[发明专利]一种基于微藻表面特性的微藻浮选效率预测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于微藻表面特性的微藻浮选效率预测装置及方法，该预测装置包括控制器、接触角检测模块、Zeta电位测量仪和数据处理设备，所述控制器的输入端接有空气流量计、PH检测计、参数设置模块和定时器，所述控制器的输出端接有搅拌模块、离心模块和显示器；该预测方法包括：步骤一、微藻和探测液接触角的测定；步骤二、微藻Zeta电位的测定；步骤三、微藻表面自由能的计算；步骤四、微藻的浮选；步骤五、微藻浮选效率的计算；步骤六、获取浮选效率和微藻表面自由能的关系。本发明能够获取浮选效率和微藻表面自由能的关系，准确、可靠地预测微藻在不同表面自由能下的浮选效率，为微藻高效率浮选条件提供依据。

技术领域

本发明属于微藻浮选技术领域，尤其是涉及一种基于微藻表面特性的微藻浮选效率预测装置及方法。

背景技术

现如今经济飞速发展，能源需求不断增加，化石燃料将无法满足人类的正常需求，开发可持续生产的化石代替燃料成为未来能源发展的主导方向。能源微藻制取生物柴油，作为一种新兴的生物质产业，过去十年得到了广泛持续的关注，成为生物能源领域的研究热点。藻类作为一种重要的可再生资源，具有分布广、生物量大、光合效率高、环境适应能力强、生长周期短、油脂含量高和环境友好等突出特点。藻类尤其是微型藻类将会成为提供新能源和新资源的重要生物质。据研究，在微藻产业链中浮选环节所消耗的成本占整个生产成本的20％～30％，大规模低能耗高效经济连续浮选己成为微藻的工业应用的重要环节，因此研究和发展新型分离方法与技术，降低浮选成本与能耗，提高微藻产品品质以适应微藻产业化发展的要求压迫在眉捷。

最早报道于废水处理过程中活性污泥回收的溶解气浮法，后来经过不断发展，逐渐开始应用于微藻浮选过程。溶解气浮法是在一定的压力下让空气溶解在水中，然后在减压条件下析出溶解空气，形成微气泡。根据气泡析出时所处压力的不同可以分为真空气浮法和加压容气气浮法两种形式。应用于微藻浮选时，基本流程为:在一定压力下通入空气，并使之在水中呈饱和溶解状态，气泡黏附于藻团降低絮凝团整体密度，然后压力骤降，导致气体溶解度降低，水中溶解的空气从水体析出，形成直径0.01～0.1mm的微小气泡，密集度大且粒度均匀的气泡上浮，带动疏松的微藻絮凝团浮于水面便于收集。微藻与气泡的粘附能力，是决定微藻浮选效率的关键，而微藻的粘附能力是由微藻表面特性即微藻表面自由能决定的。对于亲水性的微藻，由于在气泡与水之间更容易与水相互粘附，因此，直接进行浮选效果是很差的，需要添加合适的浮选剂改变其表面自由能使其更容易与气泡粘附，才可以获得较高的浮选效率；对于疏水性不强的微藻，也需要添加适当的浮选剂增强其表面自由能。另外，微藻表面自由能还会受到所处生长环境的PH值影响。但是，目前对于微藻表面自由能和浮选剂的浮选效率之间的关系还没有相关研究，不能够获取浮选效率和微藻表面自由能的关系，从而不能准确、可靠地预测微藻在不同表面自由能下的浮选效率为微藻浮选条件提供依据。因此需要一种操作简便、实现方便且使用效果好的基于微藻表面特性的微藻浮选效率预测装置及方法，能够获取浮选效率和微藻表面自由能的关系，准确、可靠地预测微藻在不同表面自由能下的浮选效率，为微藻浮选工业中快速选择高效率浮选条件提供依据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于微藻表面特性的微藻浮选效率预测装置，其设计合理、操作简便且使用效果好，能够获取浮选效率和微藻表面自由能的关系，且准确、可靠地预测微藻在不同表面自由能下的浮选效率，为微藻浮选工业中快速选择高效率浮选条件提供依据。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于微藻表面特性的微藻浮选效率预测装置，其特征在于：包括控制器、接触角检测模块和对微藻Zeta电位进行检测的Zeta电位测量仪，以及与控制器相接的数据处理设备，所述控制器的输入端接有空气流量计、PH检测计和定时器，所述控制器的输出端接有搅拌模块、离心模块和显示器，所述接触角检测模块包括摄像机和与摄像机输出端相接的图像采集模块，所述图像采集模块与控制器相接。

上述的一种基于微藻表面特性的微藻浮选效率预测装置，其特征在于：还包括存储器和参数设置模块，所述存储器和参数设置模块均与控制器相接。