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
【專利摘要】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(duì)蛋白核小球藻的抑制方法，采用不同極性的有機(jī)溶劑抽提方法從APMP制漿廢水中提取化感物質(zhì)，抽提時(shí)有機(jī)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(jī)相混合，減壓濃縮，揮發(fā)機(jī)溶劑，得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)；稀釋后進(jìn)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(shí)，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(zhǎng)有蛋白核小球藻的水體中，添加量在1.0-10μg/ml，對(duì)蛋白核小球藻抑藻率為30％-85％。
【專利說(shuō)明】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】
[0001]本發(fā)明涉及利用此類化感物質(zhì)對(duì)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)】
[0002]化感作用是指一種植物或微生物通過(guò)向環(huán)境中釋放化學(xué)物質(zhì)影響其他生物生長(zhǎng)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(huì)積累，生態(tài)安全性較好。利用高等植物的化感效應(yīng)進(jìn)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(tài)現(xiàn)象，是水體富營(yíng)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(jìn)入水體后，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，藍(lán)藻(嚴(yán)格意義上應(yīng)稱為藍(lán)細(xì)菌)、綠藻、硅藻等藻類大量繁殖，成為水體中的優(yōu)勢(shì)種群，使水體呈現(xiàn)藍(lán)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(duì)人類及其它動(dòng)植物的健康產(chǎn)生了不良影響，許多國(guó)家都有關(guān)于由此引發(fā)的人類和動(dòng)物疾病甚至死亡的報(bào)道。在越來(lái)越重視生態(tài)健康的當(dāng)今社會(huì)，對(duì)于富營(yíng)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(duì)于資源緊缺的淡水資源，水華即淡水水體的富營(yíng)養(yǎng)化已然成了一個(gè)急需解決的世界性問(wèn)題，而對(duì)于水華的治理最主要的就是對(duì)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(jī)械除藻，紫外線滅藻等，這些方法見(jiàn)效快，但費(fèi)用高，操作性差，不適應(yīng)于大型水域；化學(xué)法主要是通過(guò)向水中投加化學(xué)藥劑來(lái)滅藻或控制其生長(zhǎng)，這種方法是目前國(guó)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(zhǎng)期使用將對(duì)生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重危害；生物技術(shù)法是利用微生物或水生植物等來(lái)抑藻，多用于預(yù)防，見(jiàn)效較慢，且其長(zhǎng)期影響充滿未知性。還有就是利用植物的化感效應(yīng)來(lái)抑藻滅藻，現(xiàn)在的應(yīng)用主要是通過(guò)植物本身來(lái)提取化感物質(zhì)，應(yīng)用于富營(yíng)養(yǎng)化水體，此種方法相對(duì)于前三種常用方法來(lái)說(shuō)具有非常多的優(yōu)勢(shì)。利用大麥秸桿直接投放到水體中來(lái)抑藻就是現(xiàn)在最為成功的化感抑藻的應(yīng)用實(shí)例。
[0004]對(duì)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(shù)、柳樹(shù)葉、榕樹(shù)、廣玉蘭、龍爪槐等樹(shù)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(jìn)行應(yīng)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(zhì)的類型主要為長(zhǎng)鏈脂肪酸、簡(jiǎn)單酚酸、酯、酮、萜類化合物、硫化物、萘胺類、簡(jiǎn)單不飽和內(nèi)酯、苯甲酸及其衍生物等，其中以長(zhǎng)鏈脂肪酸、簡(jiǎn)單酚酸、萜類化合物較為常見(jiàn)。
[0006]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(wèn)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(wèn)題:采用木粉、鋸末等直接進(jìn)行抑藻，雖然簡(jiǎn)單、操作方法，但鋸末等本身會(huì)對(duì)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(wèn)題；采用精油提取方式再進(jìn)行應(yīng)用，雖然解決了上述問(wèn)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(wèn)題也十分嚴(yán)重。這些問(wèn)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。
[0007]堿性過(guò)氧化氫機(jī)械法(APMP)制漿是一種新的高得率制漿工藝，是近20年以來(lái)發(fā)展最快的清潔制漿工藝，APMP制漿工藝在制漿過(guò)程不使用Na2S03，沒(méi)有H2S氣體產(chǎn)生，對(duì)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(lái)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(jī)酸等，其中木素及其降解產(chǎn)物占COD的30 %?40 %，有機(jī)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(jī)酸類，具有大型木本植物化感物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征，對(duì)于藻類生長(zhǎng)同樣具有化感抑制作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]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(gè)一舉多得的新工藝和新方法。
[0009]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)方案如下:
[0010]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
[0011]⑴制漿廢水采用不同極性的有機(jī)溶劑在pH = 2-3和pH = 8-10條件下抽提進(jìn)行抽提，抽提后有機(jī)相混合，減壓濃縮，得到的濃縮物即為化感物質(zhì)有機(jī)溶劑溶解液；
[0012]⑵將化感物質(zhì)有機(jī)溶劑溶解液在通氮保護(hù)情況下，揮發(fā)1-6小時(shí)，得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)；
[0013]⑶采用溶劑將得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)進(jìn)行溶解稀釋，去除有機(jī)溶劑后加入到接種后的蛋白核小球藻培養(yǎng)液中，進(jìn)行抑制蛋白核小球藻。
[0014]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(jī)溶劑中的一種或兩種以上混合進(jìn)行抽提。
[0015]而且，所述步驟⑴的具體過(guò)程為:采用有機(jī)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，抽提后有機(jī)相混合，減壓濃縮至總有機(jī)相的1_3%，得到的濃縮物即為化感物質(zhì)有機(jī)溶劑溶解液。
[0016]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2.5-100 μ g/mL.
