáng)度為多500G，如500G、800G、1000G、1500G、2000G、2500G、3000G、5000G，優(yōu)選為 1000-3000G。
[0029]所述磁分離時間為0.5_3min，如 30s、lmin、l.5min、2min、2.5min、3min，進(jìn)一步優(yōu)選為 0.5-1.5min。
[0030]本發(fā)明的磁分離方法優(yōu)點(diǎn)可概括如下:
[0031]I)本磁分離方法主要對象是油脂產(chǎn)量較高的微藻原液，分離前藻液不需要經(jīng)過離心、稀釋等預(yù)處理，且細(xì)胞密度極高，為常規(guī)絮凝藻細(xì)胞密度的10-100倍。
[0032]2)本發(fā)明所采用的原料單寧為植物體內(nèi)的次生代謝物，在自然環(huán)境中短期內(nèi)可降解，半衰期約為3-5天，不會對環(huán)境帶來二次污染，是新型環(huán)境友好型材料。
[0033]3)單寧較其他生物絮凝劑相比，價格低廉，且胺甲基化改性操作簡單，成本較低，實(shí)驗(yàn)室易控制，可操作性強(qiáng)。
[0034]4)本發(fā)明采用的Fe3O4磁粒子為納米級磁粒子，與胺甲基化單寧組裝更為容易，組裝后的磁介質(zhì)有著多于傳統(tǒng)絮凝劑5-10倍的絮凝性能，但造價卻是常規(guī)絮凝劑的1/10。
[0035]5)本發(fā)明提供的磁絮凝方法，磁絮凝介質(zhì)用量少，成本低，分離時間短，對分離設(shè)備要求較低，有望工業(yè)化大規(guī)模推廣使用。
[0036]6)本發(fā)明所使用的Fe3O4磁粒子易回收，且可反復(fù)使用，只需簡單水洗后用永磁鐵置于容器任一側(cè)，倒掉上清液室溫晾干，便可實(shí)現(xiàn)對磁粒子的回收，并達(dá)到89% -95%的回收率。

【具體實(shí)施方式】
[0037]實(shí)施例1:50mg/L胺甲基化單寧和1mg/mL Fe3O4磁粒子分離布朗葡萄球藻(Botryococcus braunii)
[0038]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:200，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為1.56 X 1ltl個/L的布朗葡萄球藻藻液中，藻液pH值調(diào)至5.86，胺甲基化單寧終濃度為50mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為1mg/mL?？焖贁嚢鐸min后置于2000G的磁場上靜置沉降，0.5min后計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為94.6%。
[0039]實(shí)施例2:100mg/L胺甲基化單寧和8mg/mL Fe3O4磁粒子分離四尾柵藻(Scenedesmus quadricauda)
[0040]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:80，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為2.11 X 1ltl個/L的四尾柵藻藻液中，藻液pH值調(diào)至5.69，且胺甲基化單寧終濃度為100mg/L，F(xiàn)e304磁粒子終濃度為8mg/mL?？焖贁嚢鐸min后置于3000G的磁場上靜置沉降，0.5min后計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為95.2%。
[0041 ] 實(shí)施例3:200mg/L胺甲基化單寧和1mg/mL Fe3O4磁粒子分離蛋白小球藻(Chlorella pyrenoidosa)
[0042]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:80，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為2.54X101(I個/L的蛋白小球藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液PH值為6.01，胺甲基化單寧終濃度為200mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為1mg/mL，快速攪拌Imin后置于2800G的磁場中靜置沉降，3min后計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為96.0%。
[0043]實(shí)施例4:150mg/L胺甲基化單寧和20mg/mL Fe3O4磁粒子分離杜氏藻(Dunaliellaprimolecta)
[0044]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:134，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為2.0l X 101°個/L的杜氏藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液PH值為4.98，胺甲基化單寧終濃度為150mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為20mg/mL，快速攪拌Imin后置于3800G的磁場中靜置沉降，Imin后計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為95.4%。
[0045]實(shí)施例5:300mg/L胺甲基化單寧和20mg/mL Fe3O4磁粒子分離斜生柵藻(Scenedesmus obliqnus)
[0046]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末=Fe3O4磁粒子的質(zhì)量比為1:67，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為3.15X 1ltl個/L的斜生柵藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液pH值為5.02，胺甲基化單寧終濃度為300mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為20mg/mL，快速攪拌Imin后置于3800G的磁場中靜置沉降，Imin后計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為94.4%。
[0047]實(shí)施例6:300mg/L胺甲基化單寧和10mg/mL Fe3O4磁粒子分離普通小球藻(Chlorella vulgaris)
[0048]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:34，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為3.98 X 1ltl個/L的普通小球藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液pH值為5.45，胺甲基化單寧終濃度為300mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為1mg/mL，快速攪拌Imin后置于3800G的磁場中靜置沉降，Imin后計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為96.1%。
[0049]實(shí)施例7:500mg/L胺甲基化單寧和20mg/mL Fe3O4磁粒子分離微綠球藻(Nannochloropsis sp.)
