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随着生物技术的提高,小球藻由于其占地面积小、培养快、附加值高等特点,受到了广泛的关注。小球藻其既能够同目前的种植农作物一样满足人类和动物对食品的需求,也能够作为清洁能源,如氢气、生物柴油的优质原料,为工业的发展提供动力。所有以小球藻为原料的产业中,共同的也是制约其发展的关键一步即是小球藻的采收,过高的采收成本使得小球藻的产业难以大规模商业化。为提高采收效率,降低采收成本,本文研究了一种新型的采收技术,即浮珠采收工艺,对这种新型方法的采收原理进行了探讨。根据不同的浮珠材料,提出了针对小球藻的筛选指标。同时,对八个可能影响小球藻采收结果的因子进行了显著性分析,利用响应面法对影响显著的参数根据采收要求进行了环境调整,使其达到最优采收率的要求。研究结果表明:(1)不同材质的浮珠对小球藻采收效率的影响不同。硅硼酸钠、粉煤灰、空心玻璃珠、乳胶颗粒都表现出了较为明显的采收效果,其中硅硼酸钠的效果最好,然而发泡塑料几乎没能采收任何小球藻。经酸处理后,浮珠的采收效率均上升,其中粉煤灰采收率的提升最为明显。(2)在浮珠-小球藻界面的关系中,发现不同材质的浮珠与小球藻的界面相互作用形式不同。在硅硼酸钠-小球藻界面间距17nm左右处发现了第二能穴,而其他浮珠-小球藻界面中没有发现第二能穴。第二能穴的发现证明了小球藻与硅硼酸钠浮珠能够在一定距离处相互靠近粘附,从而藻体能够较易被浮珠携带上浮到液面处,完成采收。硅硼酸钠、空心玻璃珠表面显亲水性,粉煤灰与乳胶颗粒表面显疏水性。(3)不同材质的浮珠在采收小球藻时的压缩水化层行为有着一定的区别,并根据这一点推导获得一个针对小球藻采收的浮珠材质的筛选指标,越接近于0,采收效果越好。经实验验证,四种浮珠的值与采收率的关系与所推导的相一致。(4)在pH值、温度(℃)、粒径(μm)、浮珠浓度(mg/L)、浮选时间(min)、搅拌速率(rpm)、壳聚糖浓度(g/L)、茶皂素浓度(mg/L)八种可能影响浮选采收结果的因子中,经Plackett-Burman设计实验筛选后,发现粒径、浮珠浓度和搅拌速率三项因子影响显著。(5)在浮珠浓度、搅拌速率和粒径三项影响显著的因子中,采收率对粒径的变化最为敏感。对采收过程进行响应面优化后,获得采收率(Y)与浮珠浓度(X1)、搅拌速率(X2)、浮珠粒径(X3)的响应方程为Y=0.83+0.035X2+0.00995X3-0.023X1X2+0.071X2X3-0.062X12-0.096X22-0.2(332。根据实际情况并利用最小二乘法解得小球藻浮珠浮选采收的最优工艺为:颗粒浓度0.546g/L、搅拌速率133rpm、粒径56μm。实验验证所预测的最大采收率与实际情况相符。(6)较传统采收方法而言,浮珠浮选法经济可行性更好,采收过程不产生二次污染,满足降低成本以扩大规模的需求。