申請日2014.10.23
公開(公告)日2015.02.18
IPC分類號C02F1/50; C02F1/26
摘要
本發(fā)明涉及一種利用從楊木APMP制漿廢水中提取的化感物質(zhì)對蛋白核小球藻的抑制方法，采用不同極性的有機溶劑抽提方法從APMP制漿廢水中提取化感物質(zhì)，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，抽提后有機相混合，減壓濃縮，揮發(fā)機溶劑，得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì);稀釋后進行抑藻應(yīng)用。本發(fā)明的化感物質(zhì)在大規(guī)模應(yīng)用時，在楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)中加入適量水，經(jīng)高速剪切乳化后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%。
權(quán)利要求書
1.一種利用從楊木APMP制漿廢水中提取的化感物質(zhì)抑制蛋白核小球藻方 法，其特征在于：步驟如下
⑴制漿廢水采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，抽提后有機相混合，減壓濃縮，得到的濃縮物即為化感物質(zhì)有機溶劑溶解 液;
⑵將化感物質(zhì)有機溶劑溶解液在通氮保護情況下，揮發(fā)1-6小時，得到楊木 APMP制漿廢水化感物質(zhì);
⑶采用溶劑將得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)進行溶解稀釋，去除有機 溶劑后加入到接種后的蛋白核小球藻培養(yǎng)液中，進行抑制蛋白核小球藻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用從楊木APMP制漿廢水中提取的化感物質(zhì) 抑制蛋白核小球藻方法，其特征在于：所述步驟⑴抽提采用四氯化碳、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(jù)權(quán)利要求1所述的利用從楊木APMP制漿廢水中提取的化感物質(zhì) 抑制蛋白核小球藻方法，其特征在于：所述步驟⑴的具體過程為：采用有機溶劑 和廢水按照1:1—10比例在pH=2和pH=9條件下抽提2-3次，抽提后有機相混 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(zhì)有機溶劑溶解液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用從楊木APMP制漿廢水中提取的化感物質(zhì) 抑制蛋白核小球藻方法，其特征在于：所述抑制蛋白核小球藻的化感物質(zhì)添加濃 度控制在2.5-100μg/ml。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用從楊木APMP制漿廢水中提取的化感物質(zhì) 抑制蛋白核小球藻方法，其特征在于：所述APMP制漿廢水是指采用楊木原料 經(jīng)預(yù)浸漬、擠壓、磨漿等產(chǎn)生綜合廢水，或預(yù)浸漬廢水，或從APMP制漿車間 外排至處理廠的制漿廢水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用從楊木APMP制漿廢水中提取的化感物質(zhì) 抑制蛋白核小球藻方法，其特征在于：所述步驟⑶的有機溶劑經(jīng)半透膜的方式去 除。
說明書
利用從楊木APMP制漿廢水中提取的化感物質(zhì)抑制蛋白核小球藻方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及利用此類化感物質(zhì)對蛋白核小球藻的抑制方法，尤其是一種利用 從楊木APMP制漿廢水中提取的化感物質(zhì)抑制蛋白核小球藻方法。
背景技術(shù)
化感作用是指一種植物或微生物通過向環(huán)境中釋放化學(xué)物質(zhì)影響其他生物 生長的現(xiàn)象，釋放的化學(xué)物質(zhì)稱為化感物質(zhì)，是一種小分子量的次生代謝產(chǎn)物， 通常在自然條件下易降解，在生態(tài)系統(tǒng)中不會積累，生態(tài)安全性較好。利用高等 植物的化感效應(yīng)進行抑藻滅藻是目前最為理想的除藻方法。
水華是淡水水體中藻類大量繁殖的一種自然生態(tài)現(xiàn)象，是水體富營養(yǎng)化的一 種特征，主要由于生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中含有大量氮、磷、鉀的廢污水進入水體后， 導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，藍藻(嚴(yán)格意義上應(yīng)稱為藍細(xì)菌)、綠藻、硅藻等藻類大量 繁殖，成為水體中的優(yōu)勢種群，使水體呈現(xiàn)藍色或綠色的一種現(xiàn)象。這種現(xiàn)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(chǎn)生了不良影響，許多國家 都有關(guān)于由此引發(fā)的人類和動物疾病甚至死亡的報道。在越來越重視生態(tài)健康的 當(dāng)今社會，對于富營養(yǎng)化水體的治理已吸引了大量研究者的關(guān)注，尤其是對于資 源緊缺的淡水資源，水華即淡水水體的富營養(yǎng)化已然成了一個急需解決的世界性 問題，而對于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(jié)為三種：物理法，化學(xué)法，生物技術(shù)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(yīng)于大型水域;化 學(xué)法主要是通過向水中投加化學(xué)藥劑來滅藻或控制其生長，這種方法是目前國內(nèi) 外使用最成熟的滅藻方法，但是造成的二次污染卻不容忽視，長期使用將對生態(tài) 系統(tǒng)帶來嚴(yán)重危害;生物技術(shù)法是利用微生物或水生植物等來抑藻，多用于預(yù)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(yīng)來抑藻滅藻， 現(xiàn)在的應(yīng)用主要是通過植物本身來提取化感物質(zhì)，應(yīng)用于富營養(yǎng)化水體，此種方 法相對于前三種常用方法來說具有非常多的優(yōu)勢。利用大麥秸稈直接投放到水體 中來抑藻就是現(xiàn)在最為成功的化感抑藻的應(yīng)用實例。
