一种利用斜生栅藻去除苦咸水中的盐并产油的方法与流程

本发明属于环境资源领域，具体涉及一种利用斜生栅藻去除苦咸水中的盐并产油的方法。

背景技术：

含盐水(包括海水和陆地含盐水)占到全球水资源总量的97.47％。因此，脱盐成为利用这些水资源从而解决水资源短缺的核心技术。常用的脱盐技术包括蒸馏法、膜法和电化学法三大类。

蒸馏法就是把苦咸水或海水加热使之沸腾蒸发,再把蒸汽冷凝成淡水的过程。蒸馏法是最早采用的苦咸水淡化法，如多效蒸发、多级闪蒸、压汽蒸馏、膜蒸馏等。电渗析法利用离子交换膜在电场作用下，分离盐水中的阴、阳离子，从而使淡水室中盐分浓度降低而得到淡水的一种膜分离技术。电渗析装置是利用离子在电场的作用下定向迁移，通过选择透过性的离子交换膜达到除盐目的。电渗析苦咸水淡化技术对水质要求较严格、需对原水进行预处理等缺点。因此，蒸馏法和电化学法能源消耗巨大因此难以推广使用。

膜法脱盐是目前较为流行且得到广泛使用的新型脱盐技术，但是该技术的初期投入巨大，且运营成本较高，这对于获得大量廉价淡水资源仍然是一个挑战。因此，还需要不断寻求或者研究成本低而高效的脱盐技术或者方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的第一目的在于提供一种利用斜生栅藻去除苦咸水中的盐并产油的方法，包括以下步骤：

(1)稀释苦咸水；

(2)在苦咸水中投加营养液；

(3)在上述营养液中接种斜生栅藻；

(4)培养上述藻液，分离藻水，获得含盐分较少的水和藻渣，藻渣提取获得脂肪用于生产生物柴油。

优选地，在本发明的利用斜生栅藻去除苦咸水中的盐并产油的方法中，所述步骤1)中所述苦咸水的浓度稀释到4.8gl^-1nacl。

优选地，在本发明的利用斜生栅藻去除苦咸水中的盐并产油的方法中，所述步骤2)中所述营养液的配方为nano3170mgl^-1,k2hpo430.5mgl^-1,mg2so4·o02o75mgl^-1,cacl2·c2o36mgl^-1,na2co320mgl^-1,fe(nh4)3c18h10o146mgl^-1,柠檬酸6mgl^-1,na2-edta1mgl^-1。

优选地，在本发明的利用斜生栅藻去除苦咸水中的盐并产油的方法中，所述步骤3)中所述斜生栅藻的接种浓度为5×10⁴cellsml^-1。

优选地，在本发明的利用斜生栅藻去除苦咸水中的盐并产油的方法中，所述步骤4)中所述藻液的培养条件为在25℃，50μmolphotonsm^-2s^-1的光强下培养16天。

优选地，在本发明的利用斜生栅藻去除苦咸水中的盐并产油的方法中，所述步骤4)中所述分离藻水的方法为离心法。

优选地，在本发明的利用斜生栅藻去除苦咸水中的盐并产油的方法中，所述步骤4)中所述生物柴油的提取方法为湿法提取。

优选地，本发明的利用斜生栅藻去除苦咸水中的盐并产油的方法，包括以下步骤：

(1)稀释苦咸水，使其盐浓度达到4.8gl^-1nacl；

(2)在苦咸水中投加营养液，其配方为：

nano3170mgl^-1,k2hpo430.5mgl^-1,mg2so4·o02o75mgl^-1,cacl2·c2o36mgl^-1,na2co320mgl^-1,fe(nh4)3c18h10o146mgl^-1,citricacid6mgl^-1,na2-edta1mgl^-1

(3)在上述营养液中接种斜生栅藻(fachb416)，接种藻密度为5×10⁴cellsml^-1；

(4)将上述藻液在25℃，50μmolphotonsm^-2s^-1的光强下培养16天，然后通过离心法实现藻水分离，获得含盐分较少的水和藻渣，藻渣通过湿法提取获得脂肪用于生产生物柴油。

