本發明涉(she)及到(dao)一種(zhong)基(ji)于(yu)低價鈣離子(zi)制備生(sheng)物(wu)(wu)(wu)水泥的(de)生(sheng)產方法和應用(yong)，即在(zai)傳(chuan)統微(wei)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)誘導方解石(shi)沉(chen)淀技術(shu)基(ji)礎上，利用(yong)農業、礦(kuang)業廢物(wu)(wu)(wu)作(zuo)為原料(liao)生(sheng)產生(sheng)物(wu)(wu)(wu)水泥基(ji)材料(liao)，具體屬于(yu)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)建(jian)筑材料(liao)技術(shu)領域。

背景技術：

近年來，一(yi)種環境友好型綠色(se)建(jian)筑材料(liao)－生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)泥已(yi)經(jing)在(zai)土木工程上得到較廣泛的(de)應用。生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)泥是一(yi)種由鈣鹽、尿素、微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)（如脲(niao)酶(mei)菌）按一(yi)定(ding)比(bi)例混合產生(sheng)(sheng)的(de)建(jian)筑材料(liao)，其機制稱為微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)誘導(dao)方(fang)解(jie)石沉(chen)淀。生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)泥與(yu)(yu)常規(gui)水(shui)(shui)(shui)(shui)泥的(de)作用相似即降低(di)水(shui)(shui)(shui)(shui)力傳導(dao)性(xing)、增加地(di)面強度(du)，灌(guan)漿方(fang)式也與(yu)(yu)傳統水(shui)(shui)(shui)(shui)泥大致相同。目前已(yi)經(jing)有大量關于(yu)(yu)用生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)泥代(dai)替(ti)常規(gui)水(shui)(shui)(shui)(shui)泥的(de)研(yan)究，如固體廢物(wu)(wu)填(tian)埋場的(de)建(jian)設(she)、堤壩的(de)穩固、地(di)下(xia)水(shui)(shui)(shui)(shui)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)塘的(de)建(jian)設(she)等。此(ci)外生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)泥與(yu)(yu)傳統的(de)波蘭特(te)水(shui)(shui)(shui)(shui)泥相比(bi)有以下(xia)優點：（1）生(sheng)(sheng)產過程能耗少；（2）粘度(du)低(di)，易于(yu)(yu)注入(ru)地(di)下(xia)；（3）顆(ke)粒尺寸小，能修復(fu)更(geng)狹小的(de)空(kong)隙(xi)和裂縫(feng)等。

然(ran)而(er)，生物(wu)水泥在(zai)實(shi)際推(tui)廣應(ying)(ying)用(yong)中卻存在(zai)較(jiao)大(da)(da)挑戰。常用(yong)的(de)(de)微生物(wu)誘導方(fang)(fang)解石(shi)沉淀(dian)工(gong)藝通(tong)常需(xu)(xu)要(yao)大(da)(da)量的(de)(de)工(gong)業(ye)級氯化(hua)(hua)鈣(gai)(gai)作為鈣(gai)(gai)源，但(dan)(dan)氯化(hua)(hua)鈣(gai)(gai)的(de)(de)價格(ge)昂貴且(qie)大(da)(da)量使(shi)用(yong)氯化(hua)(hua)鈣(gai)(gai)會對環境(jing)造成污(wu)染。因(yin)此(ci)研究者們一直致力(li)于(yu)尋找可代替的(de)(de)鈣(gai)(gai)源。例(li)如(ru)，park等(deng)報道了植物(wu)誘導方(fang)(fang)解石(shi)沉淀(dian)過(guo)程(cheng)(cheng)，利用(yong)羊刀豆(dou)的(de)(de)活性(xing)脲酶與氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)鈣(gai)(gai)或硝酸鈣(gai)(gai)混合反應(ying)(ying)生成的(de)(de)反應(ying)(ying)物(wu)用(yong)于(yu)砂膠結，但(dan)(dan)羊刀豆(dou)的(de)(de)活性(xing)脲酶的(de)(de)含量低，需(xu)(xu)大(da)(da)量種植，占用(yong)農用(yong)田地，且(qie)其提取加工(gong)成本高。zhang等(deng)使(shi)用(yong)硝酸鈣(gai)(gai)和乙酸鈣(gai)(gai)作為鈣(gai)(gai)源代替氯化(hua)(hua)鈣(gai)(gai)。choi等(deng)使(shi)用(yong)蛋(dan)(dan)殼(ke)和醋制成鈣(gai)(gai)源，蛋(dan)(dan)殼(ke)鈣(gai)(gai)含量雖豐富，但(dan)(dan)推(tui)廣需(xu)(xu)要(yao)收集(ji)大(da)(da)量的(de)(de)蛋(dan)(dan)殼(ke)，蛋(dan)(dan)殼(ke)在(zai)收集(ji)的(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)存在(zai)許多(duo)障礙(ai)，如(ru)蛋(dan)(dan)殼(ke)來(lai)(lai)源主要(yao)于(yu)廚余垃(la)圾，需(xu)(xu)要(yao)耗(hao)費大(da)(da)量人力(li)和時間來(lai)(lai)收集(ji)。因(yin)此(ci)上述方(fang)(fang)法在(zai)大(da)(da)規模推(tui)廣應(ying)(ying)用(yong)上均存在(zai)一定(ding)限制條件。

