一種高效連續(xù)式超聲細胞破壁處理裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲處理技術領域，尤其涉及一種高效連續(xù)式超聲細胞破壁處理裝置。
技術背景
[0002]環(huán)境保護是全球化問題，我國作為一個發(fā)展中國家，隨著城市化和工業(yè)化進程加速，治理環(huán)境污染和加強環(huán)境保護迫在眉睫。在眾多的污染治理研宄中，細胞破壁引起了科學工作者的高度重視，如水體藻類植物泛濫，需要破壞掉藻類的植物細胞壁，使細胞內物質流出，以達到治理藻類污染的目的在一些污泥處理過程中，由于污泥中存在大量生物細胞，其以多種形式結合的水分使得污泥的含水量很大，因此需要對生物細胞進行處理，使其結合的包括胞內水在內的水分析出，以便后續(xù)處理，達到減少污泥含水量的目的[3’4]。因此，如何持續(xù)高效的進行生物細胞處理成為重要的研宄課題。
[0003]超聲波技術是近年來發(fā)展起來的一種新型的環(huán)境技術，被稱為環(huán)境友好的技術。大振幅超聲波能量集中，可使得介質產生劇烈振動，常用于超聲清洗、乳化、化學處理、鉆孔等方面。超聲由超聲換能器中的壓電陶瓷片通過壓電效應發(fā)出，超聲波由一系列疏密相間的縱波構成，并通過液體介質向四周傳播。當聲能達到一定強度，作用于液體分子，會使得液相分子間的吸引力被打破，形成空化核?？栈说膲勖s為0.1微秒，它在爆炸瞬間可以產生大約400k的局部高溫和10MPa的局部高壓環(huán)境，同時產生速度約為400km/h具有強烈沖擊力的微射流，這種現(xiàn)象稱為超聲空化。這些條件足以使有機物在空化泡內發(fā)生化學健斷裂、高溫分解、水相燃燒或自由基反應，因此超聲波可以有效應用在細胞破壁的應用當中[5]。
[0004]超聲波破除生物細胞機理有:破壞細胞壁、破壞氣胞、破壞活性酶等。實驗已證實高強度的超聲波能破壞細胞壁，使細胞內物質流出。例如:對于藻類而言，其細胞的特殊構造是細胞體含有多組氣胞，氣胞控制藻類細胞的升降運動。超聲波引起的沖擊波、射流、輻射壓等可以破壞氣胞。在適當?shù)念l率下，氣胞成為空化泡而破裂；同時，空化產生的高溫高壓和大量自由基，可以破壞細胞內活性酶和活性物質，從而影響細胞的生理生化活性。
[0005]例如:在細胞濃度為65g/L的富油珊列藻濃縮液中通入1500g/m3臭氧，并利用功率為400W，頻率為20-25kHz的超聲作用15分鐘，使得細胞破壁率可達到80%以上對于銅綠微囊藻，單純使用超聲作用，選用功率80W，頻率為500KHz，作用5分鐘破壁率可達到82% [7]o以上結果顯示超聲波對細胞破壁具有顯著的效果，同時說明對于不同的生物細胞需要選擇不同的超聲波參數(shù)，以達到最佳破壁效果。以上實驗均在實驗室理想條件下完成，超聲作用時間長，作用樣品數(shù)量小，對藻自身特性要求較高，只適用于細胞壁較薄的微藻，對于細胞壁稍厚的微藻，處理時間更長，處理效率明顯下降，例如對于含生物細胞種類復雜的工業(yè)污泥進行處理，效率明顯下降，破壁率不到20% M，因此難以實現(xiàn)規(guī)?；糯?，無法滿足工業(yè)化連續(xù)、高效處理樣品的要求。
[0006]目前，多種超聲處理設備相繼出現(xiàn)，但用于生物細胞破壁的超聲處理設備存在如下問題:
[0007](I)多為樣品定量處理設備，難以與其他設備集成進行連續(xù)性處理，處理效率較低
[9].，
[0008](2)設備超聲功率和頻率均已固定，對不同生物細胞進行破壁無法同時實現(xiàn)[1°];
[0009](3)綜合超聲與其他化學法作用，雖然提高了破壁效率，但卻造成了二次污染等問題[8];
[0010](4)超聲功率小，破壁率較低，雖然可有效抑制生物細胞生長，卻無法從根本上破壞細胞，導致樣品處理效率達不到工業(yè)化要求[11]。
[0011]因此，急需綜合考慮以上因素，設計一種高效連續(xù)式超聲細胞破壁處理裝置。
[0012]參考文獻
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【發(fā)明內容】

[0024]本發(fā)明的目的是提供一種超聲細胞破壁處理裝置，達到高效并連續(xù)破壞環(huán)境污染物中細胞壁的作用。
[0025]實現(xiàn)上述目的的技術方案是:一種高效連續(xù)式超聲細胞破壁處理裝置，包括細胞破壁超聲反應腔體、反應腔體的兩端分別為出料口和進料口 ；所述反應腔體呈連續(xù)彎曲柱體管道，反應腔體內設有若干大功率超聲換能器；進料口處設有流量控制閥。本發(fā)明中反應腔體呈連續(xù)彎曲柱體管道，待處理樣品稀釋成液態(tài)通過流量控制閥由反應容器進料口泵入，在反應腔體內繞行，并經由容器出料口自然流出，進入后續(xù)的處理系統(tǒng)。在所述的細胞破壁超聲反應腔體內彎曲處嵌入大功率超聲換能器，超聲換能器作用方向為樣品流向的反方向。該設備在處理樣品過程中，樣品處于流動狀態(tài)，并受到超聲連續(xù)作用，從而使得該裝置可以和其他設備進行有效集成，實現(xiàn)樣品的連續(xù)處理；固定在設備上的大功率超聲換能器可以根據(jù)處理樣品的種類進行更換，實現(xiàn)靈活選擇不同功率和頻率的超聲，從而可同時對不同生物細胞進行破壁處理；所選超聲換能器為大功率器件，對生物細胞壁實現(xiàn)有效破壁，提高效率。對于不同生物細胞，使用該裝置一次性連續(xù)處理樣品的破壁率達到30% -