本發(fā)明涉及一種螺旋藻pb²⁺與cr³⁺解吸附的方法，特別適用于大生產(chǎn)中螺旋藻采收后，除去螺旋藻中pb²⁺與cr³⁺的場合。

背景技術(shù)：

螺旋藻spirulina(arthrospira)platensis是一類浮游原生植物，屬于藍藻門、藍藻綱、段殖藻目、顫藻科的螺旋藻屬(spirulina)或節(jié)旋藻屬(arthrospira)。其主要分布于熱帶、亞熱帶淡水或鹽堿性湖泊當中，最早發(fā)現(xiàn)于非洲乍得(chad)湖，迄今已有35億年的歷史，在光學顯微鏡下多為綠色或藍綠色。一般為多細胞、細胞近圓柱狀，細胞長約2μm～6μm、寬約6μm～8μm；藻體近圓柱狀、呈絲狀螺旋形，螺旋藻寬26μm～36μm、螺旋間距43μm～57μm、藻絲長200μm～500μm。其最適生存條件，溫度為25℃～40℃，光照強度為30～35klux，ph為7.2～9.0，鹽度為20g/l～70g/l。

鄂爾多斯高原堿湖頓頂螺旋藻是一種天然的耐低溫、廣溫型藻種，而它的發(fā)現(xiàn)在很大程度上滿足了螺旋藻產(chǎn)業(yè)在我國北方發(fā)展對耐低溫、廣溫型藻種的需求，且該藻種還具備呼吸作用低和抗高光抑制等優(yōu)良特性，是螺旋藻產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)過程中難得的優(yōu)良品種。但是目前對于螺旋藻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展依舊存在許多問題，其中螺旋藻中主要重金屬有cr³⁺、pb²⁺、as³⁺、hg²⁺等重金屬離子，而這些重金屬離子是來于自螺旋藻對于水體中重金屬的富集，螺旋藻中重金屬超標不僅僅會影響螺旋藻藻粉的質(zhì)量，還會對人體產(chǎn)生危害。而目前企業(yè)對于螺旋藻中重金屬的超標的解決方式，就是用自來水反復洗滌，這樣的方式雖然可以降低pb²⁺與cr³⁺解吸附的方法的含量，但是還是存在重金屬的超標問題，企業(yè)迫切需要一個既可以極大降低重金屬含量又可以減少對于螺旋藻細胞損耗的方法。而本發(fā)明為降低螺旋藻中pb²⁺與cr³⁺解吸附的方法吸附提出的一種方法，并且已運用實踐生產(chǎn)中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了降低目前大生產(chǎn)中螺旋藻中的重金屬含量，提高處理效率，同時不損傷螺旋藻中的營養(yǎng)物質(zhì)，本發(fā)明提供了一種螺旋藻pb²⁺與cr³⁺解吸附方法，用于同時對pb²⁺與cr³⁺的高效解吸附，

其特征在于，包括以下步驟：

第一步：螺旋藻藻泥的采收，測定未進行解吸附的螺旋藻中的重金屬含量，具體為：

①用一定目的濾膜對螺旋藻藻液進行過濾，收集藻體；

②測定未進行解吸附的螺旋藻中的重金屬含量c0；

第二步：將采收的螺旋藻藻泥進行重金屬的解吸附，具體如下：

①配置ph為ph3.0～3.5的hcl；

②將過濾的螺旋藻藻泥置于一定體積且ph值為ph3.0～ph3.5的hcl中，并將混合液放置于光電搖床內(nèi)，在溫度20～30℃、轉(zhuǎn)速150～300r/min的條件下使螺旋藻對重金屬進行充分解吸附，解吸附時間1.5h；螺旋藻細胞膜帶負電荷，加hcl后h⁺會和重金屬離子形成競爭性吸附，從而重金屬會從螺旋藻的細胞表面解吸附下來；

