【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉巖土體改良，特別是涉及一種植物碳酸酐酶固化土體的方法。
技術介紹
1、工程中常需要對巖土體等進行人工的改良以滿足工程上強度、承載力、滲透性等方面的要求，有時也需要對一些特殊部位開裂或者劣化的混凝土進行修復。常用的方法是向被處理的介質中注入或噴灑膠凝材料。常用的膠凝材料主要為水泥，還有一些水玻璃和高分子材料等化學膠凝材料。這些膠凝材料粘性大，注入地下巖土體和劣化混凝土的難度大，也需要借助大型機械才能完成，且一些化學膠凝材料對環境影響比較大，自身的穩定性也較差。同時生產這些膠凝材料需要向大氣中排放大量的二氧化碳，不利于環境保護。因此，亟需找到一種使用難度小、環境影響小、穩定性好的土體固化的方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種植物碳酸酐酶固化土體的方法，以解決上述現有技術存在的問題。本專利技術的植物碳酸酐酶固化土體的方法是一種利用自然界存在的生物化學過程實現巖土體改良或混凝土修復的方法，無需進行注漿且不會向大氣中排放大量的二氧化碳，克服了現有的固化方法存在的注漿難度大、環境影響大的問題。并且本專利技術的固化方法具有一定的碳吸收功能(植物碳酸酐酶誘導礦化過程中會吸收利用二氧化碳)。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了如下方案：一種植物碳酸酐酶固化土體的方法，包括以下步驟：
3、(1)在土體的表面噴灑堿性的緩沖液，得到ⅰ階固化土體；
4、在土體的表面噴灑堿性的緩沖液可以優化土體中的反應環境，使其處于一種利于植物碳酸酐酶誘導產生
5、(2)在ⅰ階固化土體的表面噴灑混合溶液a，得到ⅱ階固化土體；所述混合溶液a中的成分包括可以和碳酸根形成沉淀(碳酸鹽礦物)的可溶性鹽溶液和植物碳酸酐酶粗提取液；
6、噴灑混合溶液a可以優化介質處理范圍(為了改善噴灑方式產生的厚度薄且不均勻的問題，在改變土體的環境的基礎上，通過噴灑混合溶液a一方面增加土體的含水量，提高了溶液滲透的深度，另一方面將第一步的堿性溶液驅趕到土體深處，形成了下部比上部偏堿性的環境，使得下部的碳酸鈣形成先于上部的情況，改善均勻性)并初步形成礦化膠結結構；
7、(3)在ⅱ階固化土體的表面噴灑混合溶液b和二氧化碳溶液，得到ⅲ階固化土體；所述混合溶液b中的成分包括植物碳酸酐酶粗提取液和表面活化劑。
8、噴灑混合溶液b后可以加快反應速率和效率，進一步形成礦化膠結結構以提升固化效果。
9、進一步地，所述方法，還包括重復(3)的過程，以進一步增加土體的強度。
10、通入含有二氧化碳的氣體或者利用空氣中的二氧化碳可以使植物碳酸酐酶誘導礦化反應不斷進行，進一步增加土體的強度。
11、進一步地，所述緩沖液的ph為9～11；所述土體包括風積砂；所述緩沖液包括hepes和/或tris；每平方米的土體表面噴灑1～2l緩沖液。
12、進一步地，所述可溶性鹽溶液中可以和碳酸根形成沉淀的離子的濃度為3～12mol/l；
13、所述可溶性鹽溶液中的可溶性鹽包括氯化鈣、硝酸鈣和醋酸鈣中的一種或多種。
14、進一步地，所述植物碳酸酐酶粗提取液的制備方法，包括以下步驟：
15、將含有植物碳酸酐酶的植物組織破碎后過濾，得到粗濾液；
16、在粗濾液中加入水和ph緩沖溶液，調節ph至8～10，離心，得到所述植物碳酸酐酶粗提取液；
17、所述植物組織和植物碳酸酐酶粗提取液的比例為5～80g/1l；所述植物碳酸酐酶粗提取液的酶活性為20～60u/ml。
18、更進一步地，所述植物組織包括糧食作物葉片、雜草葉片和蔬菜葉片中的一種或多種。
19、更進一步地，所述糧食作物葉片包括玉米、高粱和水稻葉片中的一種或多種；蔬菜葉片包括菠菜、空心菜、油菜和菜心葉片中的一種或多種。
20、更進一步地，所述破碎的方法包括機械破碎法或超聲波法。
21、進一步地，所述混合溶液a中的可溶性鹽溶液和植物碳酸酐酶粗提取液的體積比為10～20:1；
22、每平方米的ⅰ階固化土體的表面噴灑2～4l混合溶液a。
23、進一步地，所述二氧化碳溶液為二氧化碳飽和溶液；
24、所述二氧化碳溶液和混合溶液b中的植物碳酸酐酶粗提取液的體積比為5～10:1；
25、所述表面活化劑的體積占二氧化碳溶液和混合溶液b中的植物碳酸酐酶粗提取液總體積的0.025～0.25％。
