本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種含油脂海藻基凈水材料的制備方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)海藻生物質(zhì)資源十分豐富，海藻產(chǎn)量居世界第一位。海藻生物質(zhì)相較于陸地生物質(zhì)有優(yōu)勢(shì)。海藻生長(zhǎng)在海里，不占用土地資源，生長(zhǎng)速度快，生長(zhǎng)過(guò)程捕獲大量二氧化碳，并吸收去除大量氮磷。因此，如能將我國(guó)近海海藻生物質(zhì)加以充分利用，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前海藻生物質(zhì)的主要利用方式包括開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能源與提煉海藻產(chǎn)物等。海藻所含油脂不但可作為重要營(yíng)養(yǎng)保健品，而且還可作為生物柴油的重要油料來(lái)源。由于油脂都包裹在海藻細(xì)胞內(nèi)，目前海藻油脂的提取一直是海藻生物質(zhì)能源利用的難點(diǎn)。根據(jù)估算藻類(lèi)生產(chǎn)生物柴油過(guò)程中，藻類(lèi)生物質(zhì)的采收、干燥和油脂提取約占生物柴油生產(chǎn)成本的50％，并且高油脂產(chǎn)量依賴于苛刻的藻類(lèi)培養(yǎng)條件，這些均嚴(yán)重限制了藻類(lèi)油脂利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，創(chuàng)建藻類(lèi)油脂利用新技術(shù)，將這類(lèi)含油脂的海藻生物質(zhì)直接加以利用，降低藻類(lèi)油脂開(kāi)發(fā)利用成本，削減藻類(lèi)培養(yǎng)成本，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，關(guān)于藻類(lèi)油脂利用方面，集中在如何有效提取海藻油脂方面。到目前為止，尚未見(jiàn)不以提取藻類(lèi)油脂為目的，直接應(yīng)用含油脂海藻制備含油脂凈水材料的報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用海藻生物質(zhì)制備含油脂海藻基凈水材料的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案為：

一種含油脂海藻基凈水材料的制備方法，

1)將產(chǎn)油脂海藻按照0.1-0.2g L^-1的接種量加入到海水培養(yǎng)基中，于10-20℃、光暗比為12h:12h的培養(yǎng)條件下，培養(yǎng)至產(chǎn)油脂海藻進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期末期，待用；

2)向上述產(chǎn)油脂海藻培養(yǎng)體系加入與培養(yǎng)體系等體積的貧營(yíng)養(yǎng)脅迫海水培養(yǎng)基，而后再于10-20℃，光暗比為12h:12h的條件下，進(jìn)行貧營(yíng)養(yǎng)脅迫培養(yǎng)刺激能源藻產(chǎn)油，至藻類(lèi)油脂含量>10％，待用；

3)向上述獲得的油脂含量>10％的藻類(lèi)中按15mg L^-1的添加量加入聚合氯化鋁和納米四氧化三鐵混合物(質(zhì)量比4:1)，攪拌混凝沉淀收集海藻生物質(zhì)，將收集的含油脂海藻投入蒸汽爆破裝置，進(jìn)行蒸汽爆破破壁處理；

4)收集上述破壁后的含油脂海藻加入至殼聚糖-聚乙二醇1000稀酸水溶液中，攪拌混勻，而后收集固體，干燥，制得含油脂海藻基凈水材料；其中，破壁后的含油脂海藻與稀酸水溶液中的殼聚糖之間的質(zhì)量比為1:30-60。

所述產(chǎn)油脂海藻指海水中生長(zhǎng)繁殖的能夠產(chǎn)生油脂的海藻；如綠藻、硅藻、金藻、小球藻及柵藻等。

所述海水培養(yǎng)基為氮含量大于40mg L^-1，磷含量大于3mg L^-1的海水。如海水養(yǎng)殖廢水、人工配制的富含氮磷的海水等；

所述貧營(yíng)養(yǎng)脅迫海水培養(yǎng)基為氮含量小于20mg L^-1，磷含量小于1mg L^-1的海水。如的海水養(yǎng)殖外排尾水、近岸海水等。

