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

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：

（1）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。

（2）將化感物質(zhì)有機溶劑溶解液在通氮保護情況下?lián)]發(fā)1～6 h， 得到楊木APMP 制漿廢水化感物質(zhì)。

（3）采用有機溶劑將得到的楊木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應(yīng)用。

所述APMP 制漿廢水是指采用楊木原料經(jīng)預(yù)浸漬、擠壓、磨漿產(chǎn)生的綜合廢水，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。

所述步驟（1）中不同極性的有機溶劑為四氯化碳、石油醚、甲基叔丁基醚、二氯化碳、乙酸乙酯、丙酮6 種中的一種或兩種以上混合。

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（1）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。

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： 所述抑制蛋白核小球藻的化感物質(zhì)添加濃度控制在2.5～100 μg/mL。

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：所述步驟(3)的有機溶劑經(jīng)半透膜的方式去除。

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(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， 還對人類及其他動植物的健康產(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，但仍存在很多問題，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、操作方便，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的處置問題也十分嚴(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 t 不等，廢水中污染物的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，生化處理效率也得到了很大的提高，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：

（1）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。

（2）將化感物質(zhì)有機溶劑溶解液在通氮保護情況下?lián)]發(fā)1～6 h，得到楊木APMP 制漿廢水化感物質(zhì)。

（3）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應(yīng)用。

而且，所述步驟（1）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（1）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2.5～100 μg/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（3）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，生化處理效率也得到了很大的提高，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1.0～10 μg/mL，對蛋白核小球藻的抑藻率為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 由有中國科學(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：

（1）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。

（2）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pH=2～9 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。

（3）將化感物質(zhì)有機溶劑溶解液進一步在通氮保護情況下，在25～60 ℃溫度下使有機溶劑揮發(fā)1～6 h，得到楊木APMP 制漿廢水化感物質(zhì)。

（4）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， 取適量稀釋溶解液經(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2.5～100 μg/mL，進行抑制蛋白核小球藻應(yīng)用。

抑藻實驗：抑藻率為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1.0～10 g/mL，對蛋白核小球藻抑藻率為30%～85%。

實例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，方案的步驟為：

（1）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。

（2）抽提中有機溶劑和廢水按照1∶2 的比例，在pH=3 和pH=9 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。

（3）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提出的化感物質(zhì)有機溶劑溶解液進行有機溶劑揮發(fā)2 h， 得到楊木APMP 制漿廢水化感物質(zhì)；在70 ℃溫度下對石油醚抽提出的化感物質(zhì)有機溶劑溶解液進行有機溶劑揮發(fā)6 h，得到楊木APMP 制漿廢水化感物質(zhì)。

（4）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， 取適量稀釋溶解液經(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2.5～100 g/mL，進行抑制蛋白核小球藻應(yīng)用。

抑藻率為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1.0～10 g/mL，對蛋白核小球藻抑藻率為30%～85%。

實例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，方案的步驟為：

（1）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。

（2）抽提中有機溶劑和廢水按照1∶5 的比例，在pH=2 和pH=8 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。

（3）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 h， 得到楊木APMP 制漿廢水化感物質(zhì)。

（4）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， 取適量稀釋溶解液經(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2.5～100 g/mL，進行抑制蛋白核小球藻應(yīng)用。

抑藻率為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1.0～10 g/mL，對蛋白核小球藻抑藻率為30%～85%。