微藻细胞的连续气浮法采收

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1、第!*卷第(期水生生物学报I?C+!*,K?+(!""&年)月0MT0.UNVWPXW1WYXM0;XKXM0;=-+,!""&微藻细胞的连续气浮法采收曾文炉%李宝华!蔡昭铃%丛威%欧阳藩%(%+中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室,北京%""",";!+北京华大基因研究中心,北京%""")&)摘要:以螺旋藻为模型藻,较为详细地研究了藻细胞的絮凝行为以及回流比、藻液浓度、溶气时间和溶气压力因素等对藻细胞连续气浮采收效率的影响。结果表明,调节-.值为%%—%!可使藻液产生良好的絮凝性能;增大回流比、提高溶气压力、延长溶气时间和接触停留时间,可有效地

2、提高气浮采收效率;藻液浓度较低时,气浮采收效率较高。所提出的连续气浮采收动力学模型可较好地拟合实验结果。关键词:气浮;螺旋藻;微藻;采收动力学中图分类号:/)’)+!文献标识码:0文章编号:%"""#&!"(*!""&)"(#"("*#""(微藻细胞生物量的采收方法有许多种。但由于的溶气水自塔底进入,同时藻液通过蠕动泵由塔中其生物量浓度通常较低,而且细胞密度与水体相当,部引入。富集得到的浓藻液由塔顶排入贮槽,而经传统的固液分离手段如离心、絮凝沉淀或过滤等,由采收后的稀藻液则自塔底流出。于效率低下和成本偏高等原因,不太适用于微藻领域[%]。气浮分离是一种人为

3、地向水体导入气泡,使其黏附于絮粒上形成“气泡—絮粒”聚集体以降低絮粒整体密度,并借气泡上升的浮力强行使絮粒体上浮,由此实现固液快速分离的新型固液分离技术。气浮法现已被广泛应用于发酵产品的浓缩、给水排水、废水处理、石油化工、食品工业等诸多领域,并取得良好效果[!—&],但鲜见有应用于微藻细胞采收的图%实验装置与流程报道。本文以螺旋藻为实验对象,较为详细地研究789:%;5<=64>85?@A8BB?CD=A48E@C?>4>8?FB=>G-4FA@C?HA849E46%+空气压缩机!+阀门&+安全阀’+压力表(+饱和溶气罐$+针形了操作条件对微藻细胞连续溶气

4、气浮采收的影响,阀*+底流液,+气浮塔)+蠕动泵%"+藻液贮槽%%+浓缩液出口并提出了相应的采收动力学模型,以期对工业实践%+08E5?6-E=BB?E!+I4CD=&+;4@>JD4CD=’+3E=BBGE=94G9=(+;4>GE4>?E提供有益的借鉴。$+K==AC=D4CD=*+;GLF4>4F>,+7C?>4>8?F5?CG6F)+3=E8B>4C>85-G6-%"+MGC>GE=E=B=ED?8E%%+7C?>4>=?G>C=>!材料与方法!"!藻种钝顶螺旋藻(!"#$%&#’("&()*’+#+)由烟台!"$仪器*((&#*(型蠕动泵(M?C

5、=#34E6=E仪器公大学生化工程研究所提供。司);NO;=E8=B*"""型分光光度计(P=5Q64F公司);!"#气浮装置实验装置(图%)主要由空压机、饱RM#&"!型数字式-.计(北京创业仪器厂);地球牌和溶气罐和气浮分离塔等组成。其中,由碳钢制成*,#%型磁力搅拌器(上海南汇电讯器材厂)。[’]为对的溶气罐有效容积约("1,操作压力为"+%—!"%藻液浓度测定以空白S4EE?GQ培养基"+$234。分离塔由有机玻璃制成,其内径和高度分照,在分光光度计上测定藻液在($"F6处的吸光度别为&+!56和("56。实验操作流程为:经空气饱和(,-($"),

6、依此反映藻液浓度。藻细胞质量浓度(干收稿日期:!""!#"$#"%;修订日期:!""&#"’#%(基金项目:国家自然科学基金资助项目(批准号:!)**$"’’)作者简介:曾文炉(%)$)—),男,江西省玉山县人;博士;主要从事生化工程方面的研究万方数据%’B水生生物学报?C卷重)(!"#$):根据细胞干重浓度与藻液!"%&’之间的分离后稀藻液的吸光度):标准曲线关系,由下式计算得到。!"78:!".;

7、340溶液调节其50值。之后加入一定量的絮凝剂(聚合氯化铝、硫酸铝和硫酸铝钾)。取此混合液%"!螺旋藻细胞的絮凝行为6’’!$,在磁力搅拌仪上先快速处理6’!78,再缓慢搅拌%!78。之后,将其倒入6%’!$量筒中静置絮如前所述,一定数量和大小的絮凝体的存在是凝。每隔6!78用注射器小心吸取下清液-!$,在分发生有效黏附进而实现细胞分离的前提。为此,就光光度计上测定其!"%&’。以下式计算絮凝率#螺旋藻液的絮凝特性进行了研究。(9)(!"%&’,’和!"%&’,$分别表示藻液在初始时间和不同=>1浓度下的絮凝结果如图?(3)所示。$时刻的吸光度):从中可以

8、看出,当浓度低于6’!"#@"时,即使在最适于>/-A发挥絮凝作用

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