一種濃縮收集微藻的方法
【專利摘要】本發明公開了藻類分離【技術領域】的一種濃縮收集微藻的方法。通過向藻液中加入氫氧化鈉和碳酸鈉，使得微藻細胞與析出的不溶性鹽產生共沉淀，從而可以快速地獲得微藻濃縮液。加入的碳酸鈉可以用氫氧化鈉吸收廢氣中的二氧化碳制得，從而減少了溫室氣體二氧化碳的排放，是一種環保的簡便方法。該方法制得的微藻濃縮液含有不溶性鹽沉淀不會產生污染，可以通過酸化并吸收釋放的二氧化碳，獲得自由的微藻細胞實現零碳排放。分離微藻濃縮液后的上清液由于鈣、鎂離子等硬度被大量除去而得到軟化，因此非常適用于后期清潔水質的制備。總之，該方法是一種十分簡便、快速、節能減排、低成本、無污染的環保方法，微藻濃縮率可達95%以上，生物質回收率可達90%以上。
【專利說明】一種濃縮收集微藻的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及藻類分離【技術領域】，特別涉及一種采用碳酸鈉來進行高密度濃縮收集微藻的方法。
【背景技術】
[0002]微藻，大部分由微小單細胞組成的一類藻類，因其生長速度快、占地面積小、培養方式簡單、品種多樣和豐富的細胞組分而越來越受到廣泛的關注。如今，微藻已經被大量地用于各個領域，包括農業肥料、食品、醫療保健品、生物燃料、污水治理和溫室氣體CO2捕獲等。然而，由于微藻個體微小、藻液濃度較低，微藻收集一直是比較消耗成本的一個環節，成為目前阻礙微藻擴大應用規模和實現商業化的一大阻力。
[0003]現有的收集微藻的技術，主要包括:離心法、絮凝法、重力沉降法、氣浮法、過濾法等。離心法在500~1000Xg的離心速度下一般能夠在五分鐘內離心獲得80~90%的微藻。然而該技術耗能高，不適用大規模的微藻收集，而且較高的離心速度容易破壞細胞結構，是一種成本高的方法。絮凝法又包括自動絮凝法、無機絮凝法和有機絮凝法。自動絮凝法利用微藻在特定PH值下產生自動絮凝，比如中國專利“微藻收集方法及應用”(專利號201110457543.2)通過通入空氣或惰性氣體減少藻液CO2的濃度，降低光合作用，提高藻液pH值到9.50~11.00時，使微藻產生自動絮凝沉淀。但是該法需要較長的處理時間，包括預先通氣5個小時，再靜置2個小時，且只適合那些降低光合作用會升高pH的藻類。有機絮凝法和無機絮凝法通過向藻液中加入有機絮凝劑(如殼聚糖)和無機絮凝劑(比如鐵、鋁絮凝劑)使微藻產生絮凝沉淀，但是這些絮凝劑的使用增加了成本，產生了大量的絮凝物，而且微藻容易受污染。重力沉降法的效率取決于微藻是否較大的細胞個體和密度使其自動沉淀，應用比較有局限性，且該法處理速度較慢往往需要絮凝法輔助。氣浮法通過向藻液通入大量的氣體，使微藻細胞隨氣泡 通過藻液表面流入微藻收集器，但是該法通常需要進行絮凝預處理，使微藻產生絮凝物再通過氣浮分離。過濾法利用微孔過濾膜或過濾器將藻液過濾來收集微藻細胞，但是該法需要微孔較小的過濾器使成本較高，且容易堵塞，不易清洗。
[0004]因此，尋找一種簡便快速、低能耗、低成本的環保型收集方法成為決定微藻能否實現商業化與規模化的關鍵技術之一。
【發明內容】
[0005]為了解決【背景技術】中的問題，本發明提供了一種濃縮收集微藻的方法，所述方法包括:
[0006]( I)將藻液從培養池引入濃縮池中；
[0007](2)用氫氧化鈉調節藻液pH值至10~10.5，然后向濃縮池內加入碳酸鈉，，輕微攪拌2~3分鐘；
[0008](3)讓濃縮池內藻液靜置一段時間，使微藻細胞充分沉淀；
[0009](4)將沉淀的微藻濃縮液從濃縮池底部移走，可用于后續加工。[0010]本發明所述濃縮收集微藻的方法，其特征在于，藻液中加入碳酸鈉的最終濃度在25~50mmol L-1之間，但可根據不同的培養液和微藻進行適當調整。
[0011]本發明所述濃縮收集微藻的方法，其特征在于，加入的碳酸鈉可以通過氫氧化鈉溶液吸取廢氣中的二氧化碳來制得。
