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无机絮凝剂

作者: 发布时间:2021-03-24 09:18:24点击:501

信息摘要:

多价金属无机盐是有效的絮凝剂。这些盐中的多价金属阳离子中和细胞表面电荷,并将细胞连接在一起,以促进絮凝作用[15,66]。铝盐和铁盐是应用最广泛的[15],因为它们的功效、可用性、安全性和相对较低的成本。铝基絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝

多价金属无机盐是有效的絮凝剂。这些盐中的多价金属阳离子中和细胞表面电荷,并将细胞连接在一起,以促进絮凝作用[15,66]。铝盐和铁盐是应用最广泛的[15],因为它们的功效、可用性、安全性和相对较低的成本。铝基絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝、铝酸钠、氯化铝和聚合氯化铝。铁基絮凝剂包括氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁和硫酸氯化铁[15,69]。硫酸铝或明矾(Al2(SO4)3)、氯化铁(FeCl3)和硫酸铁(Fe(SO4)3)是应用最广泛的絮凝剂[1,70]。这些絮凝剂在去除水和废水中的胶体颗粒方面有着悠久的历史[15,17]。与淡水介质絮凝所需的剂量相比,悬浮在高离子强度介质(如海水)中的细胞絮凝通常需要更高剂量的絮凝剂盐[26]。

金属盐对悬浮在培养基中的微藻生物量的絮凝作用已被证明是有效的(表1)。铝盐通常比铁盐和锌盐更有效,因为铝的离子半径小,导致表面电荷密度更高[12,73]。一些常见金属阳离子的离子半径(nm)如下:Al3+为0.053;Ca2+为0.100;Fe2+为0.077;Fe3+为0.069;Mg2+为0.072;Zn2+为0.074。

Table 1. Some inorganic flocculants used for harvesting microalgal biomass from the culture broth

FlocculantOptimal concentration (mg L 1)MicroalgaBiomass concentrationFlocculation efficiency (%)Reference
Aluminum chloride48Nannochloris oculata3.0 × 107 cells mL 197[71]
Polyaluminum chloride90–100Phaeodactylum tricornutum3.11 × 106 cells mL 170–80[29]
Aluminum sulfate30–40P. tricornutum3.11 × 106 cells mL 1> 90[29]
Aluminum nitrate sulfate10.8Nannochloropsis salina1.0 g L 199[72]
Aluminum chloride750Chlorella minutissima2.2 × 108 cells mL 1> 90[73]
Ferric sulfate500C. minutissima2.2 × 108 cells mL 1> 90[73]
Zinc chloride500C. minutissima2.2 × 108 cells mL 1> 90[73]
Aluminum sulfate200Botryococcus braunii90[74]
Aluminum sulfate225 ± 21Isochrysis galbana1.0 × 106 cells mL 1> 97[26]
Aluminum sulfate140 ± 15Chlorella stigmatophora1.0 × 106 cells mL 1> 97[26]
Aluminum sulfate25 ± 4Chlorella vulgaris1.0 × 106 cells mL 1> 97[26]
Ferric chloride120 ± 15I. galbana1.0 × 106 cells mL 1> 97[26]
Ferric chloride55 ± 9C. stigmatophora1.0 × 106 cells mL 1> 97[26]
Ferric chloride11 ± 4C. vulgaris1.0 × 106 cells mL 1> 97[26]

Source: Adapted from T. Chatsungnoen, An Assessment of Inexpensive Methods for Recovery of Microalgal Biomass and Oils (PhD thesis). Massey University, New Zealand, 2015.

絮凝剂的组合有时比任何一种絮凝剂都有效。例如,在等凝galbana的絮凝中,有机聚电解质(壳聚糖)和无机盐(氯化铁)的组合比使用这些絮凝剂中的任何一种更有效[26]。两种絮凝剂同时使用,提高了絮凝的整体程度,减少了无机絮凝剂的用量。类似地,Danquah等人[75]使用了高分子量合成阳离子聚电解质聚合物(Zetag 7650)和无机盐(硫酸铝)的组合。一些生命周期评估研究表明,与有机聚电解质相比,无机絮凝剂(如三氯化铁)可能具有较低的整体环境影响[76]。

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