本发明专利技术公开了一种利用微藻制备氘气的方法，包括步骤：（1）将微藻接种于以普通水为溶剂配制的生长培养基中，以CO2或者含CO2的混合气体作为碳源，光照培养微藻进入指数生长期，收集处于指数生长期的藻体细胞；（2）将处于指数生长期的藻体细胞接种于以重水为溶剂配制的生长培养基中，以CO2或者含CO2的混合气体作为碳源，光照培养微藻再次进入指数生长期，收集得到用重水培养的藻体细胞；（3）将用重水培养的藻体细胞接种于以重水为溶剂配制的产氘培养基中，除氧后在黑暗环境中诱导或者在光照度小于50lx的低照度环境中诱导，再光照培养，制得氘气。该方法具有成本低廉、运行安全、操作简便、环境友好等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氘气制备领域，具体涉及，以微藻细胞作为催化剂，根据其光合作用分解水的原理，进行生物法制取氘气，属核能和生物能源领域。
技术介绍
氘是一种十分重要的战略资源，其应用领域非常广泛。例如，氘在核能上主要用于热核反应，被称为“未来的天然燃料”;在军事领域，氘气可用于制造中子弹和激光器等；在民用工业领域，氘气可用于制作氘灯，而氘灯则广泛应用于液相色谱仪的UV检测器和核磁共振仪等多种分析测试仪器中；在医药领域，许多氘代药物可以提高药物的疗效、安全性和耐受性；在农业领域，一些氘代农药具有颇好的活性，毒力提高数倍。但目前规划制取氘气仍旧存在成本和技术要求较高、危险性高、设备工艺复杂、污染严重等问题。氘气的传统制取方法主要包括液氢精馏法、色谱柱法、钯膜或金属氢化物法、重水电解法等，这些方法中前三种由于面临所需装置运行复杂、成本高、危险性大、处理量小等许多不足之处，尚未实现商业化大规模开发应用；重水电解法是目前得到规模化应用的主要方法，不过重水电解法对技术设备要求较高，只有美国等少数发达国家掌握高纯氘气的电解制备技术，因此国内高纯氘气主要依赖进口，价格十分昂贵。现有的以重水制备氘气的技术如下:中国专利ZL200610047013.X中公开了一种以重水为原料制取特高纯氘气的方法，采用低温双减容方法制取氘气，将重水和氢氧化钾按1:0.01-0.03的重量比例混合，混合后的电解液在-20°C -10°C的温度条件下在无隔膜电解槽里进行减容电解，重水浓度达到99.99%时终止电解 ，然后在隔膜电解槽内进行减容电解，电解液温度在-1(TC -5°C，当氘气浓度达到99.99%时进行特高纯氘气生产。该方法的特点:采用氢氧化钾作为电解质，无隔膜电解槽与隔膜电解槽两个电解阶段均能使用，并且可循环使用，省去了蒸馏除碱生产过程，大大缩短流程，节省投资，降低成本。中国专利申请CN200510046053.8中公开了一种以重水为原料制取超高纯氘气的生产方法，包括五个步骤:低温浓缩重水、蒸馏除碱、氘气制取、回收、蒸馏。该方法的特点是:电解浓缩重水在低温条件下进行，减小电解槽内电阻，有利于电解液循环混合，显著提高分离系数，可获得超高浓度的重水；对设备及管线进行真空处理，避免残存在设备内的空气和附着的水汽薄膜对原料及产品的稀释，保证原料及产品的纯度；原料的配制在干燥手套箱内进行，防止被湿气稀释；对排除的废料进行回收处理再利用，降低了成本；通过该方法生产的氘气，其纯度为99.99%以上。上述两种方法对设备的要求较高，且工业生产时危险性较高。中国专利ZL200710089245.6中公开了一种利用氢同位素交换法制取重水及氘气的生产方法，包括下列步骤:1.双温交换提取氘阶段，将原料水送入提氘塔上塔，上塔水的温度为20 30°C，压力为1.2 1.25MPa，原料水与氢气在催化床中进行逆流交换，形成富氘水，富氘水再与氢气在催化床中逆流交换，氘从水中转入氢气内。2.液氢蒸馏阶段，通过低温吸附去除富氘气体中的杂质；蒸馏将氢化氘浓度富集到90%(mol)以上；歧化反应使得氘气浓度达99.8% (mol)。该的特点是:氘的提取率高，原料水用量少，是现有方法的三分之一，分离系数大，设备容积小，能耗低，安全可靠。中国专利申请CN200610047272.2中公开了一种以含氚轻水(重水)为原料提取纯氚的生产方法，包括下列工艺步骤:A.氢-水(液)交换阶段，采用两段六级级联式对氢气与含氚轻水进行液相催化交换反应；B.低温蒸馏阶段采用低温吸附、液氢(氘)蒸馏和回收三段级联方法。该方法的特点:氢-水(液)交换阶段采用二段六级氢-水(液)交换技术，工艺流程简单，易操作，生产安全，易于轻水(重水)脱氚，提取率达到95%以上，低温蒸馏采用了双制冷技术(即氦液化制冷与氮液化制冷)、0P转化技术、催化合成燃烧技术和歧化技术，降低了原料和能源的消耗，减少了气载放射性流出物的排放，大大减轻环境污染，提取氚纯度为99%，最高可达到99.9%。上述两种方法对设备的要求较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，主要是利用微藻光解重水生产氣气的方法，将具有产氢能力的微藻细胞置于无氧环境中，于重水配制的无硫培养基中光解重水，生产氘气。该方法较现有方法，具有环境友好、操作简便、运行安全、对设备要求不高的特点。鉴于氣是氢的稳定态同位素，其化学性质与氢基本相同，而一些微藻能够利用光能分解水产生氢气。