[0050]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:40 二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為1.0lX 111個/L的微綠球藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液PH值為6.09，胺甲基化單寧終濃度為500mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為20mg/mL，快速攪拌Imin后置于4000G的磁場中靜置沉降，3min后計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為97.5%。
[0051 ] 實(shí)施例8:300mg/L胺甲基化單寧和5mg/mL Fe3O4磁粒子分離裂殖壺菌(Schizochytrium sp.)
[0052]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:60，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為1.01 X 111個/L的裂殖壺菌藻液中，調(diào)節(jié)溶液PH值為6.33，胺甲基化單寧終濃度為300mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為50mg/mL，快速攪拌Imin后置于2000G的磁場中靜置沉降，3min后計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為95.2%。
[0053]實(shí)施例9:200mg/L胺甲基化單寧和20mg/mL Fe3O4磁粒子分離三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)
[0054]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:100，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為1.78 X 1ltl個/L的三角褐指藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液pH值為5.69，胺甲基化單寧終濃度為200mg/L，F(xiàn)e304磁粒子終濃度為20mg/mL，快速攪拌Imin后置于4000G的磁場中靜置沉降，Imin后計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為94.3%。
[0055]實(shí)施例10:200mg/L胺甲基化單寧和10mg/mL Fe3O4磁粒子分離四片藻(Tetraselmis sueica)
[0056]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末=Fe3O4磁粒子的質(zhì)量比為1:50，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為2.01 X 1ltl個/L的四片藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液PH值為5.89，胺甲基化單寧終濃度為200mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為1mg/mL，快速攪拌Imin后置于3000G的磁場中靜置沉降，0.5min計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為93.9%。
[0057]實(shí)施例11:400mg/L胺甲基化單寧和5mg/mL Fe3O4磁粒子分離寇式隱甲藻(Crypthecodinium cohnii)
[0058]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:25，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為3.34X 1ltl個/L的寇氏隱甲藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液PH值為6.89，胺甲基化單寧終濃度為400mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為1mg/mL，快速攪拌Imin后置于1800G的磁場中靜置沉降，0.5min計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為96.9%。
[0059]實(shí)施例12:150mg/L胺甲基化單寧和20mg/mL Fe3O4磁粒子分離菱形藻(Nitzschiasp.)
[0060]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:133，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為2.11 X 1ltl個/L的菱形藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液pH值為5.11，胺甲基化單寧終濃度為150mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為20mg/mL，快速攪拌Imin后置于3500G的磁場中靜置沉降，Imin計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為97.0%o
[0061 ] 實(shí)施例13:250mg/L胺甲基化單寧和10mg/mL Fe3O4磁粒子分離等鞭金藻(Isochrysis sp.)
[0062]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:40，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為3.5 X 1ltl個/L的等鞭金藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液PH值為5.74，胺甲基化單寧終濃度為250mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為1mg/mL，快速攪拌Imin后置于2000G的磁場中靜置沉降，Imin計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為95.3%。
[0063]實(shí)施例14:500mg/L胺甲基化單寧和20mg/mL Fe3O4磁粒子分離細(xì)柱藻(Cylindrotheca sp.)
[0064]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末=Fe3O4磁粒子的質(zhì)量比為1:40，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為5.89 X 1ltl個/L的細(xì)柱藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液PH值為6.21，胺甲基化單寧終濃度為500mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為20mg/mL，快速攪拌Imin后置于4000G的磁場中靜置沉降，Imin計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為97.2%。
[0065]實(shí)施例15:350mg/L胺甲基化單寧和5mg/mL Fe3O4磁粒子分離鹽生單腸藻(Monallanthus salina)
[0066]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:15，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為5.89 X 101°個/L的鹽生單腸藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液pH值為6.17，胺甲基化單寧終濃度為350mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為5mg/mL，快速攪拌Imin后置于2000G的磁場中靜置沉降，Imin計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為98.1% ο
[0067]實(shí)施例16:100mg/L胺甲基化單寧和5mg/mL Fe3O4磁粒子分離小球藻(Chlorellasp.)
