红平红球菌的新用途和微生物除藻剂及其制备方法与应用

专利名称：红平红球菌的新用途和微生物除藻剂及其制备方法与应用

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202311441428.5

专利申请（专利权）人：天津大学,天津市滨海新区环境创新研究院
权利人地址：天津市南开区卫津路92号天津大学卫津路校区

专利发明（设计）人：乔丽丽,范博渊,张依章,黄仁亮,苏荣欣,苏祥鹏,陈晨

专利摘要：本发明提供了红平红球菌的新用途和微生物除藻剂及其制备方法与应用，上述红平红球菌可应用于制备除藻剂，所得微生物除藻剂由以下质量份数的原料组成：浓度为1011cells/ml的红平红球菌发酵菌悬液40‑85份、粒径为10‑100nm的纳米甲壳素微粒20‑74份、改性钙镁矿物材料5‑46份、辅料1‑9份、调节剂1‑5份，利用各组分协同作用，应用于生态藻类污染的去除中，去除效果好，原料来源广，治理成本低。

主权利要求：
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1.一种微生物除藻剂，其特征在于：由以下质量份数的原料组成：浓度为10 cells/ml的红平红球菌发酵菌悬液40‑85份、粒径为10‑100nm的纳米甲壳素微粒20‑74份、改性钙镁矿物材料5‑46份、辅料1‑9份、调节剂1‑5份，所述纳米甲壳素微粒为甲壳素纳米晶、甲壳素纳米纤维、甲壳素壳聚糖纳米复合纤维中的一种或多种；所述改性钙镁矿物材料是由钙元素质量分数≥20%，镁元素质量分数≥15%的矿物原料经过盐酸处理后200‑500℃高温焙烧获得的，其中，盐酸与矿物原料的比例为100:40，置于摇床内反应10h后，用蒸馏水清洗4次后置于马弗炉中高温焙烧4h。
2.根据权利要求1所述的微生物除藻剂，其特征在于：所述红球菌发酵菌悬液由红平红球菌在含有葡萄糖、酵母膏和无机盐的培养基中，中性条件下培养2‑5d获得，所述无机盐为K2HPO4、KH2PO4，MgSO4和NaCl，其中，葡萄糖：酵母膏：K2HPO4：KH2PO4：MgSO4：NaCl=5:1：1:1:0.25:0.25。
3.根据权利要求1所述的微生物除藻剂，其特征在于：所述辅料为糊精、聚乙烯醇、淀粉、羧甲基纤维素、海藻酸钠中一种或多种；所述调节剂为氯化钙、硫酸钙、硝酸钙、硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、氯化钾、硝酸钾、硫酸钾中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的微生物除藻剂，其特征在于：由以下质量份数的原料组成：浓
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度为10 cells/ml的红平红球菌发酵菌悬液60份，粒径为10‑100nm的甲壳素纳米纤维45份，改性钙镁矿物材料25份，淀粉5份，硫酸镁3份。
5.权利要求1所述微生物除藻剂的制备方法，其特征在于：按质量份数将各原料混合均匀，即得。
6.权利要求1所述微生物除藻剂在去除藻类方面的应用。
7.根据权利要求6所述的微生物除藻剂的应用，其特征在于：所述藻类为微小原甲藻、中肋骨条藻、赤潮异弯藻、球形棕囊藻、水华微囊藻或叉状角藻。