所述蒸汽爆破破壁處理是將收集的含油脂海藻投入蒸汽爆破裝置，并通入飽和蒸汽，于105-150℃維持5-15min，急速釋放壓力對(duì)海藻進(jìn)行破壁。

所述步驟4)中殼聚糖-聚乙二醇1000稀酸水溶液中殼聚糖濃度為1-10wt％，殼聚糖與聚乙二醇1000的質(zhì)量比為4:1；其中，稀酸為濃度為1-2％的鹽酸或醋酸；殼聚糖的脫乙酰度>50％。

一種制備獲得的含油脂海藻基凈水材料的應(yīng)用，所述含油脂海藻基吸附材料在去除有機(jī)污染物和重金屬多種污染物中用于水質(zhì)凈化中的應(yīng)用。

原理：本發(fā)明通過(guò)利用富含氮磷的海水培養(yǎng)產(chǎn)油脂能源海藻收獲含油脂的海藻生物質(zhì)后，通過(guò)后續(xù)的蒸汽爆破進(jìn)行細(xì)胞壁破壞處理以利于親脂性污染物向藻類(lèi)油脂粒吸溶富集，同時(shí)在藻類(lèi)生物質(zhì)表面包裹殼聚糖薄膜防止油脂粒溢出，最終制備出含油脂海藻基凈水材料，將其用于水質(zhì)凈化，去除有機(jī)污染物和重金屬等多種污染物。

本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)：

1)本發(fā)明的方法是破除了以往藻類(lèi)油脂利用必須提取后方可利用的局限性，有效克服海藻油脂高值化利用所面臨的多種技術(shù)難題，先期投資基建費(fèi)用低廉、能夠快速構(gòu)建反應(yīng)器，使得海藻生物質(zhì)能夠高值化利用。

2)利用本發(fā)明方法所得含油脂海藻基凈水材料性質(zhì)穩(wěn)定，去除水中多種有機(jī)無(wú)機(jī)污染物性能優(yōu)異，屬于多用途的環(huán)境友好性材料。

3)本發(fā)明制備可直接應(yīng)用海藻鮮樣為反應(yīng)物料，去除了以往海藻生物質(zhì)反應(yīng)處理前需要預(yù)先烘干脫水的步驟，同時(shí)蒸汽爆破破壁反應(yīng)體系溫度低于150℃，屬于低溫蒸汽爆破反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間少于15分鐘，從而大大減少了能耗，同時(shí)保證了制備含油脂海藻基凈水材料的可操作性和安全性。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，然而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。

本發(fā)明于富含氮磷的海水中接種0.1-0.2g L^-1的產(chǎn)油脂海藻，培養(yǎng)6-10天，待產(chǎn)油脂海藻進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期末期，進(jìn)行貧營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)誘導(dǎo)產(chǎn)油2-3天，海藻油脂含量>10％，然后收獲含油脂的海藻生物質(zhì)，通過(guò)后續(xù)的蒸汽爆破進(jìn)行海藻細(xì)胞壁破壞處理，收集經(jīng)過(guò)破壁處理的含油脂海藻，加入到殼聚糖-聚乙二醇1000水溶液中，殼聚糖與海藻生物質(zhì)質(zhì)量比控制在30-60:1，攪拌混合5-30分鐘后收集固體，干燥后海藻生物質(zhì)表面包裹透水性殼聚糖薄膜以防止油脂粒溢出，從而制得能夠去除多種有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物的含油脂海藻基凈水材料。

實(shí)施例1

將購(gòu)買(mǎi)的產(chǎn)油脂金藻按照0.1g L^-1接種量加入到海水養(yǎng)殖廢水(TN＝40mg L^-1，TP＝3mg L^-1)中，設(shè)定光暗比為12h:12h，10℃溫度下啟動(dòng)培養(yǎng)，反應(yīng)10天后，加入等體積的海水養(yǎng)殖排放尾水(TN＝14mg L^-1，TP＝0.4mg L^-1)，培養(yǎng)3天，使海藻油脂含量達(dá)到10％，而后按照15mg L^-1添加量再加入的聚合氯化鋁和納米四氧化三鐵混合物(聚合氯化鋁和納米四氧化三鐵質(zhì)量比4:1)，攪拌混凝沉淀收集海藻生物質(zhì)。將收集的海藻生物質(zhì)放入蒸汽爆破反應(yīng)裝置內(nèi)，在105℃下保溫15min，急速釋放壓力進(jìn)行蒸汽爆破破壁處理。蒸汽爆破破壁處理后，收集海藻生物質(zhì)，加入到含有殼聚糖(1％)和聚乙二醇1000(0.25％)的稀酸(1％醋酸)水溶液(其中，稀酸為濃度是1％的醋酸，稀酸水溶液中含1wt％的殼聚糖和0.25wt％的乙二醇1000)中，稀酸水溶液中的殼聚糖與上述破壁海藻泥質(zhì)量比在30:1，攪拌混合5min后收集改性后的藻類(lèi)生物質(zhì)，干燥，制得含油脂海藻基凈水材料。

