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随着农业集中化和工业化的快速发展,大量废水、废气的排放,对生态环境造成了不可逆的危害。微藻作为一种广泛存在于自然界中的微小生物,具有世代周期短、光合效率高的特点,可利用废水和废气中的无机营养物质合成自身生物量,用于生物柴油、食品补充剂和土壤改良剂等高价值产品的生产。因此,发展微藻生物质产业可达到污染治理与经济生产的目的。然而,过高的生产成本制约了微藻生物质产业的发展,必须对每个生产阶段（藻种筛选、培养、采收和产品转化）存在的问题进行优化。针对微藻采收与转化阶段存在的采收效率低、操作过程复杂、藻珠难分离和可能造成环境污染等问题,本研究从预处理、破壁及浮珠载体选择等多方面入手,改进浮珠浮选技术,探究改进技术的强化浮选性能,尝试使用Extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek（XDLVO）理论解析浮选过程中微藻细胞与低密度浮珠（Low Density Microspheres,LDMs）之间的相互作用,旨在丰富和发展现有浮选理论,开发高效、便捷、环境友好的微藻采收新技术,从而为推动微藻大规模产业化提供科学依据。研究得到的主要结论如下:（1）基于加热预处理与LDMs表面修饰技术,提出改进浮珠浮选技术,相比于传统浮珠浮选技术,新方法强化了微藻生物质的采收效率。试验发现加热预处理后小球藻、栅藻、螺旋藻、铜绿微囊藻和鱼腥藻的采收效率均高于90%;此外,壳聚糖包覆的LDMs表面Zeta电位从负转为正,可与带负电的微藻细胞结合,在藻液p H为6～8时,小球藻、栅藻和铜绿微囊藻的采收效率分别为91.63%、98.50%和99.37%。且不需额外调节水体p H值、操作简单、药剂使用量低,具有很强的工程应用潜力。（2）为了解决采收后藻细胞与LDMs的分离难题,开发了一种全新的微藻采收与油脂提取一体化技术。试验发现超声波的空化作用可以一定程度上破裂细胞膜,提高小球藻细胞的破壁提油效率。在超声预处理后,选用不同配比正己烷与异丙醇混合溶剂（Hexane and Isopropanol,HIP）对微藻细胞进行油脂提取。研究发现,当超声时间为13 min,HIP比例为4,藻液浓度为13.6 g/L,超声功率为254 W时,小球藻的油脂提取效率达到最大值,为18.91%。与调整的Bligh＆Dyer法相比,使用超声辅助法对小球藻油脂提取时,得到的生物柴油中多不饱和脂肪酸含量较低,而饱和脂肪酸含量较高,从而提升了生物柴油的稳定性。（3）从核桃中提取核桃蛋白液（Walnut protein extract,WPE）对微藻进行预絮凝处理,在此基础上提出使用核桃脂滴乳液（Walnut lipid droplets emulsion,WLDE）作为生物浮珠用于微藻采收的浮珠浮选技术。试验发现,WPE与WLDE分别用于小球藻和栅藻的絮凝、浮选过程时,均得到了较高的采收效率（＞95%）。核桃蛋白的存在,可以增强壳聚糖与微藻细胞之间的架桥网捕作用。浮选过程中,当藻液p H为7时,小球藻和栅藻的采收效率均高于95%,此时核桃脂滴:壳聚糖的比例和药剂的用量取决于待采收微藻的种类。但由于螺旋藻处于高离子浓度培养基中,削弱了壳聚糖分子的架桥和网捕能力,致使螺旋藻的采收效率整体处于较低水平,最大不超过70%。（4）用XDLVO理论解析微藻浮珠浮选采收中藻细胞间、藻细胞与LDMs间相互作用,揭示了浮珠浮选过程中颗粒间的相界面作用能对采收效率的影响机理。计算发现,加入预絮凝剂和对LDMs进行表面改性,都可达到压缩双电层、减少静电作用势能(UES)的目的。此时总相互作用势能(UXDLVO)从排斥状态变为吸引状态,故采收效率得到提高。然而,加热预处理则是通过改变Lewis酸碱作用势能(UAB),达到提高采收效率的目的。当使用WLDE-5作为LDMs进行浮珠浮选时,微藻与LDMs之间UXDLVO呈现出的能垒被消除,或能垒保持稳定但次极小值降低,因此采收效率有所提高。但对于螺旋藻而言,次极小值降低的同时能垒也增加了,故WLDE-5用于螺旋藻采收效率不高。对溶液进行脱盐后,能垒被消除,螺旋藻的采收效率有所提高。