東南大(da)學錢春香申請了專利(li)《利(li)用微(wei)生(sheng)物沉(chen)積制備碳(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)的(de)方(fang)(fang)法》（cn200510094744.5）提(ti)(ti)出(chu)將(jiang)巴(ba)氏芽孢(bao)桿(gan)菌接種在(zai)含尿素底(di)物的(de)培養基上后(hou)與cacl2混合在(zai)一定(ding)條(tiao)件下反應(ying)生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)碳(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)沉(chen)淀(dian)的(de)制備方(fang)(fang)法。該(gai)專利(li)提(ti)(ti)出(chu)利(li)用工(gong)業(ye)(ye)級的(de)氯化鈣(gai)(gai)作為(wei)鈣(gai)(gai)源，據(ju)調查工(gong)業(ye)(ye)級氯化鈣(gai)(gai)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)價(jia)每噸大(da)約950元，而傳統水(shui)(shui)泥(ni)每噸成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)大(da)約400元，因(yin)此(ci)使(shi)用氯化鈣(gai)(gai)為(wei)原料(liao)使(shi)生(sheng)物水(shui)(shui)泥(ni)在(zai)大(da)量推(tui)廣使(shi)用存在(zai)成(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)昂貴的(de)缺陷。賈強等在(zai)2015年申請了專利(li)《一種提(ti)(ti)高(gao)碳(tan)酸(suan)鈣(gai)(gai)早(zao)期沉(chen)積量的(de)微(wei)生(sheng)物灌(guan)漿方(fang)(fang)法》（cn201510113200.2）公開提(ti)(ti)出(chu)通過控制不同的(de)反應(ying)因(yin)素來優化生(sheng)物水(shui)(shui)泥(ni)的(de)制備方(fang)(fang)法，其中提(ti)(ti)到(dao)可(ke)以用乙(yi)酸(suan)鈣(gai)(gai)作鈣(gai)(gai)源來進(jin)行(xing)傳統生(sheng)物水(shui)(shui)泥(ni)制作，為(wei)本(ben)發明提(ti)(ti)供一種從制備原料(liao)方(fang)(fang)面上改(gai)進(jin)的(de)思路(lu)。

