微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）固化土壤实验研究
发布时间：2022-01-11 12:51
随着世界范围内的人口增长和社会发展，对建设用地的需求不断增大。传统的化学灌浆材料和化学固化剂，大多含有有毒化学物质，常常对环境造成不良影响。研究一种新型环保的土壤加固方法就变得十分迫切。微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）是一种在自然界中广泛存在的生物矿化过程，机理简单，快速高效，环境耐受性好。将这一技术用于土壤加固，将会带来巨大的环境效益和经济效益。本文主要开展了巴氏芽孢杆菌（Sporosarcina pasteurii）催化尿素水解进行MICP固化土壤效果和影响因素研究，为这一技术的实际应用提供基础数据和科学依据。主要研究内容和成果为：（1）巴氏芽孢杆菌的培养和脲酶活性研究。在1%（V/V）接种量，200rpm连续培养时，巴氏芽孢杆菌的最适宜培养条件为30℃，pH89，时间为3840h，适宜保存条件为4℃，至少可以保存30d。（2）尿素水解MICP过程及影响因素研究。增大菌液（或脲酶）浓度，可以加快尿素水解过程。尿素浓度小于1.6M时，增加其浓度，可以提高细菌脲酶活性，而高浓度CaCl2对脲酶有明显的抑制作用。提高CaCl2和尿素浓度（小于1...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 本文研究目的、内容及技术路线
1.2.1 研究目的及意义
1.2.2 研究内容
1.2.3 创新点
1.2.4 技术路线
第2章 微生物固化土壤技术概述
2.1 生物矿化概述
2.2 尿素水解 MICP 研究现状
2.2.1 MICP 种类
2.2.2 尿素水解 MICP 机理
2.2.3 尿素水解 MICP 生成碳酸钙晶体特征
2.2.4 尿素水解 MICP 应用
2.2.5 尿素水解 MICP 固化土壤
2.2.6 尿素水解 MICP 固化土壤影响因素
第3章 巴氏芽孢杆菌培养和活性研究
3.1 引言
3.2 活化与培养
3.3 细菌生长与脲酶活性
3.3.1 细菌数量与活性的表征方法
3.3.2 细菌生长曲线和脲酶活性变化
3.4 环境因素对巴氏芽孢杆菌生长的影响
3.4.1 温度的影响
3.4.2 pH 值的影响
3.5 菌种和菌液保存
3.6 本章小结
第4章 尿素水解 MICP 影响因素研究
4.1 引言
4.2 实验材料与方法
4.2.1 细菌和脲酶
4.2.2 细菌浓度与脲酶活性
4.2.3 CaCO_3生成量和产率
4.2.4 NH_4-N 浓度
4.3 细菌（脲酶）浓度影响
4.3.1 细菌和脲酶浓度对尿素水解的影响
4.3.2 细菌和脲酶浓度对 CaCO_3产量的影响
4.4 尿素的影响
4.5 Ca~(2+)的影响
4.6 尿素和 Ca~(2+)共同影响
4.7 NH_4~+的影响
4.8 pH 值影响
4.9 温度影响
4.10 本章小结
第5章 细菌固化土壤实验模具研究
5.1 引言
5.2 实验材料与方法
5.2.1 土工布
5.2.2 反应器
5.2.3 细菌、砂土和粘结液
5.2.4 实验方法
5.3 实验模具探索
5.3.1 顶部开口刚性模具
5.3.2 顶部和底部开口刚性模具
5.3.3 全接触柔性模具
5.4 固化效果对比与评价
5.4.1 直剪试验结果
5.4.2 无侧限抗压强度试验结果
5.4.3 三轴压缩试验结果
5.5 样品均匀性评价
5.6 SEM 和 EDX 结果分析
5.7 本章小结
第6章 细菌固化土壤影响因素研究
6.1 引言
6.2 实验方法与材料
6.2.1 实验用砂
6.2.2 细菌溶液
6.2.3 粘结液
6.2.4 固化样品的准备方法
6.2.5 固化样品的养护条件
6.2.6 无侧限抗压强度试验
6.3 结果与讨论
6.3.1 细菌浓度的影响
6.3.2 粘结液浓度的影响
6.3.3 反应时间的影响
6.3.4 养护条件的影响
6.3.5 砂土类型的影响
6.4 本章结论
第7章 尿素酶固化土壤影响因素研究
7.1 引言
7.2 实验方法与材料
7.3 结果与讨论
7.3.1 尿素酶浓度的影响
7.3.2 粘结液浓度的影响
7.3.3 反应时间的影响
7.3.4 养护条件的影响
7.3.5 固化样品 CaCO_3含量和无侧限抗压强度关系
7.4 本章结论
第8章 结论与建议
8.1 结论
8.2 建议
致谢
参考文献