8.根据权利要求6所述的微生物除藻剂的应用，其特征在于：将所述微生物除藻剂与含有藻类的海水或淡水搅拌混合后，自然沉降0.5‑24h，以实现藻类的有效去除，所述微生物除藻剂的使用浓度为0.2g/L。 说明书 : 红平红球菌的新用途和微生物除藻剂及其制备方法与应用技术领域[0001] 本发明涉及藻类污染处理技术领域，尤其是红平红球菌的新用途和微生物除藻剂及其制备方法与应用。背景技术[0002] 赤潮是由某些微藻、原生动物或细菌在一定环境条件下爆发性增殖或聚集达到某一水平，引起水体变色或对海洋中其他生物产生危害的一种生态异常现象。在海洋系统中，微型藻类不仅在食物链底端为其他水生生物提供食物，而且在全球碳循环中也扮演着重要角色，它们通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，从而起到固碳作用。然而，在特定条件下，某些种类暴发性增殖并聚集或产毒会形成有危害的藻华，因为这类藻华通常会造成水体成红色，所以被泛称为赤潮。近些年来，国际科学界将上述造成危害的生态现象统称为有害藻华（Harmfulalgalbloom,HAB）。[0003] 随着二氧化碳水平升高、全球气候变暖、水体富营养化程度日趋严重，有害藻华的发生规模和频次总体呈逐年增加的趋势。频繁发生的有害藻华不仅会造成水生物大量死亡使渔业大规模减产，还会间接通过赤潮毒素富集影响人类健康，更会打破水生态环境的动态平衡。由于赤潮对经济及人类健康的巨大危害，赤潮的治理措施一直以来都是人们关注和研究的重点，大致可以分为两个研究方向，一个是赤潮灾害发生之前，通过早期检测预警来降低赤潮的发生频率；另一个是灾害发生后，通过治理赤潮生物来降低赤潮的影响面积，从而削弱赤潮的危害。治理的措施大体可分成生物法、物理法以及化学方法。物理法主要是通过利用机器设备，运用气浮、超声波、搅动以及吸附等清除藻；生物法用浮游动物、大型植物、微生物和滤食性贝类来抑制或消除微藻；化学方法包括药剂灭除法和絮凝法，其中絮凝沉降法的研究成果较为突出，尤其是改性粘土絮凝方面国内外有大量研究，该方法因其资源丰富（粘土储物量大），对养殖生物无害或者低毒性等特点受到广泛关注。但是该方法也存在一定的不足，不同种类甚至是同种类粘土矿物除去赤潮生物能力都存在较大差异；不同应用方式也显著影响粘土去除赤潮生物的能力；关键是大量散播粘土的成本也较高、见效慢且可能会二次反弹产生污染。另外大量絮凝剂的投入也会影响水中底栖生物的生存环境。因此，急需开发一种微生物除藻剂以解决上述技术问题。发明内容[0004] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种红平红球菌的新用途。[0005] 本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种微生物除藻剂。[0006] 本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述微生物除藻剂的制备方法。[0007] 本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述微生物除藻剂的应用。[0008] 本发明采用的技术方案是：[0009] 红平红球菌在制备除藻剂方面的用途。[0010] 优选的，上述红平红球菌的用途，所述红平红球菌为红平红球菌发酵菌悬液。[0011] 一种微生物除藻剂，由以下质量份数的原料组成：浓度为1011cells/ml的红平红球菌发酵菌悬液40‑85份、粒径为10‑100nm的纳米甲壳素微粒20‑74份、改性钙镁矿物材料5‑46份、辅料1‑9份、调节剂1‑5份。[0012] 优选的，上述微生物除藻剂，所述红球菌发酵菌悬液由红平红球菌在含有葡萄糖、酵母膏和无机盐的培养基中，中性条件下培养2‑5d获得，所述无机盐为K2HPO4、KH2PO4，MgSO4和NaCl，其中，葡萄糖：酵母膏：K2HPO4：KH2PO4：MgSO4：NaCl=5:1：1:1:0.25:0.25（w/w）。[0013] 优选的，上述微生物除藻剂，所述纳米甲壳素微粒为甲壳素纳米晶、甲壳素纳米纤维、甲壳素壳聚糖纳米复合纤维中的一种或多种。