[发明专利]一种交联改性阳离子淀粉絮凝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于采收微藻的阳离子淀粉絮凝剂，具体涉及由GTA改性玉米淀粉并通过己二酸交联制备的季铵型阳离子淀粉絮凝剂。 

背景技术

微藻是一些单细胞的藻类，大多数是浮游藻类，具有环境适应能力强、生长周期短、生物量高等特点。一般微藻在24小时就可以使生物量加倍，在指数生长期3.5小时即可以使生物量加倍。并且有些微藻含油量较高，可高达50％，甚至70％，是最有潜力的绿色可替代能源原料。 

微藻养殖已经被广泛应用于能源、食品、制药和饲料等领域，然而由于微藻个体微小，且在培养液中的浓度很低，决定了其采收难度很大，对于规模化微藻养殖，从藻液中采收微藻一直是个瓶颈问题，成为制约微藻培养大规模生产的主要因素之一。目前微藻的分离和收集的方法主要包括：离心、沉淀、过滤、浮选、超声以及电泳等，但由于上述方法均存在耗时耗能低效等缺陷。因此，为了微藻能源的顺利发展，为了开发高效能低成本的微藻收集方法，人们开展了絮凝收集微藻的相关研究。 

现已研究出的絮凝剂主要有阳离子聚丙烯酰胺(简称CPAM)、改性壳聚糖絮凝剂、阳离子淀粉絮凝剂等，CAMP和壳聚糖的效果虽好，但是CPAM有毒，不能将此絮凝剂用于食品、医药等方面，改性壳聚糖絮凝剂成本太高，阳离子淀粉絮凝剂具有备成本低，制备工艺简单的特点，因此在已研究出的阳离子淀粉絮凝剂上加以改性，探究获得絮凝效果更好，无毒环保的絮凝剂，具有良好的发展前景。 

阳离子淀粉是在淀粉大分子中引入叔氨基或季铵基，胺类化合物与淀粉分子的羟基起醚化反应生成具有氨基的醚衍生物，其氮原子上带有正电荷，得到的醚衍生物具有许多原淀粉所不具备的性质，阳离子淀粉的正电荷使它与带负电荷的基质结合，有与带负电荷物质相吸的趋向，并能将带负电荷的其他添加剂吸附并保持在基质上，称为阳离子淀粉[张力田.阳离子淀粉[J].淀粉与淀粉糖，1989(3)：1-11]。 

阳离子淀粉是利用淀粉葡萄糖残基中的伯仲基同醚化剂在碱的催化作用下反 应得到的。已商品化的产品主要是叔胺型和季铵型阳离子淀粉。其中季铵型阳离子淀粉以其原料来源广泛、成本低廉、制备工艺简单、性能优异等特点，广泛应用于油田、造纸、水处理、和纺织等领域。目前，阳离子淀粉的制备方法主要有湿法、干法和半干法三种。 

然而，目前研制开发的季铵型阳离子淀粉作为絮凝剂进行微藻采收时，存在絮凝颗粒小，固液分离困难的问题。因此，亟需优化的微藻絮凝采收工艺，从而达到高效分离、收获的目的。 

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提供一种能提高微藻分离效率的交联改性阳离子淀粉絮凝剂及其制备方法。 

为实现上述目的，本发明包括如下技术方案： 

一种交联改性阳离子淀粉絮凝剂的制备方法，该方法包括如下步骤： 

称取3～5重量份淀粉，放入结成冰的1～2重量份浓度为2～5wt％的氢氧化钾或氢氧化钠水溶液冰块中，室温搅拌5～10分钟；加入1～5重量份3，2-环氧丙基三甲基氯化铵阳离子化试剂，室温搅拌45分钟～1小时，60～100℃水浴震荡1～4小时；加入0.05～0.4重量份的己二酸，室温搅拌5～25分钟，30～70℃水浴震荡20分钟～2小时，抽滤，洗涤，将产品放入干燥箱真空干燥，即得阳离子淀粉絮凝剂。 

如上所述的方法，优选地，所述淀粉为玉米淀粉或马铃薯淀粉。 

如上所述的方法，优选地，所述方法包括如下步骤：称取5重量份淀粉，放入结成冰的1.6重量份浓度为2wt％的氢氧化钾水溶液冰块中，室温搅拌10分钟；加入3重量份3，2-环氧丙基三甲基氯化铵阳离子化试剂，室温搅拌1小时，封住瓶口，90℃水浴震荡2.5小时；加入0.2重量份的己二酸，室温搅拌20分钟，封住瓶口，50℃水浴震荡1小时20分钟，抽滤，洗涤，将产品放入干燥箱真空干燥，即得阳离子淀粉絮凝剂。 

另一方面，本发明提供一种阳离子淀粉絮凝剂，其是采用如上所述的方法制备的。 

再一方面，本发明提供一种微藻絮凝沉降收获方法，其是采用如上所述的阳离子淀粉絮凝剂进行微藻絮凝沉降收获。 

如上所述的微藻絮凝沉降收获方法，优选地，该方法包括如下步骤： 

A.测定培养液中微藻密度； 

B.将含有微藻的培养液放入絮凝反应罐中，调节培养液pH值为5～11；在搅拌下加入权利要求3所述的絮凝剂，絮凝剂用量为微藻干重的5～15％，涡流振荡器 震荡30秒～1分钟； 

C.沉降15～30分钟，絮凝后微藻沉降到絮凝容器底部； 

D.将絮凝后藻泥收集，脱水，干燥。