本发明的另一目的在于提供上述方法获得的稀释苦咸水。

本发明的又一目的在于提供上述方法获得的方法获得的生物柴油。

本发明与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)、藻类生长利用太阳能进行光合作用，不用额外添加碳源，减少工艺方法原料投入成本；藻类生物质可用作原料生产生物柴油、多糖等副产品，降低脱盐成本；利用藻类脱盐工艺方法和装置简单，甚至可以直接利用塑料膜作为容器养藻。

2)、通过本发明的方法，能够有效脱除苦咸水中的盐分并生产生物柴油在降低脱盐成本的同时，能够解决苦咸水的利用以及能源紧缺的问题。此方法在经过稀释的苦咸水中添加营养盐并接种斜生栅藻进行培养从而脱除了苦咸水中的盐分；此方法初期投入成本低、操作简单、效果明显，可以有效去除苦咸水中的盐并生产柴油。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中的在不同盐浓度下斜生栅藻的脱盐量示意图；

图2为本发明的一个实施例中的在不同盐浓度下斜生栅藻的产油量示意图；

图3为本发明的一个实施例中在不同营养盐配比下斜生栅藻的脱盐量示意图；

图4为本发明的一个实施例中在不同营养盐配比下斜生栅藻的产油量示意图。

具体实施方式

本发明实施例中藻种为单细胞斜生栅藻(fachb416)，购自中国科学院武汉水生生物研究所淡水藻种库。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

1.藻种来源

本研究藻种为单细胞斜生栅藻(scenedesmusobliquusfachb416)，来自于中国科学院武汉水生生物研究所淡水藻种库。在实验开始前，藻种通过bg-11培养基培养超过3个月，用于纯化藻种。

bg-11培养基配方为:

nano3170mgl^-1,k2hpo430.5mgl^-1,mg2so4·7h2o75mgl^-1,cacl2·2h2o36mgl^-1,na2co320mgl^-1,fe(nh4)3c18h10o146mgl^-1,柠檬酸6mgl^-1,na2-edta1mgl^-1。

2.培养条件

250ml锥形瓶中加入120ml分别含有1.2，2.8，4.8，6.8，8.8gl^-1nacl培养液。121℃、1.2mpa灭菌30min，接种初始藻密度为5×10⁴cellsml^-1，所有锥形瓶放在恒温光照培养箱中，25℃，12h:12h光暗比，光照强度设置为50μmolphotonsm^-2s^-1，每天手动摇动2-3次避免藻体细胞黏在瓶壁上。

3.藻密度分析

血球计数联合紫外分光光度法。

4.藻液、藻渣收集

将藻液在高速离心机中以10000rpm离心6分钟，用循环水式真空泵将上清液过0.45μm滤膜抽滤，收集滤液。将离心后藻渣60℃烘干至恒重，收集藻渣，计算得到藻渣干重。

5.脱盐率和脱盐量的测定

测定未接种前培养基的tds，培养实验末期，随机抽取一个处理的的三瓶藻液，每瓶吸取20ml藻液，10000rpm离心6min，上清液过0.45μm滤膜，使用电导率仪(la-ec20，哈希，美国)测定滤液中的tds，通过计算得到脱盐量为如图1所示。

6.产脂量的分析

油脂提取：油脂提取采用甲醇-氯仿法。称取100mg干藻，记下重量ma。将干藻加入50ml离心管中，加入1:2氯仿-甲醇溶液12ml。将离心管25℃超声60min，10000rpm离心6min，过0.45μm滤膜后将滤液转移至新的离心管中，重复以上操作，将滤液与之前滤液合并。在合并后的滤液中加入16ml5％nacl充分混匀，分离下层溶液分离至圆底烧瓶中，进行旋转蒸发浓缩，将剩余溶液转移至事先称好的4ml玻璃瓶中，45℃氮吹仪吹至恒重，并称重，计算得出油脂产量如图2所示。

脂肪酸的甲酯化：向提油后的4ml玻璃小瓶先加入2ml14％的bf3甲醇溶液，盖上盖子，轻轻震荡，将溶液到入试管中，再加入2mlbf3甲醇溶液，重复上述操作。在试管上盖上4cm漏斗，充当简易回流装置，然后沸水浴15min，放凉后加入2ml正庚烷(色谱纯)和4ml饱和食盐水，震荡静置分层后用长胶头滴管取上层溶液。称量0.3g左右无水na2so4，倒入50ml烧杯中，将上层溶液中加入到该烧杯中，然后用带滤膜的注射器转移到2ml玻璃小瓶中。