26、進一步地，每平方米的ⅱ階固化土體的表面噴灑2～4l混合溶液b和二氧化碳溶液。
27、更進一步地，所述二氧化碳溶液的制備方法包括：在水中通入含有二氧化碳的氣體至二氧化碳飽和。
28、本專利技術的土體固化過程中使用的植物碳酸酐酶粗提取液可以進行生物化學反應，誘導二氧化碳和鈣等離子形成碳酸鹽結晶，膠結土體顆粒，提高土體強度。應用時，可以通過多遍處理來達到不同的效果(不同的強度)，實現不同的目的。
29、同時，對土體表層進行改良加固時，可以利用大氣中的二氧化碳作為反應的底物實現碳酸鹽晶體的生成，從而實現碳固定、改良土體和降低成本的三重效果。
30、本專利技術公開了以下技術效果：
31、(1)本專利技術的植物碳酸酐酶固化土體的方法是一種利用自然界存在的生物化學過程實現巖土體改良或混凝土修復的方法，無需進行注漿且不會向大氣中排放大量的二氧化碳，克服了現有的固化方法存在的注漿難度大、環境影響大的問題。并且本專利技術的固化方法具有一定的碳吸收功能(植物碳酸酐酶誘導礦化過程中會吸收利用二氧化碳)。
32、(2)本專利技術的植物碳酸酐酶固化土體的方法利用的植物誘導礦化原理是自然界中天然存在生物化學反應，相比人為注入化學膠凝材料要穩定，且不會對環境造成污染。
33、(3)本專利技術的植物碳酸酐酶固化土體的方法需要投入的反應底物少，反應的產物為結晶形式，反應終止后副產物鹽量少，相比其他生物誘導方法，對土體自身的化學環境影響小，且降低了使用成本低。
34、(4)本專利技術的植物碳酸酐酶固化土體的方法可以利用大氣中的二氧化碳，將其作為一種反應底物，在不額外投入反應底物的情況下能使反應源源不斷發生，并且可以減少大氣中的二氧化碳含量。
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1.一種植物碳酸酐酶固化土體的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括重復噴灑混合溶液B和二氧化碳溶液的步驟。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述緩沖液的pH為9～11；所述土體包括風積砂；所述緩沖液包括Hepes和/或Tris；每平方米的土體表面噴灑1～2L緩沖液。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述可溶性鹽溶液中可以和碳酸根形成沉淀的離子的濃度為3～12mol/L；
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物碳酸酐酶粗提取液的制備方法，包括以下步驟：
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合溶液A中的可溶性鹽溶液和植物碳酸酐酶粗提取液的體積比為10～20:1；
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳溶液為二氧化碳飽和溶液；
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，每平方米的Ⅱ階固化土體的表面噴灑2～4L混合溶液B和二氧化碳溶液。
【技術特征摘要】
1.一種植物碳酸酐酶固化土體的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括重復噴灑混合溶液b和二氧化碳溶液的步驟。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述緩沖液的ph為9～11；所述土體包括風積砂；所述緩沖液包括hepes和/或tris；每平方米的土體表面噴灑1～2l緩沖液。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述可溶性鹽溶液中可以和碳酸根形成沉淀的離子的濃度為3～12m...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王麗亞，高云起，高玉峰，王晨，牛佳寶，李光燦，
申請(專利權)人：石家莊鐵道大學，
類型：發明
國別省市：
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