[0012]本發明所述濃縮收集微藻的方法，，其特征在于，加入的碳酸鈉也可以通過向藻液中通入二氧化碳同時添加NaOH溶液來實現。
[0013]本發明所述濃縮收集微藻的方法，其特征在于，微藻同藻液中析出的氫氧化鹽和碳酸鹽一起發生共沉淀，靜置的時間在30~60分鐘之間，細胞較小的微藻(直徑小于5微米)可以適當延長靜置時間。
[0014]本領域技術人員應該理解，所述方法適用于濃縮收集培養于含鈣、鎂離子較高的培養液的藻類，優先用于收集杜氏海藻(Dunaliella salina)和擬微綠球藻(Nannochloropsis salina)。
[0015]本發明與已有技術對比具有以下有益效果:本發明利用氫氧化鈉和碳酸鈉使微藻細胞與生成的不溶性鹽一起發生共沉淀，通過短時間的靜置便可使微藻得到充分的濃縮和分離。添加的碳酸鈉可以通過氫氧化鈉吸收廢氣中的二氧化碳來實現，減少了溫室氣體二氧化碳的排放。該方法制得的微藻濃縮液含有碳酸鹽沉淀不會產生污染，可以通過酸化溶解沉淀物，生成的二氧化碳可以再吸收實現零碳排放，并且可以獲得自由的高純度微藻細胞。分離微藻濃縮液后的上清液由于鈣、鎂離子等硬度被大量除去，得到了合適的軟化，因此非常適用于后期清潔水質的制備。總之，該方法是一種十分簡便、快速、節能減排、低成本、無污染的環保方法，處理時間在30~60分鐘，微藻液濃縮率可達95%以上，生物質回收率可達90%以上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明的工藝流程示意圖。
[0017]圖2為本發明的一個實施例中不同Na2CO3添加量與不同時間對杜氏海藻(Dunaliella salina)藻液中生物質去除率的影響變化圖。
[0018]圖3為本發明的一個實施例中不同Na2CO3添加量與不同時間對擬微綠球藻(Nannochloropsis salina)藻液中生物質去除率的影響變化圖。
[0019]圖4為本發明的一個最后濃縮收集的微藻濃縮液圖。
【具體實施方式】
[0020]本發明是一種濃縮收集微藻的方法，通過向藻液中加入一定量的碳酸鈉，使藻液中析出碳酸鹽并帶動微藻細胞一起沉淀，經過靜置分離后，沉淀物即為微藻濃縮液。
[0021]實施例1.本實施例濃縮收集杜氏海藻(Dunaliella salina)的具體步驟如下(參見圖2):
[0022]1.微藻的培養:將杜氏海藻(Dunaliella salina)培養于含有改良f/2培養基的體積為250mL的錐形瓶(模擬培養池)中，向瓶中通入空氣，溫度25±2°C，光照強度為73.31 μ mo I nT2s' 所述改良 f/2 培養基每 IL 中含有 0.075g NaNO3,0.005g NaH2PO4.Η20，29.23g NaCl, 1.105g KCl, 11.09g MgSO4.7H20，1.21g tris-base, 1.83g CaCl2.2H20 和1.0mL 微量元素。其中每 IL 微量元素含有:4.36g Na2.EDTA，3.16g FeCl3.6H20，0.18gMnCl2.4Η20，0.01gCoCl2.6Η20，0.01g CuSO4.5Η20，0.023g ZnSO4.7Η20，0.006g Na2MoO4,
0.1g維生素BI,0.0005g維生素B12和0.0005g維生素H。
[0023]2.微藻濃縮:當微藻生長到指數后期或平臺期時，將40mL藻液轉移到量筒中(模擬濃縮池)，用氫氧化鈉調節藻液PH值至10~10.5，然后加入一定量的碳酸鈉，并且用磁力攪拌進行慢速攪拌2~3分鐘，然后靜置。通過改變加入碳酸鈉的濃度，使藻液中最終碳酸鈉的濃度為0.005,0.025和0.05mol L'在不同的時間點，提取少量上清液測量其OD值。