[0017]而且，所述APMP制漿廢水是指采用楊木原料經(jīng)預(yù)浸潰、擠壓、磨漿等產(chǎn)生綜合廢水，或預(yù)浸潰廢水，或從APMP制漿車間外排至處理廠的制漿廢水。
[0018]而且，所述步驟⑶的有機(jī)溶劑經(jīng)半透膜的方式去除。
[0019]本發(fā)明取得的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:
[0020]1、本發(fā)明根據(jù)APMP制漿工藝中的預(yù)浸潰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(jī)溶劑抽提化感物質(zhì)，不僅解決了化感物質(zhì)來(lái)源問(wèn)題，同時(shí)還不存在固體廢渣處理等問(wèn)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(gè)一舉多得的新工藝和新方法。
[0021]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(shí)，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(zhǎng)有蛋白核小球藻的水體中，添加量在1.0-10 μ g/ml，對(duì)蛋白核小球藻抑藻率為30% -85%。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)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(hù)范圍。
[0023]本發(fā)明使用的蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)FACHB-29,有中國(guó)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)浸潰、擠壓、磨漿等產(chǎn)生綜合廢水，也可用預(yù)浸潰廢水，也指從APMP制漿車間外排至處理廠的制漿廢水。
[0024]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(duì)蛋白核小球藻的抑制方法，步驟如下:
[0025]⑴制漿廢水采用不同極性的有機(jī)溶劑進(jìn)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(jī)溶劑中的一種或兩種以上混合進(jìn)行抽提。
[0026]⑵為了保證抽提的充分性，有機(jī)溶劑和廢水按照1:1 一 10比例在pH2-9條件下抽提2-3次，抽提后有機(jī)相混合，在一定真空度、25-60°C條件下濃縮至總有機(jī)相的1-3%，并回收有機(jī)溶劑(可循環(huán)使用)，得到的濃縮物即為化感物質(zhì)有機(jī)溶劑溶解液。
[0027]⑶將化感物質(zhì)有機(jī)溶劑溶解液在通氮保護(hù)情況下，在25-60°C溫度下進(jìn)一步使有機(jī)溶劑揮發(fā)1-6小時(shí)，得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)。
[0028]⑷采用合適的溶劑將得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)進(jìn)行溶解稀釋，取合適的量經(jīng)半透膜去除有機(jī)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
2.5-100 μ g/ml，進(jìn)行抑制蛋白核小球藻應(yīng)用。
[0029]抑藻實(shí)驗(yàn):抑藻率50% -95%。大規(guī)模應(yīng)用時(shí)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(zhǎng)有蛋白核小球藻的水體中，添加量在1.0-lOug/ml，對(duì)蛋白核小球藻抑藻率為30% -85%。
[0030]實(shí)施例1:
[0031]本實(shí)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)浸潰、擠壓、磨漿所產(chǎn)生的綜合廢水，方步的步驟為:
[0032]⑴制漿廢水采用不同極性的有機(jī)溶劑進(jìn)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(jī)溶劑中的一種或兩種以上混合進(jìn)行抽提，優(yōu)先采用石油醚或MTBE進(jìn)行抽提。
[0033]⑵抽提中有機(jī)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(jī)相混合，采用MTBE抽提時(shí)有機(jī)相在-0.3大氣壓真空度、45°C下濃縮至總有機(jī)相的2%;采用石油醚抽提時(shí)，在-0.3大氣壓真空度、60°C下濃縮至總有機(jī)相的2%;并回收有機(jī)溶劑(可循環(huán)使用)。得到的濃縮物即為化感物質(zhì)有機(jī)溶劑溶解液。
