利用從楊木apmp製漿廢水中提取的化感物質抑制蛋白核小球藻方法
2023-04-29 13:56:51
利用從楊木apmp製漿廢水中提取的化感物質抑制蛋白核小球藻方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用從楊木APMP製漿廢水中提取的化感物質對蛋白核小球藻的抑制方法，採用不同極性的有機溶劑抽提方法從APMP製漿廢水中提取化感物質，抽提時有機溶劑和廢水按照1:1—10比例在pH2-9條件下分別抽提1-3次，抽提後有機相混合，減壓濃縮，揮發機溶劑，得到楊木APMP製漿廢水化感物質；稀釋後進行抑藻應用。本發明的化感物質在大規模應用時，在楊木APMP製漿廢水化感物質中加入適量水，經高速剪切乳化後直接加入到生長有蛋白核小球藻的水體中，添加量在1.0-10μg/ml，對蛋白核小球藻抑藻率為30％-85％。
【專利說明】利用從楊木APMP製漿廢水中提取的化感物質抑制蛋白核小球藻方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及利用此類化感物質對蛋白核小球藻的抑制方法，尤其是一種利用從楊木APMP製漿廢水中提取的化感物質抑制蛋白核小球藻方法。
【背景技術】
[0002]化感作用是指一種植物或微生物通過向環境中釋放化學物質影響其他生物生長的現象，釋放的化學物質稱為化感物質，是一種小分子量的次生代謝產物，通常在自然條件下易降解，在生態系統中不會積累，生態安全性較好。利用高等植物的化感效應進行抑藻滅藻是目前最為理想的除藻方法。
[0003]水華是淡水水體中藻類大量繁殖的一種自然生態現象，是水體富營養化的一種特徵，主要由於生活、工農業生產中含有大量氮、磷、鉀的廢汙水進入水體後，導致水體富營養化，藍藻(嚴格意義上應稱為藍細菌)、綠藻、硅藻等藻類大量繁殖，成為水體中的優勢種群，使水體呈現藍色或綠色的一種現象。這種現象不僅影響了水體的景觀，還對人類及其它動植物的健康產生了不良影響，許多國家都有關於由此引發的人類和動物疾病甚至死亡的報導。在越來越重視生態健康的當今社會，對於富營養化水體的治理已吸引了大量研究者的關注，尤其是對於資源緊缺的淡水資源，水華即淡水水體的富營養化已然成了一個急需解決的世界性問題，而對於水華的治理最主要的就是對藻類的治理，目前常用的藻類的治理方法可歸結為三種:物理法，化學法，生物技術法。物理方法主要包括機械除藻，紫外線滅藻等，這些方法見效快，但費用高，操作性差，不適應於大型水域；化學法主要是通過向水中投加化學藥劑來滅藻或控制其生長，這種方法是目前國內外使用最成熟的滅藻方法，但是造成的二次汙染卻不容忽視，長期使用將對生態系統帶來嚴重危害；生物技術法是利用微生物或水生植物等來抑藻，多用於預防，見效較慢，且其長期影響充滿未知性。還有就是利用植物的化感效應來抑藻滅藻，現在的應用主要是通過植物本身來提取化感物質，應用於富營養化水體，此種方法相對於前三種常用方法來說具有非常多的優勢。利用大麥秸杆直接投放到水體中來抑藻就是現在最為成功的化感抑藻的應用實例。
[0004]對於提取陸生植物化感物質的研究主要集中於草本植物和木本植物，大型木本植物在化感抑藻方面的應用也被很多學者所關注。柳樹、柳樹葉、榕樹、廣玉蘭、龍爪槐等樹種採用浸提方式提取浸提液，並應用於藻類化感抑制研究，取得了顯著的作用效果。採用桉木粉、杉木粉、鋸末等為原料，採用直接投放或浸提提取植物精油再進行應用等都取得了很好的抑藻效果。