脂肪酸成分分析：采用气相色谱(gc-2014c，岛津，日本)检测，检测器为fid，选用db-5(60m)毛细管柱。载气为n2，进样口和检测器温度分别为250和300℃，分流比为10。柱箱采用程序升温，初始温度100℃，保持5min，然后以10℃min^-1的升温速率升到250℃并保持12min，进样量1μl。

结果见下表1：

表1在不同盐浓度下斜生栅藻产油脂的脂肪酸组分

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

实施例2

1.藻种来源

本研究藻种为单细胞斜生栅藻(scenedesmusobliquusfachb416)，来自于中国科学院武汉水生生物研究所淡水藻种库。在实验开始前，藻种通过bg-11培养基培养超过3个月，用于纯化藻种。

bg-11培养基配方为:

nano3170mgl^-1,k2hpo430.5mgl^-1,mg2so4·7h2o75mgl^-1,cacl2·2h2o36mgl^-1,na2co320mgl^-1,fe(nh4)3c18h10o146mgl^-1,柠檬酸6mgl^-1,na2-edta1mgl^-1。

2.培养条件

250ml锥形瓶中加入120ml含有4.8gl^-1naclbg11改良培养液。培养液中n，p浓度如表2所示。121℃、1.2mpa灭菌30min，接种初始藻密度为5×10⁴cellsml^-1，所有锥形瓶放在恒温光照培养箱中，25℃，12h:12h光暗比，光照强度设置为50μmolphotonsm^-2s^-1，每天手动摇动2-3次避免藻体细胞黏在瓶壁上。

表2不同处理营养盐添加浓度

3.藻密度分析

血球计数联合紫外分光光度法。

4.藻液、藻渣收集

将藻液在高速离心机中以10000rpm离心6分钟，用循环水式真空泵将上清液过0.45μm滤膜抽滤，收集滤液。将离心后藻渣60℃烘干至恒重，收集藻渣，计算得到藻渣干重。

5.脱盐率和脱盐量的测定

测定未接种前培养基的tds，培养实验末期，随机抽取一个处理的的三瓶藻液，每瓶吸取20ml藻液，10000rpm离心6min，上清液过0.45μm滤膜，使用电导率仪(la-ec20，哈希，美国)测定滤液中的tds，通过计算得到脱盐量为如图3所示。

6.产脂量的分析

油脂提取：油脂提取采用甲醇-氯仿法。称取100mg干藻，记下重量ma。将干藻加入50ml离心管中，加入1:2氯仿-甲醇溶液12ml。将离心管25℃超声60min，10000rpm离心6min，过0.45μm滤膜后将滤液转移至新的离心管中，重复以上操作，将滤液与之前滤液合并。在合并后的滤液中加入16ml5％nacl充分混匀，分离下层溶液分离至圆底烧瓶中，进行旋转蒸发浓缩，将剩余溶液转移至事先称好的4ml玻璃瓶中，45℃氮吹仪吹至恒重，并称重，计算得出油脂产量如图4所示。

脂肪酸的甲酯化：向提油后的4ml玻璃小瓶先加入2ml14％的bf3甲醇溶液，盖上盖子，轻轻震荡，将溶液到入试管中，再加入2mlbf3甲醇溶液，重复上述操作。在试管上盖上4cm漏斗，充当简易回流装置，然后沸水浴15min，放凉后加入2ml正庚烷(色谱纯)和4ml饱和食盐水，震荡静置分层后用长胶头滴管取上层溶液。称量0.3g左右无水na2so4，倒入50ml烧杯中，将上层溶液中加入到该烧杯中，然后用带滤膜的注射器转移到2ml玻璃小瓶中。

脂肪酸成分分析：采用气相色谱(gc-2014c，岛津，日本)检测，检测器为fid，选用db-5(60m)毛细管柱。载气为n2，进样口和检测器温度分别为250和300℃，分流比为10。柱箱采用程序升温，初始温度100℃，保持5min，然后以10℃min^-1的升温速率升到250℃并保持12min，进样量1μl。

结果见下表3：

表3不同营养盐配比下斜生栅藻产油脂的脂肪酸组分