[0034]⑶將化感物質(zhì)有機(jī)溶劑溶解液在通氮保護(hù)情況下，在55°C溫度下對(duì)甲基叔丁基醚抽出的化感物質(zhì)有機(jī)溶劑溶解液進(jìn)行有機(jī)溶劑揮發(fā)2小時(shí)，得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)；在70°C溫度下對(duì)石油醚抽出的化感物質(zhì)有機(jī)溶劑溶解液進(jìn)行有機(jī)溶劑揮發(fā)6小時(shí)，得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)。
[0035]⑷采用丙酮溶劑將得到的楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)進(jìn)行溶解稀釋，取合適的量經(jīng)半透膜去除有機(jī)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
2.5-100 μ g/ml，進(jìn)行抑制蛋白核小球藻應(yīng)用。
[0036]抑藻率50%-95%。大規(guī)模應(yīng)用時(shí)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(zhǎng)有蛋白核小球藻的水體中，添加量在1.0-10 μ g/ml，對(duì)蛋白核小球藻抑藻率為 30% -85%。
[0037]實(shí)施例2:
[0038]本實(shí)施例所應(yīng)用的廢水為楊木(含速生楊)APMP制漿廢水為預(yù)浸潰廢水，方步的步驟為:
[0039]⑴制漿廢水采用不同極性的有機(jī)溶劑進(jìn)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(jī)溶劑中的一種或兩種以上混合進(jìn)行抽提，優(yōu)先采用乙酸乙酯進(jìn)行抽提。
[0040]⑵抽提中有機(jī)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(jī)相混合，采用有機(jī)相在-0.3大氣壓真空度、55°C條件下濃縮至總有機(jī)相的1.5% ;并回收有機(jī)溶劑(可循環(huán)使用)。得到的濃縮物即為化感物質(zhì)有機(jī)溶劑溶解液。
[0041]⑶將化感物質(zhì)有機(jī)溶劑溶解液在通氮保護(hù)情況下，在78°C溫度下對(duì)化感物質(zhì)有機(jī)溶劑溶解液進(jìn)行有機(jī)溶劑揮發(fā)4小時(shí)，得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)。
[0042]⑷采用丙酮溶劑將得到楊木APMP制漿廢水化感物質(zhì)進(jìn)行溶解稀釋，取合適的量經(jīng)半透膜去除有機(jī)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
2.5-100 μ g/ml，進(jìn)行抑制蛋白核小球藻應(yīng)用。
[0043]抑藻率50%-95%。大規(guī)模應(yīng)用時(shí)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(zhǎng)有蛋白核小球藻的水體中，添加量在1.0-10 μ g/ml，對(duì)蛋白核小球藻抑藻率為 30% -85%。
【權(quán)利要求】
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(jī)溶劑在PH = 2-3和pH = 8-10條件下抽提進(jìn)行抽提，抽提后有機(jī)相混合，減壓濃縮，得到的濃縮物即為化感物質(zhì)有機(jī)溶劑溶解液； ⑵將化感物質(zhì)有機(jī)溶劑溶解液在通氮保護(hù)情況下，揮發(fā)1-6小時(shí)，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(jìn)行溶解稀釋，去除有機(jī)溶劑后加入到接種后的蛋白核小球藻培養(yǎng)液中，進(jìn)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(jī)溶劑中的一種或兩種以上混合進(jìn)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(guò)程為:采用有機(jī)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，抽提后有機(jī)相混合，減壓濃縮至總有機(jī)相的1_3%，得到的濃縮物即為化感物質(zhì)有機(jī)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2.5-100 yg/ml ο
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)浸潰、擠壓、磨漿等產(chǎn)生綜合廢水，或預(yù)浸潰廢水，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(jī)溶劑經(jīng)半透膜的方式去除。
【文檔編號(hào)】C02F1/26GK104355349SQ201410570721
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】劉廷志, 李麗娟, 周盼麗, 亓?xí)? 申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)