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杜氏盐藻(Punaliella Salina)是一种高度耐盐的单细胞绿藻,在食品、医药保健、化工和养殖业中具有很高的经济价值。本文针对盐藻传统的采收方法的不足之处,根据细胞在培养过程中表现的疏水性能,提出将疏水吸附与磁絮凝、磁分离结合起来进行盐藻细胞分离采收的新方法。对盐藻表面的疏水特性、疏水性的磁性微球的制备、磁性微球与盐藻细胞间的吸附过程等进行了研究。主要研究内容和结果如下:
1.环境因子对盐藻细胞疏水性的影响
系统研究了盐藻生长过程中细胞表面疏水性的变化,以及NaCl浓度、pH、光照、Fe<3+>浓度等环境因子的影响规律。结果发现,在对数生长期末期或稳定期,盐藻细胞疏水性较强;NaCl浓度和pH对盐藻细胞疏水性影响较大,随着盐浓度的上升,疏水性显著增强,当盐度为16%时疏水值可达50%,此时进一步增加盐度,对疏水性的影响不太显著;在pH5以下不具有疏水性,在pH5以上,其疏水值随pH的增加而上升。
2.疏水性磁性微球的制备
研究以Fe<,3>O<,4>微粒、苯乙烯、二乙烯基苯为原料,偶氮二异丁腈为引发剂通过微悬浮聚合法合成疏水性的磁性微球。试验发现搅拌速度对微球的合成影响较大,初始速度为500r/min,并逐渐增大速度至1000r/min时可以得到形态较好的磁性微球。对磁性微球进行了粒度分析、红外表征和磁响应性测定。结果表明磁性微球的表面包覆有苯乙烯—二乙烯基苯的聚合物,微球大小在100μm左右,粒径分布均匀,磁响应性能良好。
3.外加磁场下磁性微球对盐藻的吸附规律
系统研究了在外加磁场条件下,磁性微球与盐藻细胞间的疏水吸附与磁絮凝协同分离盐藻细胞过程,探讨了pH、NaGl浓度、温度、磁性微球的添加量和作用时间等因素对分离效率的影响。结果表明,吸附效率随着pH值的升高而升高;当盐浓度低于18%时,提高NaCl浓度,吸附效率增加,当盐浓度高于18%时,进一步增大盐浓度对吸附效率的影响不大。通过正交试验发现,影响磁性微球吸附分离盐藻效能的因素依次是pH>NaGl浓度>温度,最佳条件为pH 11, NaGl浓度为18%,温度30℃。
对吸附在磁性微球上的盐藻细胞的解析过程进行了探讨,发现pH、NaCl浓度和机械搅拌速度都有影响。
4.磁性微球对盐藻细胞吸附的机制
对磁性微藻与盐藻细胞间的疏水吸附动力学研究表明,它们之间的吸附呈现出典型的一级吸附动力学模式,表明其吸附主要为物理吸附。