[0014] 优选的，上述微生物除藻剂，所述改性钙镁矿物材料是由钙元素质量分数≥20%，镁元素质量分数≥15%的矿物原料经过酸处理后100‑1000℃高温焙烧获得。[0015] 优选的，上述微生物除藻剂，所述酸处理使用的酸为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸中的一种或多种，所述高温焙烧温度为200‑500℃。[0016] 优选的，上述微生物除藻剂，所述改性钙镁矿物材料是由下述方法制备得到的：将酸加入矿物原料中，酸与矿物原料的比例为100:20‑50，置于摇床内反应8‑12h后，用蒸馏水充分清洗（清洗次数3‑5次），置于马弗炉中高温焙烧，焙烧温度为100‑1000℃，焙烧时间为30min‑6h，即得。[0017] 优选的，上述微生物除藻剂，所述辅料为糊精、聚乙烯醇、淀粉、羧甲基纤维素、海藻酸钠中一种或多种。[0018] 优选的，上述微生物除藻剂，所述调节剂为氯化钙、硫酸钙、硝酸钙、硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、氯化钾、硝酸钾、硫酸钾中的一种或多种。[0019] 优选的，上述微生物除藻剂，由以下质量份数的原料组成：浓度为1011cells/ml的红平红球菌发酵菌悬液60份，粒径为10‑100nm的甲壳素纳米纤维45份，改性钙镁矿物材料25份，淀粉5份，硫酸镁3份。[0020] 上述微生物除藻剂的制备方法，按质量份数将各原料混合均匀，即得。[0021] 上述微生物除藻剂在去除藻类方面的应用。[0022] 优选的，上述微生物除藻剂的应用，所述藻类为微小原甲藻、中肋骨条藻、赤潮异弯藻、球形棕囊藻、水华微囊藻或叉状角藻。[0023] 优选的，上述微生物除藻剂的应用，将所述微生物除藻剂与含有藻类的海水或淡水搅拌混合后，自然沉降0.5‑24h，以实现藻类的有效去除，所述微生物除藻剂的使用浓度为0.2g/L。[0024] 本发明的有益效果是：[0025] 上述红平红球菌可应用于制备除藻剂，所得微生物除藻剂利用各组分协同作用，应用于生态藻类污染的去除中，去除效果好，原料来源广，治理成本低。实施方式[0026] 为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明所述技术方案作进一步的详细说明。[0027] 实施例1[0028] 除藻剂1由以下质量份的原料均匀混合而成：浓度为1011cells/ml的红平红球菌发酵菌悬液40份，粒径为10‑100nm的纳米甲壳素微粒74份，改性钙镁矿物材料5份，羧甲基纤维素9份，氯化钙1份。[0029] 将2g除藻剂1与10L生长有微小原甲藻的赤潮水体搅拌混合均匀，赤潮水体中微小9原甲藻的初始浓度生物密度达10 cells/L，静置24h后，藻液中微小原甲藻的去除率为91％。[0030] 实施例2[0031] 除藻剂2由以下质量份的原料均匀混合而成：浓度为1011cells/ml的红平红球菌发酵菌悬液85份，粒径为10‑100nm的纳米甲壳素微粒20份，改性钙镁矿物材料46份，海藻酸钠1份，硫酸钙5份。[0032] 将2g除藻剂2与10L生长有中肋骨条藻的赤潮水体搅拌混合均匀，藻液中中肋骨条9藻的初始浓度生物密度达10cells/L，静置0.5h后，藻液中中肋骨条藻的去除率为93％。[0033] 实施例3[0034] 除藻剂3由以下质量份的原料均匀混合而成：浓度为1011cells/ml的红平红球菌发酵菌悬液60份，粒径为10‑100nm的纳米甲壳素微粒45份，改性钙镁矿物材料25份，淀粉5份，硫酸镁3份。[0035] 将2g除藻剂3与10L生长有赤潮异弯藻的赤潮水体搅拌混合均匀，藻液中赤潮异弯9藻的初始浓度生物密度达10 cells/L，静置12h后，藻液中赤潮异弯藻密度的去除率为96％。