科研进展

过程工程所在微藻磁性采收方面取得进展

文章来源:发布时间:2014-04-02打印】【关闭

  生物柴油是一种具有较好发展前景的生物能源,微藻作为生物柴油的来源之一,由于其具有生长速度快,油脂含量高,不占用耕地等优势,被认为是当前替代化石燃料的最具潜力的生物柴油原料之一。现阶段,由于其较高的生产成本,微藻能源的大规模工业化生产仍受到较大限制,其中微藻细胞的采收是较为关键的流程之一,其成本可以占到微藻总生产成本的20%~30%。但是对于微藻采收过程,当前仍没有一种低能高效经济的方法。因此,寻求一种低成本高回收率的微藻采收方法,对于降低微藻的生产成本,提高微藻能源的竞争力具有重要意义。 

近日,过程工程所刘春朝研究员的研究团队在传统的阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)絮凝剂的基础上,利用磁性Fe3O4纳米颗粒,合成了一种新型的磁性絮凝剂,应用于微藻的采收过程中。实验结果表明,该磁性絮凝剂对于不同的微藻在较宽的pH范围内(pH 4-10)均有较好的采收效果,对于布朗葡萄藻和小球藻,用量分别在25 mg/L120 mg/L时,在任一pH下的采收率均在95%以上。分析表明絮凝剂与微藻细胞之间的静电吸附作用和CPAM的桥接作用是主要的分离机制。与传统的CPAM絮凝剂相比,该磁性絮凝剂具有用量少,分离过程快等优点,同时克服了传统絮凝剂易残留的缺点,有效避免了水体的二次污染。该方法为微藻高效经济的采收过程奠定了基础。

  上述相关研究得到了国家重点基础研究计划(973Nos.2011CB200905 2011CB200903),国家自然科学基金(No. 21106165)以及中国科学院外籍青年科学家计划(No. 2011Y1GA01)的资助,相关研究成果发表在学术期刊ACS Applied Materials & Interfaces (2014, 6 (1): 109115) 

                       (A) (B)

  磁性絮凝剂与微藻细胞吸附过程  (A:布朗葡萄藻;B:小球藻) 

(A)(B)

  磁性絮凝剂与CPAM絮凝剂分离过程对比 (A: 布朗葡萄藻CPAM絮凝后沉降30 minB:布朗葡萄藻磁性絮凝剂絮凝后磁铁吸附1 min) 

   (生物质工程创新团队  王仕楷)