附录 1 攻读博士学位期间发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物矿化材料的形成机制及模拟应用[J]. 杜竹玮,李浩然. 有色金属. 2003(04)
[2]CaCO3生物矿化的研究进展——有机质的控制作用[J]. 张刚生,谢先德. 地球科学进展. 2000(02)
[3]温度和底物对陕西土壤脲酶活性的影响[J]. 和文祥,朱铭莪. 西北农业大学学报. 1998(05)
[4]生物矿化作用[J]. 何基保,温树林. 自然杂志. 1997(05)
硕士论文
[1]碳酸盐矿化菌研究[D]. 王瑞兴.东南大学 2005
本文编号：3582813
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 本文研究目的、内容及技术路线
1.2.1 研究目的及意义
1.2.2 研究内容
1.2.3 创新点
1.2.4 技术路线
第2章 微生物固化土壤技术概述
2.1 生物矿化概述
2.2 尿素水解 MICP 研究现状
2.2.1 MICP 种类
2.2.2 尿素水解 MICP 机理
2.2.3 尿素水解 MICP 生成碳酸钙晶体特征
2.2.4 尿素水解 MICP 应用
2.2.5 尿素水解 MICP 固化土壤
2.2.6 尿素水解 MICP 固化土壤影响因素
第3章 巴氏芽孢杆菌培养和活性研究
3.1 引言
3.2 活化与培养
3.3 细菌生长与脲酶活性
3.3.1 细菌数量与活性的表征方法
3.3.2 细菌生长曲线和脲酶活性变化
3.4 环境因素对巴氏芽孢杆菌生长的影响
3.4.1 温度的影响
3.4.2 pH 值的影响
3.5 菌种和菌液保存
3.6 本章小结
第4章 尿素水解 MICP 影响因素研究
4.1 引言
4.2 实验材料与方法
4.2.1 细菌和脲酶
4.2.2 细菌浓度与脲酶活性
4.2.3 CaCO_3生成量和产率
4.2.4 NH_4-N 浓度
4.3 细菌（脲酶）浓度影响
4.3.1 细菌和脲酶浓度对尿素水解的影响
4.3.2 细菌和脲酶浓度对 CaCO_3产量的影响
4.4 尿素的影响
4.5 Ca~(2+)的影响
4.6 尿素和 Ca~(2+)共同影响
4.7 NH_4~+的影响
4.8 pH 值影响
4.9 温度影响
4.10 本章小结
第5章 细菌固化土壤实验模具研究
5.1 引言
5.2 实验材料与方法
5.2.1 土工布
5.2.2 反应器
5.2.3 细菌、砂土和粘结液
5.2.4 实验方法
5.3 实验模具探索
5.3.1 顶部开口刚性模具
5.3.2 顶部和底部开口刚性模具
5.3.3 全接触柔性模具
5.4 固化效果对比与评价
5.4.1 直剪试验结果
5.4.2 无侧限抗压强度试验结果
5.4.3 三轴压缩试验结果
5.5 样品均匀性评价
5.6 SEM 和 EDX 结果分析
5.7 本章小结
第6章 细菌固化土壤影响因素研究
6.1 引言
6.2 实验方法与材料
6.2.1 实验用砂
6.2.2 细菌溶液
6.2.3 粘结液
6.2.4 固化样品的准备方法
6.2.5 固化样品的养护条件
6.2.6 无侧限抗压强度试验
6.3 结果与讨论
6.3.1 细菌浓度的影响
6.3.2 粘结液浓度的影响
6.3.3 反应时间的影响
6.3.4 养护条件的影响
6.3.5 砂土类型的影响
6.4 本章结论
第7章 尿素酶固化土壤影响因素研究
7.1 引言
7.2 实验方法与材料
7.3 结果与讨论
7.3.1 尿素酶浓度的影响
7.3.2 粘结液浓度的影响
7.3.3 反应时间的影响
7.3.4 养护条件的影响
7.3.5 固化样品 CaCO_3含量和无侧限抗压强度关系
7.4 本章结论
第8章 结论与建议
8.1 结论
8.2 建议
致谢
参考文献
附录 1 攻读博士学位期间发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物矿化材料的形成机制及模拟应用[J]. 杜竹玮,李浩然. 有色金属. 2003(04)
[2]CaCO3生物矿化的研究进展——有机质的控制作用[J]. 张刚生,谢先德. 地球科学进展. 2000(02)
[3]温度和底物对陕西土壤脲酶活性的影响[J]. 和文祥,朱铭莪. 西北农业大学学报. 1998(05)
[4]生物矿化作用[J]. 何基保,温树林. 自然杂志. 1997(05)
硕士论文
[1]碳酸盐矿化菌研究[D]. 王瑞兴.东南大学 2005
本文编号：3582813
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3582813.html