對于提取陸生植物化感物質(zhì)的研究主要集中于草本植物和木本植物，大型木 本植物在化感抑藻方面的應(yīng)用也被很多學(xué)者所關(guān)注。柳樹、柳樹葉、榕樹、廣玉 蘭、龍爪槐等樹種采用浸提方式提取浸提液，并應(yīng)用于藻類化感抑制研究，取得 了顯著的作用效果。采用桉木粉、杉木粉、鋸末等為原料，采用直接投放或浸提 提取植物精油再進行應(yīng)用等都取得了很好的抑藻效果。
目前得到的陸生植物化感物質(zhì)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(nèi)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。
上述大型木本植物在抑藻方面的應(yīng)用雖取得了很好的應(yīng)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(yīng)用。綜上所述，主要存在以下問題： 采用木粉、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(zhì)降解緩慢，用于景觀水體還存在堵塞泵體、 限制噴泉使用等問題;采用精油提取方式再進行應(yīng)用，雖然解決了上述問題，但 化感物質(zhì)既精油類物質(zhì)提取成本較高，大量提取后固體剩余物處置問題也十分嚴(yán) 重。這些問題一直限制著高等植物化感物質(zhì)在抑藻方面的大量應(yīng)用。
堿性過氧化氫機械法(APMP)制漿是一種新的高得率制漿工藝，是近20年 以來發(fā)展最快的清潔制漿工藝，APMP制漿工藝在制漿過程不使用Na2SO3，沒 有H2S氣體產(chǎn)生，對環(huán)境污染負(fù)荷小，廢水產(chǎn)生的污染量大大降低，尤其廢水 量少，因此在制漿造紙行業(yè)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。APMP制漿每噸漿廢水產(chǎn) 量一般為10-30噸不等，廢水中污染物主要成分是木素及其降解產(chǎn)物、多糖類和 有機酸等，其中木素及其降解產(chǎn)物占COD的30%～40%，有機酸占約35%～40%， 多糖類占10%～25%。這些物質(zhì)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(zhì)的結(jié)構(gòu)特征，對 于藻類生長同樣具有化感抑制作用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用從楊木APMP制漿廢水中提取的化感物質(zhì) 抑制蛋白核小球藻方法，經(jīng)抽提后的廢水不僅COD污染負(fù)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。
本發(fā)明實現(xiàn)目的的技術(shù)方案如下：
一種利用從楊木APMP制漿廢水中提取的化感物質(zhì)抑制蛋白核小球藻方法， 其特征在于：步驟如下
⑴制漿廢水采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，抽提后有機相混合，減壓濃縮，得到的濃縮物即為化感物質(zhì)有機溶劑溶解 液;
⑵將化感物質(zhì)有機溶劑溶解液在通氮保護情況下，揮發(fā)1-6小時，得到楊木 APMP制漿廢水化感物質(zhì);
⑶采用溶劑將得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)進行溶解稀釋，去除有機 溶劑后加入到接種后的蛋白核小球藻培養(yǎng)液中，進行抑制蛋白核小球藻。
而且，所述步驟⑴抽提采用四氯化碳、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。
而且，所述步驟⑴的具體過程為：采用有機溶劑和廢水按照1:1—10比例在 pH=2和pH=9條件下抽提2-3次，抽提后有機相混合，減壓濃縮至總有機相的 1-3%，得到的濃縮物即為化感物質(zhì)有機溶劑溶解液。
而且，所述抑制蛋白核小球藻的化感物質(zhì)添加濃度控制在2.5-100μg/ml。
而且，所述APMP制漿廢水是指采用楊木原料經(jīng)預(yù)浸漬、擠壓、磨漿等產(chǎn) 生綜合廢水，或預(yù)浸漬廢水，或從APMP制漿車間外排至處理廠的制漿廢水。
而且，所述步驟⑶的有機溶劑經(jīng)半透膜的方式去除。
本發(fā)明取得的優(yōu)點和有益效果是：
1、本發(fā)明根據(jù)APMP制漿工藝中的預(yù)浸漬處理與植物原料水抽提方法相似 的原理，從APMP制漿廢水中用有機溶劑抽提化感物質(zhì)，不僅解決了化感物質(zhì) 來源問題，同時還不存在固體廢渣處理等問題，經(jīng)抽提后的廢水不僅COD污染 負(fù)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。
2、本發(fā)明制備的化感物質(zhì)的抑藻率50%-95%，大規(guī)模應(yīng)用時，在楊木APMP 制漿廢水化感物質(zhì)中加入適量水，經(jīng)高速剪切乳化后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%。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發(fā)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(fā)明的保護范圍。
