一種微藻絮凝沉降收獲方法
【專利摘要】一種微藻絮凝沉降收獲方法，該方法包括：A.測定培養液中微藻密度，調節培養液pH值為5-11；B.將含有微藻的培養液放入絮凝反應罐中，在攪拌下加入絮凝劑，絮凝劑用量為微藻干重的3％-20％，并持續攪拌1-5分鐘；其中，該絮凝劑為式I所示的季銨鹽陽離子淀粉；C.沉降10-45分鐘，絮凝后微藻沉降到絮凝罐底部；D.將絮凝后藻泥收集，脫水，干燥。該方法通過對絮凝劑種類、添加量、絮凝時間、攪拌速度及攪拌時間等進行優化，實現了規模化養殖微藻的高效分離采收。
【專利說明】一種微藻絮凝沉降收獲方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種絮凝沉降收獲微藻的方法，具體涉及利用陽離子淀粉絮凝沉降收 獲微藻的方法。
【背景技術】
[0002] 微藻是一些單細胞的藻類，大多數是浮游藻類，具有環境適應能力強、生長周期 短、生物量高等特點。一般微藻在24小時就可以使生物量加倍，在指數生長期3. 5小時即 可以使生物量加倍。并且有些微藻含油量較高，可高達50 %，甚至70 %，是最有潛力的綠色 可替代能源原料。
[0003] 微藻養殖已經被廣泛應用于能源、食品、制藥和飼料等領域，然而由于微藻個體微 小，且在培養液中的濃度很低，決定了其米收難度很大，對于規模化微藻養殖，從藻液中米 收微藻一直是個瓶頸問題，成為制約微藻培養大規模生產的主要因素之一。目前微藻的分 離和收集的方法主要包括：離心、沉淀、過濾、浮選、超聲以及電泳等，但由于上述方法均存 在耗時耗能低效等缺陷。因此，為了微藻能源的順利發展，為了開發高效能低成本的微藻收 集方法，人們開展了絮凝收集微藻的相關研究。
[0004] 現已研究出的絮凝劑主要有陽離子聚丙烯酰胺（簡稱CPAM)、改性殼聚糖絮凝劑、 陽離子淀粉絮凝劑等，CAMP和殼聚糖的效果雖好，但是CPAM有毒，不能將此絮凝劑用于食 品、醫藥等方面，改性殼聚糖絮凝劑成本太高，陽離子淀粉絮凝劑具有制備成本低，制備工 藝簡單的特點，因此在已研究出的陽離子淀粉絮凝劑上加以改性，探究獲得絮凝效果更好， 無毒環保的絮凝劑，具有良好的發展前景。
[0005] 陽離子淀粉是在淀粉大分子中引入叔氨基或季銨基，胺類化合物與淀粉分子的羥 基起醚化反應生成具有氨基的醚衍生物，其氮原子上帶有正電荷，得到的醚衍生物具有許 多原淀粉所不具備的性質，陽離子淀粉的正電荷使它與帶負電荷的基質結合，有與帶負電 荷物質相吸的趨向，并能將帶負電荷的其他添加劑吸附并保持在基質上，稱為陽離子淀粉 [張力田·陽離子淀粉[J]·淀粉與淀粉糖，1989(3) :1-11]。
[0006] 陽離子淀粉是利用淀粉葡萄糖殘基中的伯仲基同醚化劑在堿的催化作用下反應 得到的。已商品化的產品主要是叔胺型和季銨鹽陽離子淀粉。其中季銨鹽陽離子淀粉以其 原料來源廣泛、成本低廉、制備工藝簡單、性能優異等特點，廣泛應用于油田、造紙、水處理、 和紡織等領域。目前，陽離子淀粉的制備方法主要有濕法、干法和半干法三種。目前國內研 制開發的陽離子淀粉大多采用濕法制備工藝，生產原料以玉米淀粉或木薯淀粉居多，其產 品在透明度、穩定性和粘度等方面還不能完全滿足應用要求。
[0007] 絮凝沉降法收貨微藻的關鍵是絮凝劑的選擇、添加量以及絮凝條件等問題。因此， 亟需優化的微藻絮凝采收工藝，從而達到高效分離、收獲的目的。
【發明內容】
[0008] 針對現有技術的上述問題，本發明提供一種微藻絮凝沉降收獲方法，通過對絮凝 劑種類、添加量、絮凝時間、攪拌速度及攪拌時間等條件進行優化，實現了規模化養殖微藻 的高效分離采收。
[0009] 為實現上述目的，本發明包括如下技術方案：
[0010] 一種微藻絮凝沉降收獲方法，該方法包括如下步驟：
