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