將所制備復(fù)合材料按照3％(質(zhì)量比)的比例加入含有酚類(lèi)內(nèi)分泌干擾物的廢水(壬基酚200μg/L,辛基酚50μg/L，雙酚A 100μg/L，鋅3mg/L)中，污染物的去除率超過(guò)90％。

實(shí)施例2

于某海水養(yǎng)殖基地采集蝦池養(yǎng)殖廢水(TN＝80mg L^-1，TP＝15mg L^-1)，將本實(shí)驗(yàn)室篩選獲得產(chǎn)油脂綠藻LZ-1按照0.2g L^-1接種量加入到蝦池養(yǎng)殖廢水中，設(shè)定光暗比為12h:12h，15℃溫度下啟動(dòng)培養(yǎng)，培養(yǎng)8d后加入等體積的海水養(yǎng)殖排放尾水(TN＝18mg L^-1，TP＝0.8mg L^-1)，繼續(xù)培養(yǎng)3天后生成含油脂海藻生物質(zhì)，海藻油脂含量為30％，按照15mg L^-1添加量加入的聚合氯化鋁和納米四氧化三鐵混合物(質(zhì)量比4:1)，攪拌混凝沉淀收集海藻生物質(zhì)。收集海藻生物質(zhì)直接放入蒸汽爆破反應(yīng)裝置，120℃下保持10min，急速釋放壓力進(jìn)行蒸汽爆破破壁處理。蒸汽爆破破壁處理后，收集海藻生物質(zhì)，加入到含有殼聚糖(4％)與聚乙二醇1000(1％)的稀酸(1％鹽酸)水溶液中，稀酸水溶液中的殼聚糖與上述破壁海藻泥質(zhì)量比在40:1，攪拌混合15min后收集改性后的藻類(lèi)生物質(zhì)，干燥，制得含油脂海藻基凈水材料。將所制備復(fù)合材料按照2％(質(zhì)量比)的比例加入含有臭味物質(zhì)的廢水(土臭素300ng/L，2-甲基異莰醇100ng/L)中，臭味物質(zhì)的去除率超過(guò)98％。

實(shí)施例3

將購(gòu)買(mǎi)獲得的產(chǎn)油脂硅藻按照0.2g L^-1接種量加入到配制的富氮磷人工海水培養(yǎng)基(取自近岸海域的海水中添加氮素60mg L^-1和磷素8mg L^-1)中，設(shè)定光暗比為12h:12h，20℃溫度下啟動(dòng)培養(yǎng)，培養(yǎng)6d后加入等體積的未額外添加氮磷的近岸海水，繼續(xù)培養(yǎng)3天后海藻油脂含量為50％，按照15mg L^-1添加量加入的聚合氯化鋁和納米四氧化三鐵混合物(質(zhì)量比4:1)，攪拌混凝沉淀收集海藻生物質(zhì)。將該混合物直接放入蒸汽爆破反應(yīng)裝置，溫度在150℃保持5min，急速釋放壓力進(jìn)行蒸汽爆破破壁處理。蒸汽爆破破壁處理后，收集海藻生物質(zhì)，加入到含有殼聚糖(10％)與聚乙二醇1000(2.5％)的稀酸(2％醋酸)水溶液中，稀酸水溶液中的殼聚糖與上述破壁海藻泥質(zhì)量比在60:1，攪拌混合30min后收集改性后的藻類(lèi)生物質(zhì)，干燥，制得含油脂海藻基凈水材料。將所制備復(fù)合材料按照1％(質(zhì)量比)的比例加入含有重金屬的廢水(銅4mg/L,鎘0.3mg/L，鉛1mg/L，鋅2mg/L)中，重金屬的去除率超過(guò)95％。