一種分散性土的綠色微生物改性劑的制備方法和應(yīng)用方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種分散性土的綠色微生物改性劑的制備方法和應(yīng)用方法，微生物改性劑由試劑A和試劑B所組成，試劑A為經(jīng)微生物菌液所提取的胞內(nèi)外脲酶溶液，試劑B為能夠促使脲酶發(fā)揮水解作用的尿素溶液和鈣源溶液；采用試劑A和B與分散性土樣交替拌合的方式進(jìn)行分散性的改良，礦化改良經(jīng)歷的時(shí)間為7d。本發(fā)明專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：對于分散性土體，微生物改性劑可以增加土壤顆粒之間的粘聚力和吸引力，增強(qiáng)了土壤抵抗水體沖蝕的能力，改善土壤的分散性；相比傳統(tǒng)化學(xué)類改性劑，微生物改性劑綠色環(huán)保且與巖土類材料具有天然親和力，應(yīng)用于分散性土具有顯著抗分散效果；將水利筑壩材料改良技術(shù)與綠色微生物制劑相結(jié)合，在水利筑壩材料改良中擁有良好應(yīng)用前景。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種分散性土的綠色微生物改性劑的制備方法和應(yīng)用方法
本專利技術(shù)屬于土木建筑材料
，具體涉及一種分散性土的綠色微生物改性劑的制備方法和應(yīng)用方法。
技術(shù)介紹
在工程應(yīng)用中，粘性土由于具有良好的防滲特性，常作為填料用于水庫等土工構(gòu)筑物的防滲墻中。因此從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，不但要求其防滲性能滿足要求，還應(yīng)具有抵抗?jié)B透的穩(wěn)定性。基于這樣的工程背景，可以將粘性土分為分散性粘土和非分散性粘土。分散性粘土是一種在水體環(huán)境之中由于含鹽量相對較低，離子之間的斥力大于引力而導(dǎo)致土顆粒的粘聚力全部或者部分喪失的粘性土。世界各地都有分散性粘土的發(fā)現(xiàn)，而對于分散性粘土的改性目前以采用化學(xué)改性方案為主。例如公開號為CN103979822A的專利就公開了一種針對于分散性土的化學(xué)改性方法，傳統(tǒng)的化學(xué)改性方案在改性分散性土體的同時(shí)，會不可避免地將污染帶入被改性土體周圍的環(huán)境之中，進(jìn)而影響周圍環(huán)境之中的地下水、自然植被等；同時(shí)，傳統(tǒng)的化學(xué)改性方案能耗較高，不符合當(dāng)前低碳環(huán)保的發(fā)展趨勢。針對于傳統(tǒng)的化學(xué)改性方案之中存在的這些缺點(diǎn)，提出一種綠色微生物制劑進(jìn)行分散性土體的分散性改性具有重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種分散性土的綠色微生物改性劑的制備方法和應(yīng)用方法，該微生物改性劑由試劑A和試劑B組成，兩劑與分散性土樣配合交替拌和進(jìn)行分散性改良，可增加土壤顆粒之間的粘聚力和吸引力，改善土壤的分散性。本專利技術(shù)目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：一種分散性土的綠色微生物改性劑的制備方法，其特征在于所述微生物改性劑的制備方法包括以下步驟：所述微生物改性劑由試劑A和試劑B所組成，所述試劑A為經(jīng)微生物菌液所提取的胞內(nèi)外脲酶溶液，所述試劑B為能夠促使脲酶發(fā)揮水解作用的尿素溶液和鈣源溶液。所述微生物菌液由巴氏芽孢桿菌進(jìn)行活化培養(yǎng)之后再進(jìn)行大量富集培養(yǎng)而得到，所述的巴氏芽孢桿菌為商品菌種，購自于美國菌種保藏中心，保藏編號：ATCC11859。所述活化培養(yǎng)以及所述大量富集培養(yǎng)的要求為：液態(tài)培養(yǎng)基為NH4-YE，購自于美國菌種保藏中心，保藏編號：ATCC1376；接種量5～6％，培養(yǎng)溫度25～30℃，培養(yǎng)轉(zhuǎn)速150～200rpm，培養(yǎng)時(shí)長36～48h。所述胞內(nèi)外脲酶溶液的提取步驟為：（1）由高速溫控離心機(jī)對所述微生物菌液進(jìn)行離心沉降處理得到細(xì)菌液上清液和細(xì)菌菌落沉淀，所述細(xì)菌液上清液包含巴氏芽孢桿菌胞外脲酶，所述離心沉降處理的條件為:離心溫度4℃、離心轉(zhuǎn)速10000rpm、離心時(shí)長20min；（2）每20ml所述微生物菌液經(jīng)離心沉降處理得到的所述細(xì)菌菌落沉淀中，將所述細(xì)菌液上清液與溶菌酶溶解液按照5:3的體積比混合均勻并破胞，以獲取巴氏芽孢桿菌胞內(nèi)脲酶，所述破胞的條件為：破胞溫度25℃、破胞時(shí)長1h；所述破胞完成后的所述破胞液再次由所述高速溫控離心機(jī)在離心溫度4℃、離心轉(zhuǎn)速10000rpm、離心時(shí)長20min下進(jìn)行所述離心沉降處理獲得破胞液，所述破胞液即為所述巴氏芽孢桿菌的所述胞內(nèi)外脲酶溶液。