本發(fā)明涉及環(huán)保技術領域，具體地說是一種含油脂海藻基凈水材料的制備方法。

背景技術：

我國海藻生物質資源十分豐富，海藻產量居世界第一位。海藻生物質相較于陸地生物質有優(yōu)勢。海藻生長在海里，不占用土地資源，生長速度快，生長過程捕獲大量二氧化碳，并吸收去除大量氮磷。因此，如能將我國近海海藻生物質加以充分利用，具有重要的現實意義。

目前海藻生物質的主要利用方式包括開發(fā)生物質能源與提煉海藻產物等。海藻所含油脂不但可作為重要營養(yǎng)保健品，而且還可作為生物柴油的重要油料來源。由于油脂都包裹在海藻細胞內，目前海藻油脂的提取一直是海藻生物質能源利用的難點。根據估算藻類生產生物柴油過程中，藻類生物質的采收、干燥和油脂提取約占生物柴油生產成本的50％，并且高油脂產量依賴于苛刻的藻類培養(yǎng)條件，這些均嚴重限制了藻類油脂利用產業(yè)的發(fā)展。因此，創(chuàng)建藻類油脂利用新技術，將這類含油脂的海藻生物質直接加以利用，降低藻類油脂開發(fā)利用成本，削減藻類培養(yǎng)成本，具有重要的現實意義。

經過對現有技術文獻的檢索發(fā)現，關于藻類油脂利用方面，集中在如何有效提取海藻油脂方面。到目前為止，尚未見不以提取藻類油脂為目的，直接應用含油脂海藻制備含油脂凈水材料的報道。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種應用海藻生物質制備含油脂海藻基凈水材料的方法。

為實現上述目的，本發(fā)明采用技術方案為：

一種含油脂海藻基凈水材料的制備方法，

1)將產油脂海藻按照0.1-0.2g L^-1的接種量加入到海水培養(yǎng)基中，于10-20℃、光暗比為12h:12h的培養(yǎng)條件下，培養(yǎng)至產油脂海藻進入對數生長期末期，待用；

2)向上述產油脂海藻培養(yǎng)體系加入與培養(yǎng)體系等體積的貧營養(yǎng)脅迫海水培養(yǎng)基，而后再于10-20℃，光暗比為12h:12h的條件下，進行貧營養(yǎng)脅迫培養(yǎng)刺激能源藻產油，至藻類油脂含量>10％，待用；

3)向上述獲得的油脂含量>10％的藻類中按15mg L^-1的添加量加入聚合氯化鋁和納米四氧化三鐵混合物(質量比4:1)，攪拌混凝沉淀收集海藻生物質，將收集的含油脂海藻投入蒸汽爆破裝置，進行蒸汽爆破破壁處理；

4)收集上述破壁后的含油脂海藻加入至殼聚糖-聚乙二醇1000稀酸水溶液中，攪拌混勻，而后收集固體，干燥，制得含油脂海藻基凈水材料；其中，破壁后的含油脂海藻與稀酸水溶液中的殼聚糖之間的質量比為1:30-60。

所述產油脂海藻指海水中生長繁殖的能夠產生油脂的海藻；如綠藻、硅藻、金藻、小球藻及柵藻等。

所述海水培養(yǎng)基為氮含量大于40mg L^-1，磷含量大于3mg L^-1的海水。如海水養(yǎng)殖廢水、人工配制的富含氮磷的海水等；

所述貧營養(yǎng)脅迫海水培養(yǎng)基為氮含量小于20mg L^-1，磷含量小于1mg L^-1的海水。如的海水養(yǎng)殖外排尾水、近岸海水等。

所述蒸汽爆破破壁處理是將收集的含油脂海藻投入蒸汽爆破裝置，并通入飽和蒸汽，于105-150℃維持5-15min，急速釋放壓力對海藻進行破壁。

所述步驟4)中殼聚糖-聚乙二醇1000稀酸水溶液中殼聚糖濃度為1-10wt％，殼聚糖與聚乙二醇1000的質量比為4:1；其中，稀酸為濃度為1-2％的鹽酸或醋酸；殼聚糖的脫乙酰度>50％。

一種制備獲得的含油脂海藻基凈水材料的應用，所述含油脂海藻基吸附材料在去除有機污染物和重金屬多種污染物中用于水質凈化中的應用。

原理：本發(fā)明通過利用富含氮磷的海水培養(yǎng)產油脂能源海藻收獲含油脂的海藻生物質后，通過后續(xù)的蒸汽爆破進行細胞壁破壞處理以利于親脂性污染物向藻類油脂粒吸溶富集，同時在藻類生物質表面包裹殼聚糖薄膜防止油脂粒溢出，最終制備出含油脂海藻基凈水材料，將其用于水質凈化，去除有機污染物和重金屬等多種污染物。

本發(fā)明所具有的優(yōu)點：

1)本發(fā)明的方法是破除了以往藻類油脂利用必須提取后方可利用的局限性，有效克服海藻油脂高值化利用所面臨的多種技術難題，先期投資基建費用低廉、能夠快速構建反應器，使得海藻生物質能夠高值化利用。

2)利用本發(fā)明方法所得含油脂海藻基凈水材料性質穩(wěn)定，去除水中多種有機無機污染物性能優(yōu)異，屬于多用途的環(huán)境友好性材料。

3)本發(fā)明制備可直接應用海藻鮮樣為反應物料，去除了以往海藻生物質反應處理前需要預先烘干脫水的步驟，同時蒸汽爆破破壁反應體系溫度低于150℃，屬于低溫蒸汽爆破反應，反應時間少于15分鐘，從而大大減少了能耗，同時保證了制備含油脂海藻基凈水材料的可操作性和安全性。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明進一步說明，然而本發(fā)明并不局限于以下實施例。