[0005]目前得到的陸生植物化感物質的類型主要為長鏈脂肪酸、簡單酚酸、酯、酮、萜類化合物、硫化物、萘胺類、簡單不飽和內酯、苯甲酸及其衍生物等，其中以長鏈脂肪酸、簡單酚酸、萜類化合物較為常見。
[0006]上述大型木本植物在抑藻方面的應用雖取得了很好的應用效果，但存在很多問題，限制了高等植物化感抑藻的推廣和應用。綜上所述，主要存在以下問題:採用木粉、鋸末等直接進行抑藻，雖然簡單、操作方法，但鋸末等本身會對水體感官造成很大影響，再加上這些物質降解緩慢，用於景觀水體還存在堵塞泵體、限制噴泉使用等問題；採用精油提取方式再進行應用，雖然解決了上述問題，但化感物質既精油類物質提取成本較高，大量提取後固體剩餘物處置問題也十分嚴重。這些問題一直限制著高等植物化感物質在抑藻方面的大量應用。
[0007]鹼性過氧化氫機械法(APMP)製漿是一種新的高得率製漿工藝，是近20年以來發展最快的清潔製漿工藝，APMP製漿工藝在製漿過程不使用Na2S03，沒有H2S氣體產生，對環境汙染負荷小，廢水產生的汙染量大大降低，尤其廢水量少，因此在製漿造紙行業得到了越來越廣泛的應用。APMP製漿每噸漿廢水產量一般為10-30噸不等，廢水中汙染物主要成分是木素及其降解產物、多糖類和有機酸等，其中木素及其降解產物佔COD的30 %?40 %，有機酸佔約35%?40%，多糖類佔10%?25%。這些物質與目前已知陸生植物化感抑藻作用的有效成分有極大的相似性，尤其是有機酸類，具有大型木本植物化感物質的結構特徵，對於藻類生長同樣具有化感抑制作用。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在於提供一種利用從楊木APMP製漿廢水中提取的化感物質抑制蛋白核小球藻方法，經抽提後的廢水不僅COD汙染負荷可以得到有效降低，生化處理效率還得到了很大的提高，是一個一舉多得的新工藝和新方法。
[0009]本發明實現目的的技術方案如下:
[0010]一種利用從楊木APMP製漿廢水中提取的化感物質抑制蛋白核小球藻方法，其特徵在於:步驟如下
[0011]⑴製漿廢水採用不同極性的有機溶劑在pH = 2-3和pH = 8-10條件下抽提進行抽提，抽提後有機相混合，減壓濃縮，得到的濃縮物即為化感物質有機溶劑溶解液；
[0012]⑵將化感物質有機溶劑溶解液在通氮保護情況下，揮發1-6小時，得到楊木APMP製漿廢水化感物質；
[0013]⑶採用溶劑將得到楊木APMP製漿廢水化感物質進行溶解稀釋，去除有機溶劑後加入到接種後的蛋白核小球藻培養液中，進行抑制蛋白核小球藻。
[0014]而且，所述步驟⑴抽提採用四氯化碳、石油醚、甲基叔丁基醚、二氯化碳、乙酸乙酯、丙酮6種有機溶劑中的一種或兩種以上混合進行抽提。
[0015]而且，所述步驟⑴的具體過程為:採用有機溶劑和廢水按照1:1一 10比例在pH =2和pH = 9條件下抽提2-3次，抽提後有機相混合，減壓濃縮至總有機相的1_3%，得到的濃縮物即為化感物質有機溶劑溶解液。
[0016]而且，所述抑制蛋白核小球藻的化感物質添加濃度控制在2.5-100 μ g/mL.