所述溶菌酶溶解液的配制方法包括以下步驟：（1）準(zhǔn)備溶菌酶凍干粉，所述溶菌酶凍干粉保存于-20℃環(huán)境下，使用時(shí)提前置于室溫25℃下待用；（2）準(zhǔn)備無菌蒸餾水，在容器內(nèi)將所述溶菌酶凍干粉與所述無菌蒸餾水按照1g：10ml的比例進(jìn)行攪拌混合，制備為每ml液體包含100mg溶菌酶的所述溶菌酶溶解液。所述試劑A在使用過程中應(yīng)符合最低限度要求的單位酶活性值，所述最低限度要求的單位酶活性值采用電導(dǎo)率儀進(jìn)行測定，測定方法為：將所述試劑A、2mol/L的尿素溶液、無菌蒸餾水按照體積比為1:5:4的比例進(jìn)行混合攪拌，在25℃恒溫水浴鍋內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，控制攪拌速度為250r/min；采用所述電導(dǎo)率儀測量并記錄反應(yīng)前5min內(nèi)每分鐘的電導(dǎo)率值變化，獲得最終平均每分鐘的電導(dǎo)率變化值K，單位為ms/min；根據(jù)公式U=10*K*A計(jì)算得出單位酶活性值U，單位為mmol·urea/min，其中，K為平均每分鐘的電導(dǎo)率變化值，單位為ms/min；A為特定系數(shù)，取11.11；獲得所述試劑A在使用過程中所述最低限度要求的單位酶活性值U為200mmol·urea/min。所述試劑B的成分包括尿素溶液和鈣源溶液，所述鈣源溶液為二水氯化鈣溶液，所述尿素溶液與所述二水氯化鈣溶液中的鈣離子的摩爾比為1:1，所述尿素溶液的濃度為0.67mol/L。所述試劑B中的尿素濃度為40g/L、二水氯化鈣濃度為98.5g/L，所述試劑B的初始PH值為6。一種涉及任一所述分散性土的綠色微生物改性劑的應(yīng)用方法，其特征在于所述應(yīng)用方法包括以下步驟：（1）將試劑A與分散性土樣按照8-12ml：30g的比例進(jìn)行摻拌，之后將試劑B與所述分散性土樣再次按照8-12ml：30g的比例進(jìn)行摻拌，待所述試劑A和所述試劑B均與所述分散性土樣摻拌完成后，靜置反應(yīng)24h；（2）完成靜置反應(yīng)24h后，第二次向所述分散性土樣中摻拌入所述試劑B并拌和均勻，所述試劑B的摻拌量與所述分散性土樣的比例為8-12ml：30g，之后再次靜置反應(yīng)24h；（3）完成靜置反應(yīng)24h后，第三次向所述分散性土樣中摻拌入所述試劑B并拌和均勻，所述試劑B的摻拌量與所述分散性土樣的比例為8-12ml：30g，之后再次靜置反應(yīng)24h；（4）完成靜置反應(yīng)24h后，繼續(xù)在室溫下養(yǎng)護(hù)4d，直至第7d結(jié)束，完成所述分散性土樣的分散性改性。所述應(yīng)用方法包括以下步驟：（1）將試劑A與分散性土樣按照10ml：30g的比例進(jìn)行摻拌，之后將試劑B與所述分散性土樣再次按照10ml：30g的比例進(jìn)行摻拌，待所述試劑A和所述試劑B均與所述分散性土樣摻拌完成后，靜置反應(yīng)24h；（2）完成靜置反應(yīng)24h后，第二次向所述分散性土樣中摻拌入所述試劑B并拌和均勻，所述試劑B的摻拌量與所述分散性土樣的比例為10ml：30g，之后再次靜置反應(yīng)24h；（3）完成靜置反應(yīng)24h后，第三次向所述分散性土樣中摻拌入所述試劑B并拌和均勻，所述試劑B的摻拌量與所述分散性土樣的比例為10ml：30g，之后再次靜置反應(yīng)24h；（4）完成靜置反應(yīng)24h后，繼續(xù)在室溫下養(yǎng)護(hù)4d，直至第7d結(jié)束，完成所述分散性土樣的分散性改性。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：對于分散性土體，微生物改性劑可以增加土壤顆粒之間的粘聚力和吸引力，增強(qiáng)了土壤抵抗水體沖蝕的能力，從而改善土壤的分散性；相比傳統(tǒng)類的化學(xué)類改性劑，微生物改性劑綠色環(huán)保且與巖土類材料具有天然的親和力，應(yīng)用于分散性土具有顯著的抗分散的效果；將水利筑壩材料改良技術(shù)與綠色微生物制劑相結(jié)合，在水利筑壩材料改良中擁有著良好的應(yīng)用前景。