本文關(guān)鍵詞：非尿素分解菌—粘質(zhì)沙雷氏菌誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀與砂柱膠結(jié)實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：微生物成礦現(xiàn)象普遍存在于自然界中,特別是在地質(zhì)成巖方面。研究表明,某些巖石尤其是碳酸鹽巖的形成與微生物有著密不可分的關(guān)系�；谖⑸锍傻V現(xiàn)象的微生物加固技術(shù)就是利用微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀(Microbially Induced Calcite Precipitation,MICP)的原理,進(jìn)行巖土工程加固和修復(fù),這是一種既經(jīng)濟(jì)高效又生態(tài)環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展新方法�，F(xiàn)有的MICP反應(yīng)機(jī)制主要是利用尿素水解作用,但產(chǎn)生的副產(chǎn)物銨根離子,對環(huán)境具有一定的危害性。因此,本文基于以乙酸鈣為底物的氧化作用反應(yīng)機(jī)制,開展了粘質(zhì)沙雷氏菌誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀研究。主要研究結(jié)果如下:(1)通過細(xì)菌富集與分離以及鈣化實(shí)驗(yàn),分離出一株可利用乙酸鈣為碳源和鈣源,誘導(dǎo)產(chǎn)生碳酸鈣沉淀的菌株,經(jīng)DNA測序、核糖體數(shù)據(jù)庫和BLAST比對確定為粘質(zhì)沙雷氏菌,匹配度達(dá)100%。(2)通過單因素影響實(shí)驗(yàn)確定了粘質(zhì)沙雷氏菌生長培養(yǎng)條件:酵母提取物濃度4%(w/v),乙酸鈉濃度4%(w/v),溫度30℃,搖床轉(zhuǎn)速120 rpm,培養(yǎng)液初始pH值8,接種量為4%(v/v);得到的生長曲線能較好的符合龔珀茲—理查茲模型。(3)由搖瓶沉淀實(shí)驗(yàn)得到粘質(zhì)沙雷氏菌在誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀時適宜的鈣濃度為0.15 mol/L,這時形成的主要礦物質(zhì)為方解石和球霰石,單位細(xì)菌濃度(OD600值)下的鈣結(jié)晶沉淀量達(dá)到859.4 mg,最佳沉淀時間為9 d。XRD和SEM結(jié)果表明沉淀中的CaCO3晶體主要為方解石和球霰石兩種形態(tài),晶體的礦物組成受鈣離子濃度影響較大。(4)砂柱膠結(jié)實(shí)驗(yàn)表明,基于粘質(zhì)沙雷氏菌的MICP技術(shù)對石英砂膠結(jié)后,CaCO3晶體平均生成量達(dá)到22.16 kg/m3,孔隙率減少91%,滲透系數(shù)降低80%以上,但膠結(jié)強(qiáng)度較低。XRD和SEM結(jié)果表明砂柱中沉淀的CaCO3晶體主要為方解石,這些晶體通過粘連在砂顆粒表面和充填在顆�？紫吨袃煞N方式來改變松散砂顆粒的物理性能。
【關(guān)鍵詞】：粘質(zhì)沙雷氏菌 MICP 環(huán)境友好 方解石
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU41
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-26
• 1.0 研究背景14-16
• 1.1 MICP技術(shù)的應(yīng)用16-19
• 1.1.1 結(jié)構(gòu)材料的修復(fù)16-17
• 1.1.2 石質(zhì)建筑的修復(fù)17
• 1.1.3 混凝土修復(fù)17
• 1.1.4 纖維水泥材料17
• 1.1.5 重金屬和放射性物質(zhì)修復(fù)17-18
• 1.1.6 其它領(lǐng)域的應(yīng)用18-19
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-22
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3 課題的提出22-24
• 1.3.1 現(xiàn)有MICP存在的不足22-23
• 1.3.2 新型反應(yīng)機(jī)制的提出23-24
• 1.4 研究目的及意義24
• 1.5 研究內(nèi)容和技術(shù)路線24-26
• 1.5.1 研究內(nèi)容24-25
• 1.5.2 技術(shù)路線25-26
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料26-30
• 2.1 石英砂26-28
• 2.1.1 石英砂篩選26
• 2.1.2 石英砂的物理性質(zhì)26
• 2.1.3 石英砂的表面形態(tài)和礦物成分26-28
• 2.2 微生物和培養(yǎng)基28-29
• 2.2.1 微生物28
• 2.2.2 土壤樣品28
• 2.2.3 培養(yǎng)基28-29
• 2.3 實(shí)驗(yàn)藥品和實(shí)驗(yàn)儀器29-30
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)藥品29
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)儀器29-30
• 第3章 非尿素分解菌的富集、分離與鑒定30-38
• 3.1 引言30
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法30-31
• 3.2.1 土壤樣品的選取30
• 3.2.2 細(xì)菌的富集與分離30-31
• 3.2.3 鈣化實(shí)驗(yàn)檢測31
• 3.2.4 菌種鑒定31
• 3.3 結(jié)果與分析31-36
• 3.3.1 富集與分離31-33
• 3.3.2 鈣化實(shí)驗(yàn)33
• 3.3.3 DNA測序與系統(tǒng)發(fā)育樹33-36
• 3.4 本章小結(jié)36-38
• 第4章 細(xì)菌生長特性38-46
• 4.1 引言38
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法38-39
• 4.2.1 菌種培養(yǎng)38
• 4.2.2 細(xì)菌生長單因素影響實(shí)驗(yàn)38
• 4.2.3 生長曲線的繪制38-39
• 4.3 結(jié)果與分析39-44
• 4.3.1 各因素對細(xì)菌生長的影響39-43
• 4.3.2 生長曲線43-44
• 4.4 本章小結(jié)44-46
• 第5章 搖瓶沉淀實(shí)驗(yàn)46-54
• 5.1 引言46
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方法46-47
• 5.2.1 搖瓶沉淀實(shí)驗(yàn)46
• 5.2.2 細(xì)菌溶液準(zhǔn)備46
• 5.2.3 確定沉淀時間46
• 5.2.4 SEM和XRD分析46-47
• 5.3 結(jié)果與分析47-52
• 5.3.1 沉淀物47
• 5.3.2 鈣濃度對沉淀量的影響47-48
• 5.3.3 沉淀時間對沉淀量的影響48-49
• 5.3.4 鈣濃度對鈣沉淀物結(jié)晶形態(tài)的影響49-52
• 5.4 本章小結(jié)52-54
• 第6章 砂柱膠結(jié)實(shí)驗(yàn)54-64
• 6.1 引言54
• 6.2 實(shí)驗(yàn)方法54-56
• 6.2.1 砂柱制備54-55
• 6.2.2 砂柱孔隙率和滲透性測試55
• 6.2.3 實(shí)驗(yàn)用溶液55-56
• 6.2.4 膠結(jié)工藝56
• 6.2.5 SEM和XRD分析56
• 6.3 結(jié)果與分析56-61
• 6.3.1 孔隙率和滲透性變化56-57
• 6.3.2 石英砂形貌變化57-58
• 6.3.3 膠結(jié)前后石英砂XRD和SEM分析58-60
• 6.3.4 與其他微生物礦化機(jī)制的比較60-61
• 6.4 本章小結(jié)61-64
• 第7章 研究結(jié)論與展望64-68
• 7.1 研究結(jié)論64
• 7.2 展望64-68
• 參考文獻(xiàn)68-78
• 主要成果78-80
• 致謝80

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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本文編號：804863