本专利技术发现能够依据微藻光解普通水的基本原理，通过将重水替代普通水，利用微藻光解重水生产氘气。与氘气的传统制取方法相比，利用微藻光解重水制取氘气具有技术新颖、成本低廉、运行安全、操作简便、环境友好等诸多优点。微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养植物，微藻种类繁多，如能合理利用，将具有更广阔的前景。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下:，包括步骤:(I)将微藻接种于以普通水为溶剂配制的生长培养基中，以CO2或者含CO2的混合气体作为碳源，光照培养微藻进入指数生长期，收集处于指数生长期的藻体细胞；(2)将步骤(I)中处于指数生长期的藻体细胞接种于以重水为溶剂配制的生长培养基中，以CO2或者含CO2的混合气体作为碳源，光照培养微藻再次进入指数生长期，收集得到用重水培养的藻体细胞；(3)将步骤(2)中用重水培养的藻体细胞接种于以重水为溶剂配制的产氘培养基中，除氧后在黑暗环境中诱导或者除氧后在光照度小于501x的低照度环境中诱导，再光照培养，使微藻细胞光解重水，制得氘气。所述的以重水为溶剂配制的产氘培养基为缺硫培养基，即不含硫的无硫培养基。本专利技术微藻利用光合作用分解重水产氘气，包括直接利用氢化酶和还原力还原氘质子产生氘气，但不限于此。所述的微藻的种类与生长培养基是相对应的， 不同种类的微藻可根据常识选择适宜其生长的相应的生长培养基，所述的生长培养基可选用微藻相应的现有生长培养基，可直接采用市售产品也可按现有配方配制，一般含有硫元素。所述的以普通水为溶剂配制的生长培养基与以重水为溶剂配制的生长培养基除了溶剂不同之外，营养元素相同。所述的以重水为溶剂配制的产氘培养基为用氯化物替代以重水为溶剂配制的生长培养基中的含硫化合物而配制的微藻产氘培养基，简称:产氘培养基。步骤(2)中将处于指数生长期的藻体细胞接种于以重水为溶剂配制的生长培养基中培养，是为了对微藻进行生理状态适应，使微藻适应以重水为溶剂的培养环境。所述的微藻选用能够光解重水产氣气的微藻，包括纤维藻(Ankistrodesmussp.)、衣藻(Chlamydomonas moewusii)、夜配衣藻(Chlamydomonas noctigama)、八月衣藻(Chlamydomonas augustae)、雪衣藻(Chlamydomonas nivalis)、小球藻(Chlorellafusca)、普通小球藻(Chlorella vulgaris)、蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、海洋绿球藻(Chlorococcum littorale)、莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii )、亚海生绿球藻(Chlorococcum submarinum)、亚心形扁藻(Platymona本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用微藻制备氘气的方法，其特征在于，包括步骤：（1）将微藻接种于以普通水为溶剂配制的生长培养基中，以CO2或者含CO2的混合气体作为碳源，光照培养微藻进入指数生长期，收集处于指数生长期的藻体细胞；（2）将步骤（1）中处于指数生长期的藻体细胞接种于以重水为溶剂配制的生长培养基中，以CO2或者含CO2的混合气体作为碳源，光照培养微藻再次进入指数生长期，收集得到用重水培养的藻体细胞；（3）将步骤（2）中用重水培养的藻体细胞接种于以重水为溶剂配制的产氘培养基中，除氧后在黑暗环境中诱导或者除氧后在光照度小于50lx的低照度环境中诱导，再光照培养，制得氘气；所述的以重水为溶剂配制的产氘培养基为缺硫培养基。
【技术特征摘要】
1.一种利用微藻制备氘气的方法，其特征在于，包括步骤: (1)将微藻接种于以普通水为溶剂配制的生长培养基中，以CO2或者含CO2的混合气体作为碳源，光照培养微藻进入指数生长期，收集处于指数生长期的藻体细胞； (2)将步骤(I)中处于指数生长期的藻体细胞接种于以重水为溶剂配制的生长培养基中，以CO2或者含CO2的混合气体作为碳源，光照培养微藻再次进入指数生长期，收集得到用重水培养的藻体细胞； (3)将步骤(2)中用重水培养的藻体细胞接种于以重水为溶剂配制的产氘培养基中，除氧后在黑暗环境中诱导或者除氧后在光照度小于501x的低照度环境中诱导，再光照培养，制得氣气； 所述的以重水为溶剂配制的产氘培养基为缺硫培养基。2.根据权利要求1所述的利用微藻制备氘气的方法，其特征在于，所述的微藻包括纤维藻、衣藻、夜配衣藻、八月衣藻、雪衣藻、小球藻、普通小球藻、蛋白核小球藻、海洋绿球藻、莱茵衣藻、亚海生绿球藻、亚心形扁藻、惰性叶衣藻、脐形紫菜、斜生栅藻、空泡栅藻、羊角月牙藻中的一种或上述一种微藻的突变体、亚种...
【专利技术属性】
技术研发人员：张亚杰，葛亚明，吕学兰，杨春虹，戴宁，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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