本發(fā)明使用的蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)FACHB-29,有中國科學(xué) 院水生生物研究所提供。本發(fā)明所用的APMP制漿廢水是指采用楊木(含速生 楊)原料，經(jīng)預(yù)浸漬、擠壓、磨漿等產(chǎn)生綜合廢水，也可用預(yù)浸漬廢水，也指從 APMP制漿車間外排至處理廠的制漿廢水。
本發(fā)明的種利用從楊木APMP制漿廢水提取的化感物質(zhì)對蛋白核小球藻的 抑制方法，步驟如下：
⑴制漿廢水采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(zhì)，抽提采用四氯化碳(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。
⑵為了保證抽提的充分性，有機溶劑和廢水按照1:1—10比例在pH2-9條件 下抽提2-3次，抽提后有機相混合，在一定真空度、25-60℃條件下濃縮至總有 機相的1-3%，并回收有機溶劑(可循環(huán)使用)，得到的濃縮物即為化感物質(zhì)有機 溶劑溶解液。
⑶將化感物質(zhì)有機溶劑溶解液在通氮保護情況下，在25-60℃溫度下進一步 使有機溶劑揮發(fā)1-6小時，得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)。
⑷采用合適的溶劑將得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)進行溶解稀釋，取 合適的量經(jīng)半透膜去除有機溶劑后加入到接種后的蛋白核小球藻培養(yǎng)液中，添加 濃度控制在2.5-100μg/ml，進行抑制蛋白核小球藻應(yīng)用。
抑藻實驗：抑藻率50%-95%。大規(guī)模應(yīng)用時在化感物質(zhì)中加入適量水，經(jīng) 高速剪切乳化后直接加入到生長有蛋白核小球藻的水體中，添加量在 1.0-10ug/ml，對蛋白核小球藻抑藻率為30%-85%。
實施例1：
本實施例所應(yīng)用的廢水為楊木(含速生楊)APMP制漿綜合廢水，含預(yù)浸漬、 擠壓、磨漿所產(chǎn)生的綜合廢水，方步的步驟為：
⑴制漿廢水采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(zhì)，抽提采用以下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(yōu)先采用石油醚或MTBE進行抽提。
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，抽提后有機相混合，采用MTBE抽提時有機相在-0.3大氣壓真空度、45℃ 下濃縮至總有機相的2%;采用石油醚抽提時，在-0.3大氣壓真空度、60℃下濃 縮至總有機相的2%;并回收有機溶劑(可循環(huán)使用)。得到的濃縮物即為化感物 質(zhì)有機溶劑溶解液。
⑶將化感物質(zhì)有機溶劑溶解液在通氮保護情況下，在55℃溫度下對甲基叔 丁基醚抽出的化感物質(zhì)有機溶劑溶解液進行有機溶劑揮發(fā)2小時，得到楊木 APMP制漿廢水化感物質(zhì);在70℃溫度下對石油醚抽出的化感物質(zhì)有機溶劑溶 解液進行有機溶劑揮發(fā)6小時，得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)。
⑷采用丙酮溶劑將得到的楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)進行溶解稀釋，取 合適的量經(jīng)半透膜去除有機溶劑后加入到接種后的蛋白核小球藻培養(yǎng)液中，添加 濃度控制在2.5-100μg/ml，進行抑制蛋白核小球藻應(yīng)用。
抑藻率50%-95%。大規(guī)模應(yīng)用時在化感物質(zhì)中加入適量水，經(jīng)高速剪切乳 化后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%。
實施例2：
本實施例所應(yīng)用的廢水為楊木(含速生楊)APMP制漿廢水為預(yù)浸漬廢水， 方步的步驟為：
⑴制漿廢水采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(zhì)，抽提采用以下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(yōu)先采用乙酸乙酯進行抽提。
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，抽提后有機相混合，采用有機相在-0.3大氣壓真空度、55℃條件下濃縮至 總有機相的1.5%;并回收有機溶劑(可循環(huán)使用)。得到的濃縮物即為化感物質(zhì) 有機溶劑溶解液。
⑶將化感物質(zhì)有機溶劑溶解液在通氮保護情況下，在78℃溫度下對化感物 質(zhì)有機溶劑溶解液進行有機溶劑揮發(fā)4小時，得到楊木APMP制漿廢水化感物 質(zhì)。
⑷采用丙酮溶劑將得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)進行溶解稀釋，取合 適的量經(jīng)半透膜去除有機溶劑后加入到接種后的蛋白核小球藻培養(yǎng)液中，添加濃 度控制在2.5-100μg/ml，進行抑制蛋白核小球藻應(yīng)用。
抑藻率50%-95%。大規(guī)模應(yīng)用時在化感物質(zhì)中加入適量水，經(jīng)高速剪切乳 化后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%。