附圖說明圖1為本專利技術(shù)中分散性土的綠色微生物改性劑的制備方法和應(yīng)用方法的流程圖；圖2為本專利技術(shù)中經(jīng)過針孔試驗(yàn)后的水體顏色變化的記錄情況示意圖；圖3為本專利技術(shù)中經(jīng)過碎塊試驗(yàn)后的水體顏色變化的記錄情況示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對本本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種分散性土的綠色微生物改性劑的制備方法，其特征在于所述微生物改性劑的制備方法包括以下步驟：所述微生物改性劑由試劑A和試劑B所組成，所述試劑A為經(jīng)微生物菌液所提取的胞內(nèi)外脲酶溶液，所述試劑B為能夠促使脲酶發(fā)揮水解作用的尿素溶液和鈣源溶液。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種分散性土的綠色微生物改性劑的制備方法，其特征在于所述微生物改性劑的制備方法包括以下步驟：所述微生物改性劑由試劑A和試劑B所組成，所述試劑A為經(jīng)微生物菌液所提取的胞內(nèi)外脲酶溶液，所述試劑B為能夠促使脲酶發(fā)揮水解作用的尿素溶液和鈣源溶液。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分散性土的綠色微生物改性劑的制備方法，其特征在于所述微生物菌液由巴氏芽孢桿菌進(jìn)行活化培養(yǎng)之后再進(jìn)行大量富集培養(yǎng)而得到，所述的巴氏芽孢桿菌為商品菌種，購自于美國菌種保藏中心，保藏編號：ATCC11859。


3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分散性土的綠色微生物改性劑的制備方法，其特征在于所述活化培養(yǎng)以及所述大量富集培養(yǎng)的要求為：液態(tài)培養(yǎng)基為NH4-YE，購自于美國菌種保藏中心，保藏編號：ATCC1376；接種量5～6％，培養(yǎng)溫度25～30℃，培養(yǎng)轉(zhuǎn)速150～200rpm，培養(yǎng)時(shí)長36～48h。


4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分散性土的綠色微生物改性劑的制備方法，其特征在于所述胞內(nèi)外脲酶溶液的提取步驟為：
（1）由高速溫控離心機(jī)對所述微生物菌液進(jìn)行離心沉降處理得到細(xì)菌液上清液和細(xì)菌菌落沉淀，所述細(xì)菌液上清液包含巴氏芽孢桿菌胞外脲酶，所述離心沉降處理的條件為:離心溫度4℃、離心轉(zhuǎn)速10000rpm、離心時(shí)長20min；
（2）每20ml所述微生物菌液經(jīng)離心沉降處理得到的所述細(xì)菌菌落沉淀中，將所述細(xì)菌液上清液與溶菌酶溶解液按照5:3的體積比混合均勻并破胞，以獲取巴氏芽孢桿菌胞內(nèi)脲酶，所述破胞的條件為：破胞溫度25℃、破胞時(shí)長1h；所述破胞完成后的所述破胞液再次由所述高速溫控離心機(jī)在離心溫度4℃、離心轉(zhuǎn)速10000rpm、離心時(shí)長20min下進(jìn)行所述離心沉降處理獲得破胞液，所述破胞液即為所述巴氏芽孢桿菌的所述胞內(nèi)外脲酶溶液。


5.根據(jù)權(quán)利要4所述的一種分散性土的綠色微生物改性劑的制備方法，其特征在于所述溶菌酶溶解液的配制方法包括以下步驟：
（1）準(zhǔn)備溶菌酶凍干粉，所述溶菌酶凍干粉保存于-20℃環(huán)境下，使用時(shí)提前置于室溫25℃下待用；
（2）準(zhǔn)備無菌蒸餾水，在容器內(nèi)將所述溶菌酶凍干粉與所述無菌蒸餾水按照1g：10ml的比例進(jìn)行攪拌混合，制備為每ml液體包含100mg溶菌酶的所述溶菌酶溶解液。


6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分散性土的綠色微生物改性劑的制備方法，其特征在于所述試劑A在使用過程中應(yīng)符合最低限度要求的單位酶活性值，所述最低限度要求的單位酶活性值采用電導(dǎo)率儀進(jìn)行測定，測定方法為：將所述試劑A、2mol/L的尿素溶液、無菌蒸餾水按照體積比為1:5:4的比例進(jìn)行混合攪拌，在25℃恒溫水浴鍋內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，控制攪拌速度為250r/min；采用所述電導(dǎo)率儀測量并記錄反應(yīng)前5min內(nèi)每分鐘...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李馳，武慧敏，史冠宇，鄧有偉，高瑜，王翠艷，王家相，
申請(專利權(quán))人：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計(jì)院，
類型：發(fā)明
國別省市：內(nèi)蒙古;15