[0017]而且，所述APMP製漿廢水是指採用楊木原料經預浸潰、擠壓、磨漿等產生綜合廢水，或預浸潰廢水，或從APMP製漿車間外排至處理廠的製漿廢水。
[0018]而且，所述步驟⑶的有機溶劑經半透膜的方式去除。
[0019]本發明取得的優點和有益效果是:
[0020]1、本發明根據APMP製漿工藝中的預浸潰處理與植物原料水抽提方法相似的原理，從APMP製漿廢水中用有機溶劑抽提化感物質，不僅解決了化感物質來源問題，同時還不存在固體廢渣處理等問題，經抽提後的廢水不僅COD汙染負荷可以得到有效降低，生化處理效率還得到了很大的提高，是一個一舉多得的新工藝和新方法。
[0021]2、本發明製備的化感物質的抑藻率50% -95%，大規模應用時，在楊木APMP製漿廢水化感物質中加入適量水，經高速剪切乳化後直接加入到生長有蛋白核小球藻的水體中，添加量在1.0-10 μ g/ml，對蛋白核小球藻抑藻率為30% -85%。
【具體實施方式】
[0022]下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。
[0023]本發明使用的蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)FACHB-29,有中國科學院水生生物研究所提供。本發明所用的APMP製漿廢水是指採用楊木(含速生楊)原料，經預浸潰、擠壓、磨漿等產生綜合廢水，也可用預浸潰廢水，也指從APMP製漿車間外排至處理廠的製漿廢水。
[0024]本發明的種利用從楊木APMP製漿廢水提取的化感物質對蛋白核小球藻的抑制方法，步驟如下:
[0025]⑴製漿廢水採用不同極性的有機溶劑進行抽提，提取得到廢水中的化感物質，抽提採用四氯化碳(CCl4)、石油醚、甲基叔丁基醚(MTBE)、二氯化碳(CH2Cl2)、乙酸乙酯、丙酮6種有機溶劑中的一種或兩種以上混合進行抽提。
[0026]⑵為了保證抽提的充分性，有機溶劑和廢水按照1:1 一 10比例在pH2-9條件下抽提2-3次，抽提後有機相混合，在一定真空度、25-60°C條件下濃縮至總有機相的1-3%，並回收有機溶劑(可循環使用)，得到的濃縮物即為化感物質有機溶劑溶解液。
[0027]⑶將化感物質有機溶劑溶解液在通氮保護情況下，在25-60°C溫度下進一步使有機溶劑揮發1-6小時，得到楊木APMP製漿廢水化感物質。
[0028]⑷採用合適的溶劑將得到楊木APMP製漿廢水化感物質進行溶解稀釋，取合適的量經半透膜去除有機溶劑後加入到接種後的蛋白核小球藻培養液中，添加濃度控制在
2.5-100 μ g/ml，進行抑制蛋白核小球藻應用。
[0029]抑藻實驗:抑藻率50% -95%。大規模應用時在化感物質中加入適量水，經高速剪切乳化後直接加入到生長有蛋白核小球藻的水體中，添加量在1.0-lOug/ml，對蛋白核小球藻抑藻率為30% -85%。
[0030]實施例1:
[0031]本實施例所應用的廢水為楊木(含速生楊)APMP製漿綜合廢水，含預浸潰、擠壓、磨漿所產生的綜合廢水，方步的步驟為:
[0032]⑴製漿廢水採用不同極性的有機溶劑進行抽提，提取得到廢水中的化感物質，抽提採用以下CCl4、石油醚、MTBE、CH2Cl2、乙酸乙酯、丙酮6種有機溶劑中的一種或兩種以上混合進行抽提，優先採用石油醚或MTBE進行抽提。
[0033]⑵抽提中有機溶劑和廢水按照1:2的比例在pH3和pH9條件下分別抽提各一次，抽提後有機相混合，採用MTBE抽提時有機相在-0.3大氣壓真空度、45°C下濃縮至總有機相的2%;採用石油醚抽提時，在-0.3大氣壓真空度、60°C下濃縮至總有機相的2%;並回收有機溶劑(可循環使用)。得到的濃縮物即為化感物質有機溶劑溶解液。
[0034]⑶將化感物質有機溶劑溶解液在通氮保護情況下，在55°C溫度下對甲基叔丁基醚抽出的化感物質有機溶劑溶解液進行有機溶劑揮發2小時，得到楊木APMP製漿廢水化感物質；在70°C溫度下對石油醚抽出的化感物質有機溶劑溶解液進行有機溶劑揮發6小時，得到楊木APMP製漿廢水化感物質。
