《表1 不同的絮凝方法及其在絮凝微藻过程中的优缺点》

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《絮凝微生物采收微藻的作用机制研究进展》

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根据所选用的絮凝剂及所用方法的不同，可以将絮凝法分为化学絮凝、自沉降、物理絮凝和生物絮凝等（表1）。微藻细胞表面由于羧基或硫酸根等基团而带负电荷，可以通过加入阳离子电解质对微藻细胞表面电荷进行中和，从而减小细胞间的斥力。随着阳离子的进一步增加，细胞表面电荷继续减小，当细胞间相互引力（范德华力等）大于静电斥力时，细胞相互靠拢而聚集[15]。金属离子、明矾和氯化铁被广泛用于污水处理、矿业等工业絮凝，如果将其应用于微藻收集的话，在所获取的微藻生物质中会存在大量的金属离子，影响微藻后续的开发和利用[16]；电凝法絮凝可以通过电极释放金属离子，虽然效果较好，同样会产生金属离子造成藻生物质的污染[17]。聚丙烯酰胺聚合物是新合成的絮凝剂，但是丙烯酰胺有剧毒也不适用于微藻收集；壳聚糖是高效的絮凝剂，但是只在低pH下表现絮凝效果，而微藻培养环境p H相对较高；阳离子表面活性剂的絮凝效果对p H没有要求，但是考虑到其成本，在微藻收集的应用过程中也受到影响[18]。Udhaya等通过铁钒对耐盐藻进行絮凝，当铁钒浓度从20 mg/L增加到160 mg/L时，藻细胞的絮凝效果也随之增加[19]。Mikulec等研究了高分子量阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂对5种微藻的絮凝效果，当pH升高的时候，在絮凝剂作用下藻细胞表面的电荷被中和，絮凝剂促进藻细胞之间桥联并促进絮凝。但是，当絮凝剂剂量过高的时候，造成正电荷过量影响了絮凝效果[20]。微藻通过光合作用消耗了CO2，从而造成了微藻培养基pH升高，当pH超过9.0时，微藻细胞发生自沉降[21]。高pH引发的絮凝与无机沉淀物的出现有关。因此，当p H升高造成藻细胞自沉降的同时，藻生物质中含有高浓度的矿物质需要再次去除。水体藻的钙/磷沉降物与自沉降也有关，这些沉淀物带的正电荷可以通过中和藻细胞表面的负电荷，从而引起絮凝现象[22]。但是，钙/磷沉淀物絮凝微藻细胞的效果不稳定，特别是容易造成藻细胞生物质中含有过多的磷酸盐需要去除。物理絮凝法可以使藻生物质避免化学品的污染，但是也有不少弊端。如利用超声波在实验室能够有效地进行絮凝，但是超声波絮凝无法展开大规模的应用[23]。新近开发的磁性纳米颗粒能够直接吸附在微藻细胞表面，通过磁场作用，将吸附了纳米颗粒的微藻细胞与培养基分开[24]。值得一提的是，纳米颗粒在吸附完微藻细胞后可解吸附，并再次利用。然而，该磁性纳米材料成本太高，没办法推广和应用。相对于化学、物理及自沉降等絮凝方法，通过产生自然的生物聚合物或胞外多聚物引发的絮凝即生物絮凝法既可以达到安全、高效地絮凝微藻细胞的目的，又避免生物质被污染。