[发明专利]一种用于收集微藻的电絮凝/混凝方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种收集微藻的方法。

背景技术

微藻是一类形态微小的藻类，大部分为水生真核生物，由单细胞或多细胞组成。微藻种类繁多，分布广泛，具有生长速度快，单位面积产量高的特点。一方面微藻具有很高的综合利用价值，大规模产业化生产前景可观，而另一方面，藻型富营养化又为人类的生产生活带来了许多危害与不便。微藻的产业化生产和藻型富营养化的治理都对微藻的收集技术提出了更高的要求，因此，探索更加高效、低成本的微藻收集技术势在必行。近年来微藻生物柴油得到了世界各国的广泛关注，在生物柴油的生产成本中，原料所占比重最大，一般在70％～80％之间，微藻作为生物能源的原料，早已被提出并经过实验验证，不过受限于培养和收集等成本，还无法与石化能源等进行竞争。

微藻产业的广阔前景，都意味着高效、低成本的微藻收集方法十分必要且意义重大。这是因为，一方面微藻产业的迅猛发展使得微藻大规模产业化生产成为必然趋势，而微藻收集工艺作为微藻产业链的重要环节之一，其收集效率的提高和收集成本的降低对整个微藻产业都有着重要的促进作用。尤其在微藻制油产业中，收集浓缩干燥环节占总成本20～30％，但却有着99.75％以上的成本节约空间。

目前微藻的收集方法主要有离心收集方法、絮凝法和过滤法。离心收集法虽然可以达到接近100％的收集率，但由于离心机的功率大、耗电量大，存在能耗高的缺点。絮凝法是使用无机絮凝剂进行絮凝收集微藻，此方法和过滤法都具有能耗低的优点，但是收集率低，仅为90％左右。

发明内容

本发明是要解决目前微藻的收集方法无法同时满足收集率高且能耗低的问题，提供一种用于收集微藻的电絮凝/混凝方法。

本发明用于收集微藻的电絮凝/混凝方法，按以下步骤进行：一、在容器内的两侧分别放置正电极板和负电极板，将正电极板和负电极板与电源连接；二、将初始密度为1g/L以下的微藻培养液装入容器中，然后接通电源，调节初始pH值至5～8，电流密度为0.42～2.05mA/cm²，搅拌速度为40～60r/min，絮凝时间为20～60min，絮凝结束后收集微藻，即完成；其中步骤一所述容器为玻璃容器、塑料容器、陶瓷容器或混凝土容器。

以铝质电极板为例说明本发明的原理：

铝质电极板在直流电的作用下，发生如下电解反应：

阳极：Al→Al³⁺+3e^-

2H₂O→O₂+4H⁺+4e^-

溶液中：

阴极：2H₂O+2e^-→H₂+2OH^-

阳极所释放的水合Al³⁺在溶液中与带负电的藻细胞结合，中和藻细胞的电荷，提高了藻细胞相互碰撞并结合的可能性，溶液中所形成的Al(OH)₃则通过吸附架桥作用和卷扫、网捕作用与藻细胞共同形成絮体。电极电解过程中所生成的微气泡则吸附在絮体上，从而使絮体上浮至液面，形成含藻絮体层。收集絮体层即实现微藻收集。

使用本发明的方法微藻收集率可达到98％以上，收集能耗低在0.5～2kWh/kg。本发明收集微藻的方法与离心法、常规絮凝法、过滤法相比，同时具有收集效率高和能耗低优点。

附图说明

图1为具体实施方式六至九的小球藻的收集率随时间变化曲线图；图2为具体实施方式六至九中不同密度时小球藻收集的能耗和出水pH图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式用于收集微藻的电絮凝/混凝方法，按以下步骤进行：一、在容器内的两侧分别放置正电极板和负电极板，将正电极板和负电极板与电源连接；二、将初始密度为1g/L以下的微藻培养液装入容器中，然后接通电源，调节初始pH值至5～8，电流密度为0.42～2.05mA/cm²，搅拌速度为40～60r/min，絮凝时间为20～60min，絮凝结束后收集微藻，即完成；其中步骤一所述容器为玻璃容器、塑料容器、陶瓷容器或混凝土容器。

步骤二所述初始密度为1g/L以下的微藻培养液是指微藻培养液中微藻的初始密度为1g/L以下。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述电极板的材料为铝、铝合金、铁或铁合金。其它与具体实施方式一相同。