[0024]3.生物質去除率計算:通過預先測定的關系方程式將OD值轉化為生物質濃度。生物質去除率按以下公式計算:生物質去除率(％) = (1-沉淀后上清液的生物質濃度/初始藻液中生物質濃度)X 100%。本實例所得的生物質去除率在碳酸鈉濃度為0.025M下靜置30分鐘就可達到90%以上，同時微藻濃縮率可達95%以上，繼續添加碳酸鈉或延長時間對生物質去除率并無太大的提高。
[0025]實施例2.本實施例濃縮收集擬微綠球藻(Nannochloropsis salina)的具體步驟如下(參見圖3):
[0026] 1.微藻的培養:將擬微綠球藻(Nannochloropsis salina)培養于含有改良f/2培養基的體積為250mL的錐形瓶(模擬培養池)中，向瓶中通入空氣，溫度25±2°C，光照強度為 73.31ymol JiT2S'所述改良 f/2 培養基每 IL 中含有 0.075g NaNO3,0.005g NaH2PO4.Η20,
29.23gNaCl, 1.105g KCl, 11.09g MgSO4.7H20，1.21g tris-base, 1.83g CaCl2.2H20 和
1.0mL 微量元素。其中每 IL 微量元素含有:4.36g Na2.EDTA，3.16g FeCl3.6H20，0.18gMnCl2.4H20, 0.01g CoCl2.6H20,0.01g CuSO4.5H20,0.023g ZnSO4.7H20,0.006g Na2MoO4,
0.1g維生素BI，0.0005g維生素B12和0.0005g維生素Η。
[0027]2.微藻濃縮:當微藻生長到指數后期或平臺期時，將40mL藻液轉移到量筒(模擬濃縮池)中，用氫氧化鈉調節藻液PH值至10~10.5，然后加入一定量的碳酸鈉，并且用磁力攪拌進行慢速攪拌2~3分鐘，然后靜置。通過改變加入碳酸鈉的濃度，使藻液中最終碳酸鈉的濃度為0.005,0.025和0.05mol L'在不同的時間點，提取少量上清液，測量其OD值。
[0028]3.生物質去除率計算:通過預先測定的關系方程式將OD值轉化為生物質濃度。生物質去除率按以下公式計算:生物質去除率(％)= (1-沉淀后上清液的生物質濃度/初始藻液中生物質濃度)X 100%。本實例所得的生物質去除率在碳酸鈉濃度為0.025M下靜置60分鐘和在碳酸鈉濃度為0.05M下靜置30分鐘均可達到90%以上，同時微藻濃縮率可達95%以上。
【權利要求】
1.一種濃縮收集微藻的方法，所述方法包括: (1)將藻液從培養池引入濃縮池中； (2)用氫氧化鈉調節藻液pH值至10~10.5，然后向濃縮池內加入碳酸鈉，輕微攪拌2~3分鐘； (3)讓濃縮池內藻液靜置一段時間，使微藻細胞充分沉淀； (4 )將沉淀的微藻濃縮液從濃縮池底部移走，可用于后續加工。
2.根據權利要求1所述的一種濃縮收集微藻的方法，其特征在于，藻液中加入碳酸鈉的最終濃度在25~50mmol -1之間，可根據不同的培養液和微藻進行適當調整。
3.根據權利要求1所述的一種濃縮收集微藻的方法，其特征在于，加入的碳酸鈉可以通過氫氧化鈉溶液吸取廢氣中的二氧化碳來制得。
4.根據權利要求1所述的一種濃縮收集微藻的方法，其特征在于，加入的碳酸鈉也可以通過向藻液中通入二氧化碳同時添加NaOH溶液來實現。
5.根據權利要求1所述的一種濃縮收集微藻的方法，其特征在于，微藻同藻液中析出的氫氧化鹽和碳酸鹽一起發生共沉淀，靜置的時間在30~60分鐘之間，細胞較小的微藻(直徑小于5微米)可以適當延長靜置時間。
6.權利要求1~4的方法的應用，所述方法適用于濃縮收集培養于含鈣、鎂離子較高的培養液的藻類，優選用于 收集杜氏海藻(Dunaliella salina)和擬微綠球藻(Nannochloropsis salina)。
【文檔編號】C12R1/89GK103484373SQ201310463440
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月1日 優先權日:2013年10月1日
【發明者】陳意民 申請人:陳意民