[0068]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:50，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為1.12 X 1ltl個/L的小球藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液PH值為5.34，胺甲基化單寧終濃度為100mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為5mg/mL，快速攪拌Imin后置于1800G的磁場中靜置沉降，1min計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為 98.1%。
[0069]實(shí)施例17:200mg/L胺甲基化單寧和10mg/mL Fe3O4磁粒子分離橢圓小球藻(Chlorella ellipsoidea)
[0070]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:50，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為1.99X 1ltl個/L的橢圓小球藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液PH值為6.29，胺甲基化單寧終濃度為200mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為1mg/mL，快速攪拌Imin后置于3000G的磁場中靜置沉降，3min計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為96.1%。
[0071 ] 實(shí)施例18:500mg/L胺甲基化單寧和10mg/mL Fe3O4磁粒子分離尖細(xì)柵藻(S.acuminatus)
[0072]向胺甲基化單寧水溶液中加入Fe3O4磁粒子，使胺甲基化單寧粉末:Fe 304磁粒子的質(zhì)量比為1:20，二者均勻混合Imin后投加到細(xì)胞密度為5.48X 1ltl個/L的尖細(xì)柵藻藻液中，調(diào)節(jié)藻液PH值為6.23，胺甲基化單寧終濃度為500mg/L，F(xiàn)e3O4磁粒子終濃度為1mg/mL，快速攪拌Imin后置于3800G的磁場中靜置沉降，3min計(jì)算上清液藻細(xì)胞密度并得到分離率為97.8%o
【權(quán)利要求】
1.一種用于分離微藻的自組裝磁改性絮凝劑，其特征在于，所述絮凝劑為胺甲基化單寧粉末:石茲粒子:水以0.2mg:0.0lg:1ml?1mg:0.5g:1ml比例混合制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分離微藻的自組裝磁改性絮凝劑，其特征在于，所述胺甲基化單寧粉末的制備方法如下:落葉松單寧固體溶解于其質(zhì)量20倍的水中，抽濾去除不溶物后，按照體積比單寧:石油醚=3:1的比例加入石油醚萃取，劇烈震蕩后取下層溶液加入三倍體積乙醇，蒸干后于70°C水浴下通適量氮?dú)猓尤?0% v/v的醋酸溶液，按照質(zhì)量比單寧:二甲胺:甲醛=1:1:2的比例加入二甲胺和甲醛，反應(yīng)3h后將反應(yīng)產(chǎn)物冷凍干燥，得到胺甲基化單寧粉末。
3.一種制備用于分離微藻的自組裝磁改性絮凝劑的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 1)制備胺甲基化單寧粉末； 2)將上述制得的胺甲基化單寧粉末與磁粒子配成胺甲基化單寧粉末:磁粒子:水=0.2mg:0.0lg: lml-10mg:0.5g:1ml的自組裝磁改性絮凝劑。
4.權(quán)利要求1所述用于分離微藻的自組裝磁改性絮凝劑的應(yīng)用，其特征在于，將自組裝磁改性絮凝劑投加于高密度藻液中，使得胺甲基化單寧終濃度在20mg/L-1000mg/L，磁粒子終濃度在0.5mg/mL-50mg/mL之間，在外加磁場強(qiáng)度彡500G下對藻細(xì)胞進(jìn)行磁分離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于，藻液pH為4.2-7.1。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于，自組裝磁改性絮凝劑的用量為0.25% -10% ν/νο
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于，磁場強(qiáng)度為多500G。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于，所述微藻包括小球藻、普通小球藻、布朗葡萄球藻、蛋白小球藻、橢圓小球藻、微綠球藻、斜生柵藻、四尾柵藻、尖細(xì)柵藻、菱形藻、細(xì)柱藻、等鞭金藻、寇氏隱甲藻、鹽藻、褐指藻、四片藻、裂殖壺菌、銅綠微囊藻多種藻屬。
【文檔編號】C12N13/00GK104480016SQ201410741186
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】梁文艷, 趙遠(yuǎn), 劉麗君, 孫小麗 申請人:北京林業(yè)大學(xué)