实施例4[0036] 除藻剂4由以下质量份的原料均匀混合而成：浓度为1011cells/ml的红平红球菌发酵菌悬液40份，粒径为10‑100nm的纳米甲壳素微粒40份，改性钙镁矿物材料10份，聚乙烯醇2份，氯化钾2份。[0037] 将2g除藻剂4与10L生长有球形棕囊藻的赤潮水体搅拌混合均匀，藻液中微小原甲9藻的初始浓度生物密度达10cells/L，静置20h后，藻液中球形棕囊藻的去除率为94％。[0038] 实施例5[0039] 除藻剂5由以下质量份的原料均匀混合而成：浓度为1011cells/ml的红平红球菌发酵菌悬液80份，改性钙镁矿物材料10份，聚乙烯醇2份，氯化钾2份。[0040] 将2g除藻剂5与10L生长有有球形棕囊藻的赤潮水体搅拌混合均匀，藻液中球形棕9囊藻的初始浓度生物密度达10cells/L，静置20h后，藻液中球形棕囊藻的去除率为56％。[0041] 实施例6[0042] 除藻剂6由以下质量份的原料均匀混合而成：粒径为10‑100nm的纳米甲壳素微粒80份，改性钙镁矿物材料10份，聚乙烯醇2份，氯化钾2份。[0043] 将2g除藻剂6与10L取生长有球形棕囊藻的赤潮水体搅拌混合均匀，藻液中球形棕9囊藻的初始浓度生物密度达10 cells/L，静置20h后，藻液中球形棕囊藻的变去除率为36％。[0044] 实施例7[0045] 除藻剂7由以下质量份的原料均匀混合而成：水80份，改性钙镁矿物材料10份，聚乙烯醇2份，氯化钾2份。[0046] 将2g除藻剂7与10L与生长有球形棕囊藻的赤潮水体搅拌混合均匀，藻液中球形棕9囊藻的初始浓度生物密度达10cells/L，静置20h后，藻液中球形棕囊藻的去除率为14％。[0047] 通过实施例1‑4的藻类去除率结果可以得出：采用本发明微生物除藻剂对藻液进行处理，藻类去除率可高达90%以上，去除效果好。[0048] 通过实施例4‑7的藻类去除率结果可以得出：本发明微生物除藻剂中的红平红球菌发酵菌悬液与纳米甲壳素微粒二者之间具有显著的协同作用，二者同时添加能够显著提高微生物除藻剂的藻类去除率。[0049] 本发明将红平红球菌、纳米甲壳素微粒，改性钙镁矿物材料等原料有机结合制备得到微生物除藻剂，其中，采用的红平红球菌广泛存在于自然界内，来源广泛，成本低廉，所述红平红球菌发酵菌悬液由红平红球菌在含有葡萄糖、酵母膏和无机盐的培养基中，中性条件下培养2‑5d获得，所述无机盐为K2HPO4、KH2PO4，MgSO4和NaCl，其中，葡萄糖：酵母膏：K2HPO4：KH2PO4：MgSO4：NaCl=5:1：1:1:0.25:0.25（w/w）；采用的改性钙镁矿物材料，是由钙元素质量分数≥20%，镁元素质量分数≥15%的矿物原料经过盐酸处理后200‑500℃高温焙烧获得的，其中，盐酸与矿物原料的比例为100:40，置于摇床内反应10h后，用蒸馏水清洗4次2+后置于马弗炉中高温焙烧4h，所得改性钙镁矿物材料较原有的钙镁矿物材料，增加了ca 、2+ 2+ 2+mg 裸露的电子，而裸露的ca 、mg 的存在能有效降低红平红球菌胶团表面负电荷，促进红平红球菌糖蛋白间、红平红球菌与藻类间、藻类与藻类间的架桥连接作用，增强藻类的去除效果；采用的纳米甲壳素微粒为甲壳素纳米纤维，具有可生物降解、比表面积大、表面易于功能化等优点。各组分协同作用，应用于生态藻类污染的去除中，去除效果好，原料来源广，治理成本低，应用前景广阔，有利于推广应用。[0050] 以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

专利地区：天津

专利申请日期：2023-11-01

专利公开日期：2024-09-10

专利公告号：CN117441743B