[0011] A.測定培養液中微藻密度；
[0012] B.將含有微藻的培養液放入絮凝反應罐中，調節培養液pH值為5?11，在攪拌下 加入絮凝劑，絮凝劑用量為微藻干重的3% -20%，并持續攪拌1-5分鐘；其中，該絮凝劑為 式（I)所示的季銨鹽陽離子淀粉，st-表示淀粉基；
[0013]
【權利要求】
1. 一種微藻絮凝沉降收獲方法，其特征在于，該方法包括如下步驟： A. 測定培養液中微藻密度； B. 將含有微藻的培養液放入絮凝反應罐中，調節培養液pH值為5?11，在攪拌下加 入絮凝劑，絮凝劑用量為微藻干重的3% -20%，并持續攪拌1-5分鐘；其中，該絮凝劑為式 (I)所示的季銨鹽陽離子淀粉，st-表示淀粉基；
C. 沉降10-45分鐘，絮凝后微藻沉降到絮凝罐底部； D. 將絮凝后藻泥收集，脫水，干燥。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： A. 測定培養液中微藻密度； B. 將含有微藻的培養液放入絮凝反應罐中，調節培養液pH值為6?10,在攪拌下加入 絮凝劑，絮凝劑用量為微藻干重的8?20%，并持續攪拌2?3分鐘；其中，該絮凝劑為式 (I)所示的季銨鹽陽離子淀粉； C. 沉降20?30分鐘，絮凝后微藻沉降到絮凝罐底部； D. 將絮凝后藻泥收集，脫水，干燥。
3. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述季銨鹽陽離子淀粉的制備方法如下：向 5. 0重量份馬鈴薯淀粉中加入1. 0?2. 0重量份2?5wt %的KOH或NaOH水溶液，室溫攪 拌5?lOmin，再加入陽離子化試劑3, 2-環氧丙基三甲基氯化銨1?5重量份，室溫下繼續 攪拌45分鐘?lh后，放入60?100°C水浴恒溫震蕩儀中反應1?4h，得粗產品。
4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述季銨鹽陽離子淀粉的制備方法還包括： 所述粗產品用含2?5wt%乙酸的70?80wt%的乙醇水溶液浸泡10?40min后，洗滌，抽 濾，將產品放入干燥箱真空干燥，得陽離子淀粉絮凝劑。
5. 如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述季銨鹽陽離子淀粉的制備方法包括如 下步驟：向5. 0重量份馬鈴薯淀粉中加入1. 6重量份2wt %的K0H水溶液，室溫攪拌lOmin， 再加入陽離子化試劑3, 2-環氧丙基三甲基氯化銨2重量份，室溫下繼續攪拌lh后，放入 90°C水浴恒溫震蕩儀中反應2. 5h，得粗產品；粗產品用含5wt%乙酸的80wt%的乙醇水溶 液浸泡30min后，洗滌，抽濾，將產品放入干燥箱真空干燥，即得季銨鹽陽離子淀粉絮凝劑。
6. 如權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟A還包括將培養液中微 藻的濃度調整為干重〇. 5?3克/升。
7. 如權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于，所述步驟B為：將含有微藻的培 養液放入絮凝反應罐中，調節培養液pH值為9,在800?1300轉/min攪拌下加入絮凝劑， 絮凝劑用量為微藻干重的13. 3wt%;并持續攪拌2分鐘；其中，該絮凝劑為式（I)所示的季 銨鹽陽離子淀粉。
【文檔編號】C12N1/12GK104195046SQ201410453206
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】程艷玲, 于水波, 華威, 劉文慧, 趙有璽 申請人:北京聯合大學