本發(fā)明于富含氮磷的海水中接種0.1-0.2g L^-1的產油脂海藻，培養(yǎng)6-10天，待產油脂海藻進入對數生長期末期，進行貧營養(yǎng)培養(yǎng)誘導產油2-3天，海藻油脂含量>10％，然后收獲含油脂的海藻生物質，通過后續(xù)的蒸汽爆破進行海藻細胞壁破壞處理，收集經過破壁處理的含油脂海藻，加入到殼聚糖-聚乙二醇1000水溶液中，殼聚糖與海藻生物質質量比控制在30-60:1，攪拌混合5-30分鐘后收集固體，干燥后海藻生物質表面包裹透水性殼聚糖薄膜以防止油脂粒溢出，從而制得能夠去除多種有機或無機污染物的含油脂海藻基凈水材料。

實施例1

將購買的產油脂金藻按照0.1g L^-1接種量加入到海水養(yǎng)殖廢水(TN＝40mg L^-1，TP＝3mg L^-1)中，設定光暗比為12h:12h，10℃溫度下啟動培養(yǎng)，反應10天后，加入等體積的海水養(yǎng)殖排放尾水(TN＝14mg L^-1，TP＝0.4mg L^-1)，培養(yǎng)3天，使海藻油脂含量達到10％，而后按照15mg L^-1添加量再加入的聚合氯化鋁和納米四氧化三鐵混合物(聚合氯化鋁和納米四氧化三鐵質量比4:1)，攪拌混凝沉淀收集海藻生物質。將收集的海藻生物質放入蒸汽爆破反應裝置內，在105℃下保溫15min，急速釋放壓力進行蒸汽爆破破壁處理。蒸汽爆破破壁處理后，收集海藻生物質，加入到含有殼聚糖(1％)和聚乙二醇1000(0.25％)的稀酸(1％醋酸)水溶液(其中，稀酸為濃度是1％的醋酸，稀酸水溶液中含1wt％的殼聚糖和0.25wt％的乙二醇1000)中，稀酸水溶液中的殼聚糖與上述破壁海藻泥質量比在30:1，攪拌混合5min后收集改性后的藻類生物質，干燥，制得含油脂海藻基凈水材料。

將所制備復合材料按照3％(質量比)的比例加入含有酚類內分泌干擾物的廢水(壬基酚200μg/L,辛基酚50μg/L，雙酚A 100μg/L，鋅3mg/L)中，污染物的去除率超過90％。

實施例2

于某海水養(yǎng)殖基地采集蝦池養(yǎng)殖廢水(TN＝80mg L^-1，TP＝15mg L^-1)，將本實驗室篩選獲得產油脂綠藻LZ-1按照0.2g L^-1接種量加入到蝦池養(yǎng)殖廢水中，設定光暗比為12h:12h，15℃溫度下啟動培養(yǎng)，培養(yǎng)8d后加入等體積的海水養(yǎng)殖排放尾水(TN＝18mg L^-1，TP＝0.8mg L^-1)，繼續(xù)培養(yǎng)3天后生成含油脂海藻生物質，海藻油脂含量為30％，按照15mg L^-1添加量加入的聚合氯化鋁和納米四氧化三鐵混合物(質量比4:1)，攪拌混凝沉淀收集海藻生物質。收集海藻生物質直接放入蒸汽爆破反應裝置，120℃下保持10min，急速釋放壓力進行蒸汽爆破破壁處理。蒸汽爆破破壁處理后，收集海藻生物質，加入到含有殼聚糖(4％)與聚乙二醇1000(1％)的稀酸(1％鹽酸)水溶液中，稀酸水溶液中的殼聚糖與上述破壁海藻泥質量比在40:1，攪拌混合15min后收集改性后的藻類生物質，干燥，制得含油脂海藻基凈水材料。將所制備復合材料按照2％(質量比)的比例加入含有臭味物質的廢水(土臭素300ng/L，2-甲基異莰醇100ng/L)中，臭味物質的去除率超過98％。

實施例3

將購買獲得的產油脂硅藻按照0.2g L^-1接種量加入到配制的富氮磷人工海水培養(yǎng)基(取自近岸海域的海水中添加氮素60mg L^-1和磷素8mg L^-1)中，設定光暗比為12h:12h，20℃溫度下啟動培養(yǎng)，培養(yǎng)6d后加入等體積的未額外添加氮磷的近岸海水，繼續(xù)培養(yǎng)3天后海藻油脂含量為50％，按照15mg L^-1添加量加入的聚合氯化鋁和納米四氧化三鐵混合物(質量比4:1)，攪拌混凝沉淀收集海藻生物質。將該混合物直接放入蒸汽爆破反應裝置，溫度在150℃保持5min，急速釋放壓力進行蒸汽爆破破壁處理。蒸汽爆破破壁處理后，收集海藻生物質，加入到含有殼聚糖(10％)與聚乙二醇1000(2.5％)的稀酸(2％醋酸)水溶液中，稀酸水溶液中的殼聚糖與上述破壁海藻泥質量比在60:1，攪拌混合30min后收集改性后的藻類生物質，干燥，制得含油脂海藻基凈水材料。將所制備復合材料按照1％(質量比)的比例加入含有重金屬的廢水(銅4mg/L,鎘0.3mg/L，鉛1mg/L，鋅2mg/L)中，重金屬的去除率超過95％。