微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀技術(shù)（Microbial induced calcium carbonate precipitation,簡稱MICP）主要是利用產(chǎn)生脲酶的微生物水解溶液中的尿素產(chǎn)生碳酸根和氫氧根離子,與游離的鈣離子結(jié)合生成碳酸鈣沉淀,其生成的沉淀具有膠結(jié)作用,可以使松散的砂土顆粒膠結(jié)起來,顯著改善松散砂土的性質(zhì),是一種較有前途的綠色可行性技術(shù)。本文主要利用鈉基膨潤土和MICP技術(shù)一起改善粗砂的特性,不同鈉基膨潤土摻量（0.0%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%）對MICP固化粗砂進(jìn)行了碳酸鈣沉淀含量測試,并對其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,評價(jià)了其滲透性及強(qiáng)度特性等,試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了將膨潤土與MICP技術(shù)聯(lián)合改良粗砂的可行性,其可以有效地應(yīng)用于MICP技術(shù)的局部土體改良。論文的主要內(nèi)容及研究成果如下:（1）采用膨潤土和MICP一起用來改善粗砂特性是可行的,添加的膨潤土沒有影響或抑制細(xì)菌的脲酶活性,反而有利于碳酸鈣沉淀的生成,膨潤土為其提供了較為適宜的物質(zhì)載體,使得固菌率和碳酸鈣含量均隨膨潤土摻量的增加而增加,而碳酸鈣含量隨固菌率的增加呈指數(shù)增加。MICP技術(shù)固化后粗砂試樣的吸水率隨著膨... 

【文章來源】：華北水利水電大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

顆粒表面處的微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉積過程[1]

1緒論3間產(chǎn)生膠結(jié)作用，將松散的顆粒粘結(jié)在一起形成較為密實(shí)的塊狀體，增強(qiáng)了土顆粒間的黏聚力，進(jìn)而提高了土體的強(qiáng)度。在MICP整個(gè)生化反應(yīng)過程中，巴氏芽孢桿菌基本不會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，具有黏性低、反應(yīng)速率可調(diào)控、環(huán)境污染少、成本低等優(yōu)勢使得該技術(shù)廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域[11-12]。圖1-2微生物為碳酸鈣沉積提供呈核點(diǎn)[10]Fig.1-2Microorganismsprovidenucleationpointsforcalciumcarbonateprecipitation[10]1.2.2MICP技術(shù)影響因素研究由于MICP技術(shù)受溫度、pH值、培養(yǎng)基成分及濃度等因素的影響，以至于近年來國內(nèi)外學(xué)者對MICP技術(shù)影響因素進(jìn)行了相關(guān)研究。趙茜[13]通過對不同溫度下的菌液濃度及脲酶活性進(jìn)行試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，低溫（20℃）條件下菌液濃度及脲酶活性均顯著降低。HammesF等[9]通過研究發(fā)現(xiàn)MICP過程主要受4個(gè)關(guān)鍵因素控制:（1）Ca2+濃度；（2）CO32-濃度；（3）pH值；（4）成核位點(diǎn)可用性。部分學(xué)者通過對MICP過程中的培養(yǎng)基濃度、細(xì)菌接種量、溫度及pH值等影響因素進(jìn)行試驗(yàn)研究，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)基濃度、細(xì)菌接種量、溫度和pH值對其影響較為顯著[14-18]。AlQabany等[19-20]探究了不同膠結(jié)液濃度（即尿素和氯化鈣）對MICP的影響因素，試驗(yàn)結(jié)果表明，低濃度溶液下試樣強(qiáng)度更高，高濃度的尿素氯化鈣溶液下滲透性降低較為顯著，在相同的沉淀量下，注射時(shí)使用較低的化學(xué)濃度可以使方解石沉淀分布更均勻，尤其是在較低的膠結(jié)水平下。王瑞興等[21]通過進(jìn)行MICP試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，pH值、Ca2+濃度及溫度均會對生成的碳酸鈣晶體形狀有顯著的影響。Ferris[22]等通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，氫氧根離子有助于提高細(xì)胞周圍的pH值，在MICP過程中最優(yōu)pH值范圍是6.5～9.3。彭劼等[23]對不同溫度（10℃、14℃、18℃、21℃

華北水利水電大學(xué)碩士學(xué)位論文14圖2-1砂顆粒級配曲線Fig.2-1Gradingcurveofsandparticles2.2.2膨潤土膨潤土是一種以蒙脫石為主要成分的黏土礦物，膨潤土中蒙脫石含量一般在65%以上。同時(shí)，蒙脫石是一種含水的二八面體或三八面體的層狀鋁硅酸鹽礦物，具有單斜晶體結(jié)構(gòu)，并且在四面體或八面體中，高價(jià)的硅離子和鋁離子能被其它低價(jià)陽離子置換，使蒙脫石蒙脫石晶胞帶有負(fù)電荷，進(jìn)而成為一個(gè)大的負(fù)離子，以致于使其具有吸附某些陽離子的能力，這也是膨潤土具有較強(qiáng)吸附性的原因。根據(jù)蒙脫石層間可交換陽離子種類以及含量，可將膨潤土主要?jiǎng)澐殖赦c基膨潤土和鈣基膨潤土兩大類。鈉基膨潤土交換陽離子含量高達(dá)750~1000ml/kg，且交換的陽離子是以鈉離子為主，鈉離子含量大于50%。鈉基膨潤土的堿性系數(shù)大于1，pH值高達(dá)8.5~10.6，膠質(zhì)價(jià)高達(dá)100%；鈉基膨潤土膨脹倍數(shù)高達(dá)20~30倍，其吸水量大，最高達(dá)500%以上，且吸水時(shí)間長。而鈣基膨潤土交換的陽離子是以鈣離子為主，但其陽離子交換含量低，一般只有600ml/kg左右。鈣基膨潤土的堿性系數(shù)小于1，pH值一般為6.4~8.5，膠質(zhì)價(jià)約為60%；鈣基膨潤土膨脹倍數(shù)較小，僅有幾倍到十幾倍，且吸水量小，最高不超過200%�？梢钥闯觯啾肉}基膨潤土，鈉基膨潤土陽離子交換量更高，在水中分散性更好，膠質(zhì)價(jià)更高，膠體懸浮液的粘度和潤滑性好，且pH值高，高溫穩(wěn)定，可塑性較高，粘結(jié)性較強(qiáng)，熱濕拉強(qiáng)度以及干壓強(qiáng)度較高[91]。所以，鈉基膨潤土較鈣基膨潤土具有較高的使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。并且，鈉基膨潤土較鈣基膨潤土具有更強(qiáng)的吸附性，可將微生物與砂顆粒緊密的黏結(jié)在一起，進(jìn)而優(yōu)化試樣的強(qiáng)度

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：2967045