[0035]⑷採用丙酮溶劑將得到的楊木APMP製漿廢水化感物質進行溶解稀釋，取合適的量經半透膜去除有機溶劑後加入到接種後的蛋白核小球藻培養液中，添加濃度控制在
2.5-100 μ g/ml，進行抑制蛋白核小球藻應用。
[0036]抑藻率50%-95%。大規模應用時在化感物質中加入適量水，經高速剪切乳化後直接加入到生長有蛋白核小球藻的水體中，添加量在1.0-10 μ g/ml，對蛋白核小球藻抑藻率為 30% -85%。
[0037]實施例2:
[0038]本實施例所應用的廢水為楊木(含速生楊)APMP製漿廢水為預浸潰廢水，方步的步驟為:
[0039]⑴製漿廢水採用不同極性的有機溶劑進行抽提，提取得到廢水中的化感物質，抽提採用以下CCl4、石油醚、MTBE、CH2Cl2、乙酸乙酯、丙酮6種有機溶劑中的一種或兩種以上混合進行抽提，優先採用乙酸乙酯進行抽提。
[0040]⑵抽提中有機溶劑和廢水按照1:5的比例在pH2和pH8條件下分別抽提各一次，抽提後有機相混合，採用有機相在-0.3大氣壓真空度、55°C條件下濃縮至總有機相的1.5% ;並回收有機溶劑(可循環使用)。得到的濃縮物即為化感物質有機溶劑溶解液。
[0041]⑶將化感物質有機溶劑溶解液在通氮保護情況下，在78°C溫度下對化感物質有機溶劑溶解液進行有機溶劑揮發4小時，得到楊木APMP製漿廢水化感物質。
[0042]⑷採用丙酮溶劑將得到楊木APMP製漿廢水化感物質進行溶解稀釋，取合適的量經半透膜去除有機溶劑後加入到接種後的蛋白核小球藻培養液中，添加濃度控制在
2.5-100 μ g/ml，進行抑制蛋白核小球藻應用。
[0043]抑藻率50%-95%。大規模應用時在化感物質中加入適量水，經高速剪切乳化後直接加入到生長有蛋白核小球藻的水體中，添加量在1.0-10 μ g/ml，對蛋白核小球藻抑藻率為 30% -85%。
【權利要求】
1.一種利用從楊木APMP製漿廢水中提取的化感物質抑制蛋白核小球藻方法，其特徵在於:步驟如下 ⑴製漿廢水採用不同極性的有機溶劑在PH = 2-3和pH = 8-10條件下抽提進行抽提，抽提後有機相混合，減壓濃縮，得到的濃縮物即為化感物質有機溶劑溶解液； ⑵將化感物質有機溶劑溶解液在通氮保護情況下，揮發1-6小時，得到楊木APMP製漿廢水化感物質； ⑶採用溶劑將得到楊木APMP製漿廢水化感物質進行溶解稀釋，去除有機溶劑後加入到接種後的蛋白核小球藻培養液中，進行抑制蛋白核小球藻。
2.根據權利要求1所述的利用從楊木APMP製漿廢水中提取的化感物質抑制蛋白核小球藻方法，其特徵在於:所述步驟⑴抽提採用四氯化碳、石油醚、甲基叔丁基醚、二氯化碳、乙酸乙酯、丙酮6種有機溶劑中的一種或兩種以上混合進行抽提。
3.根據權利要求1所述的利用從楊木APMP製漿廢水中提取的化感物質抑制蛋白核小球藻方法，其特徵在於:所述步驟⑴的具體過程為:採用有機溶劑和廢水按照1:1一 10比例在pH = 2和pH = 9條件下抽提2-3次，抽提後有機相混合，減壓濃縮至總有機相的1_3%，得到的濃縮物即為化感物質有機溶劑溶解液。
4.根據權利要求1所述的利用從楊木APMP製漿廢水中提取的化感物質抑制蛋白核小球藻方法，其特徵在於:所述抑制蛋白核小球藻的化感物質添加濃度控制在2.5-100 yg/ml ο
5.根據權利要求1所述的利用從楊木APMP製漿廢水中提取的化感物質抑制蛋白核小球藻方法，其特徵在於:所述APMP製漿廢水是指採用楊木原料經預浸潰、擠壓、磨漿等產生綜合廢水，或預浸潰廢水，或從APMP製漿車間外排至處理廠的製漿廢水。
6.根據權利要求1所述的利用從楊木APMP製漿廢水中提取的化感物質抑制蛋白核小球藻方法，其特徵在於:所述步驟⑶的有機溶劑經半透膜的方式去除。
【文檔編號】C02F1/26GK104355349SQ201410570721
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】劉廷志, 李麗娟, 周盼麗, 亓暉 申請人:天津科技大學