③對步驟②中的混合液進行過濾，將藻體與解吸液分離，取濾液進行測量重金屬離子濃度；取測定濃度平均值為c1；

④將藻泥進行烘干得到藻粉；

第三步：重金屬解吸附率計算：

計算螺旋藻重金屬解吸附率s的計算公式：

選取食用級hcl。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所用hcl為分吸純，可以和培養(yǎng)基的nahco3生成nacl增加培養(yǎng)基的必要鹽度。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，當hcl的ph為ph3.0～3.5時，得到cr³⁺的最佳解吸附率為s＝84.47％。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，當hcl的ph為ph3.0～3.5時，得到pb²⁺的最佳解吸附率為s＝46.73％。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，優(yōu)選hcl的ph為3.5，在該ph值下pb²⁺與cr³⁺解吸附率均達到最大值。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，如果加入的hcl濃度過大則會破會細胞中的營養(yǎng)物質(zhì)，如果加入的hcl濃度過小又不能達到使h⁺和重金屬離子形成競爭性吸附從而影響解吸附的效率。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，應選取處于對數(shù)生長期的螺旋藻藻液，因為處于對數(shù)生長期的螺旋藻藻絲體較大且死藻較少易于過濾。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第三部分的步驟①，用hcl作為重金屬的解吸液不僅成本相對較低而且因為螺旋藻本身生長在堿性環(huán)境中且堿性較強，因此本專利所選hcl濃度不會影響整體的ph值而且不會對螺旋藻的藻絲體造成較大影響。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第二部分的步驟①中所配制的hcl溶液的ph值精確控制在±0.1內(nèi)，為后期計算螺旋藻重金屬解吸附率的準確性奠定基礎。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，螺旋藻細胞膜帶負電荷，而重金屬離子帶正電荷，因此重金屬離子會牢牢的吸附于螺旋藻細胞表面，而加入一定ph的hcl后，h⁺會和重金屬離子形成競爭性吸附，導致重金屬離子與細胞表面分離，從而達到解吸附的目的。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，加入不同ph的hcl對螺旋藻進行重金屬的解吸附，如果加入的hcl濃度過大則會破會細胞中的營養(yǎng)物質(zhì)，如果加入的hcl濃度過小又不能達到使h+和重金屬離子形成競爭性吸附從而影響解吸附的效率。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第二部分的步驟①具體為：用ph為1.0的hcl配置ph分別為3.00～5.00濃度的hcl，且配制的過程中中酸度計進行測量校準，誤差范圍為±0.10

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第三部分的步驟②中為了使解吸附效果明顯，要將已經(jīng)吸附重金屬離子的螺旋藻藻泥與不同濃度的hcl放置于光電搖床上進行混合，以保證解吸附效果的明顯。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，本實驗過程均在500ml的三角瓶內(nèi)完成，這樣便于下一步實驗的進行。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第二部分的步驟②中ph越大，理論上重金屬的解吸附率也就越高，因此可以分析出一定的ph范圍內(nèi)，重金屬的解吸附率的最高點，對解吸附的具體ph控制做出判斷。

作為進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第二部分的步驟④中測出ph對于某個單一的重金屬離子的解吸附率，而本實驗所用的重金屬離子均為企業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常檢測的重金屬離子，因此通過這些數(shù)據(jù)可以為企業(yè)對于多種重金屬解吸附提供指導性方案。

本發(fā)明技術(shù)效果顯著，主要體現(xiàn)在

1)螺旋藻細胞表面帶有負電荷，而重金屬離子帶正電荷，因此在螺旋藻的大生產(chǎn)過程中，螺旋藻會不斷的積累培養(yǎng)液中的重金屬離子，因此加入一定濃度的hcl會使重金屬離子與h⁺形成競爭性吸附，這樣重金屬離子便會從細胞表面脫落下來，但是如果加入的hcl濃度過大則會破會藻細胞中的營養(yǎng)物質(zhì)，如果加入的濃度過小則會影響重金屬的解吸附效率，因此，選取ph值在3.00～3.50，能夠同時實現(xiàn)鉻離子和鉛離子的高效解吸附，大于或小于這一數(shù)值范圍，解吸附效率均大大下降，可以說取得了預料不到的技術(shù)效果。

2)本發(fā)明所述方法與現(xiàn)有技術(shù)的單純水洗法相比，具有對不僅對螺旋藻藻細胞損傷程度小，單批次處理量大，而且螺旋藻的藻液本身顯強堿性，加入的hcl對螺旋藻本身的ph值影響較小，而且操作程序簡單，對產(chǎn)品后續(xù)處理沒有任何影響并且可以提高螺旋藻藻粉的質(zhì)量，因此大大降低螺旋藻因重金屬超標造成的經(jīng)濟損失，使螺旋藻藻粉的質(zhì)量大大提升，使企業(yè)經(jīng)濟效益顯著增長，對于螺旋藻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化具有意義重大。

具體實施方式：

以下實施例用于說明本發(fā)明，便于更好的理解本發(fā)明，但不用于限制本發(fā)明。本實施例中所涉及的實驗技術(shù)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常用技術(shù)，實驗材料和試劑，如未特別說明，均為市售商品。

解吸附方法：

螺旋藻pb²⁺與cr³⁺解吸附方法，用于同時對pb²⁺與cr³⁺的高效解吸附，包括以下步驟：

第一步：螺旋藻藻泥的采收，測定未進行解吸附的螺旋藻中的重金屬含量，具體為：

③用一定目的濾膜對螺旋藻藻液進行過濾，收集藻體；

④測定未進行解吸附的螺旋藻中的重金屬含量c0；

第二步：將采收的螺旋藻藻泥進行重金屬的解吸附，具體如下：

⑤配置ph為ph3.0～3.5的hcl；

⑥將過濾的螺旋藻藻泥置于一定體積且ph值為ph3.0～ph3.5的hcl中，并將混合液放置于光電搖床內(nèi)，在溫度20～30℃、轉(zhuǎn)速150～300r/min的條件下使螺旋藻對重金屬進行充分解吸附，解吸附時間1.5h；螺旋藻細胞膜帶負電荷，加hcl后h⁺會和重金屬離子形成競爭性吸附，從而重金屬會從螺旋藻的細胞表面解吸附下來；

⑦對步驟②中的混合液進行過濾，將藻體與解吸液分離，取濾液進行測量重金屬離子濃度；取測定濃度平均值為c1；

⑧將藻泥進行烘干得到藻粉；

第三步：重金屬解吸附率計算：

計算螺旋藻重金屬解吸附率s的計算公式：

實驗過程：

該實驗過程用以驗證數(shù)值范圍的選取已達到最佳的解吸附效果。同時配合實驗數(shù)據(jù)以證明本申請所取得的技術(shù)效果。實驗過程如下：

第一部分：螺旋藻藻泥的采收，測定未進行解吸附的螺旋藻中的重金屬含量；具體為，

⑤用一定目的濾膜對螺旋藻藻液進行過濾，收集藻體；

⑥測定未進行解吸附的螺旋藻中的重金屬含量c0

第二部分：將采收的螺旋藻進行重金屬的解吸附；具體如下：

⑨分別用ph儀配置ph分別為ph3.0～5.0的hcl若干備用。

⑩將過濾的螺旋藻藻泥分別置于一定體積且ph值分別為ph3.0～ph5.0的鹽酸中，并將混合液放置于光電搖床內(nèi)(溫度20～30℃、轉(zhuǎn)速150～300r/min)使螺旋藻對重金屬進行充分解吸附，解吸附時間1.5h，使其充分解吸附；

對第二步中的混合液分別進行過濾，將藻體與解吸液分離，取濾液進行測量重金屬離子濃度；取測定濃度平均值為c1

將藻泥進行烘干得到藻粉；

第三部分：重金屬解吸附率計算；

分別計算螺旋藻重金屬解吸附率s的計算公式：

其中第二部分的步驟②具體為：將吸附重金屬的螺旋藻藻泥進行過濾后分別向兩組加入經(jīng)過濾的藻泥中加入ph分別為3.0～5.0的hcl50～300ml將藻泥與不同濃度的hcl充分混合后放到光電搖床(溫度25～30℃、轉(zhuǎn)速150～300r/min)上進行充分解吸附，解吸附時間1.5～3.0h。

經(jīng)換算得出結(jié)論：cr³⁺在ph＝3.00～3.50左右和pb²⁺在ph＝3.00～3.50時解吸附率最高，而本實驗所用的ph梯度在企業(yè)也是切實可行的。

表1和2給出了實施例1和實施例2的實驗結(jié)果對比匯總，具體的各實施例的技術(shù)方案如下：

實施例1：cr³⁺在ph＝3.00～5.00時的解吸附實驗

實驗材料及設備：光電搖床、原子分光光度計、三角瓶、天平等儀器

實驗條件：常溫常壓

藻泥質(zhì)量：10.000g(±0.003g)

解吸附液ph值：ph＝3.00～5.00(±0.01)

解吸附時間：每次試驗1.5小時

實驗結(jié)果：

解吸附率分別為s＝84.47％、s＝70.00％、s＝36.68％、s＝26.55％、s＝21.46％

實施例2：pb²⁺在ph＝3.00～5.00時的解吸附實驗

實驗材料及設備：光電搖床、原子分光光度計、三角瓶、天平等儀器

實驗條件：常溫常壓

藻泥質(zhì)量：10.000g(±0.003g)

解吸附液ph值：ph＝3.00～5.00(±0.01)

解吸附時間：每次試驗1.5小時

實驗結(jié)果：解吸附率分別為s＝46.73％、s＝46.69％、s＝45.22％、s＝32.51％、s＝30.05％

表1：cr³⁺實驗詳細結(jié)果

表2：pb²⁺實驗詳細結(jié)果：