我國作為一個農業大國，農業廢棄物產生量極其巨大。我國農業廢棄物主要來自于種植業和養殖業。據估算，我國農作物秸稈總產量為6.5×10⁸t/a左右，且(qie)我國的農(nong)作(zuo)物(wu)秸稈多采(cai)用(yong)(yong)燃燒等(deng)一次性利(li)用(yong)(yong)方式。且(qie)燃燒過程(cheng)中(zhong)會產生大量(liang)(liang)氮氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)、二氧(yang)化(hua)(hua)硫、碳氫化(hua)(hua)合物(wu)及煙塵，直接污(wu)染(ran)大氣(qi)，經過太陽光照作(zuo)用(yong)(yong)產生的有害物(wu)質(zhi)又進一步造成(cheng)二次污(wu)染(ran)。本發明(ming)(ming)在傳統生物(wu)水泥的技術上利(li)用(yong)(yong)農(nong)業秸稈廢物(wu)進行快速熱解生物(wu)質(zhi)油的副產物(wu)乙酸作(zuo)原料，一方面農(nong)業廢物(wu)來源廣，數量(liang)(liang)大，容易獲取，成(cheng)本低(di)廉；另(ling)一方面可以利(li)用(yong)(yong)該(gai)發明(ming)(ming)進行廢物(wu)資源回收利(li)用(yong)(yong)，降(jiang)低(di)農(nong)業廢物(wu)用(yong)(yong)于燃燒處理量(liang)(liang)及減少燃燒時對環境(jing)造成(cheng)的污(wu)染(ran)，達到(dao)資源循環利(li)用(yong)(yong)，可持續環保發展的目的。

綜上所述，目前(qian)使用(yong)的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)誘(you)導(dao)(dao)方解石(shi)沉(chen)(chen)淀(dian)技(ji)術(shu)生(sheng)產生(sheng)物(wu)(wu)水(shui)泥(ni)的(de)(de)(de)(de)原料在大規模(mo)應(ying)用(yong)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)不僅(jin)成(cheng)本高昂，且大量使用(yong)會對環(huan)境造(zao)成(cheng)污染。因此亟需尋找一(yi)種(zhong)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)低成(cheng)本、可(ke)持續的(de)(de)(de)(de)鈣源代(dai)(dai)替工(gong)業(ye)級的(de)(de)(de)(de)氯化(hua)鈣，從(cong)而實現大規模(mo)推廣應(ying)用(yong)。本發明在傳(chuan)統微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)誘(you)導(dao)(dao)方解石(shi)沉(chen)(chen)淀(dian)技(ji)術(shu)基(ji)(ji)礎(chu)上，使用(yong)采石(shi)場廢料和農業(ye)廢物(wu)(wu)快速熱解生(sheng)產生(sheng)物(wu)(wu)原油的(de)(de)(de)(de)副產物(wu)(wu)乙酸反應(ying)生(sheng)產可(ke)溶性鈣鹽代(dai)(dai)替工(gong)業(ye)級cacl2，生(sheng)產一(yi)種(zhong)新(xin)(xin)型環(huan)境友好的(de)(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)水(shui)泥(ni)，實現了資源循環(huan)利用(yong)的(de)(de)(de)(de)可(ke)持續發展，大大促進了基(ji)(ji)于微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)誘(you)導(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)方解石(shi)沉(chen)(chen)淀(dian)技(ji)術(shu)在實際工(gong)程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)與推廣。

技術實現要素：

本發明(ming)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)在(zai)于(yu)針對(dui)現有(you)技術(shu)存在(zai)的(de)(de)(de)(de)缺(que)陷，提供一種新(xin)型基(ji)于(yu)低價鈣(gai)(gai)離子制備生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)水泥(ni)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)方法(fa)。利用(yong)采(cai)石場的(de)(de)(de)(de)廢料與農(nong)業廢物(wu)(wu)(wu)快速熱解(jie)(jie)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)質油(you)的(de)(de)(de)(de)副(fu)產(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)乙(yi)酸(suan)反應生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)成的(de)(de)(de)(de)可溶(rong)性(xing)鈣(gai)(gai)鹽(yan)代(dai)替傳統(tong)的(de)(de)(de)(de)氯化鈣(gai)(gai)作鈣(gai)(gai)源，然后與尿素、脲(niao)酶芽孢桿菌混合，從而利用(yong)基(ji)于(yu)尿素分(fen)解(jie)(jie)的(de)(de)(de)(de)微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)誘(you)導(dao)方解(jie)(jie)石沉淀(dian)技術(shu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)水泥(ni)。

本(ben)發明(ming)提供(gong)一(yi)種基于低價鈣離子制備生(sheng)物水泥的(de)生(sheng)產方(fang)法和應用，所(suo)述的(de)生(sheng)產方(fang)法如下：

步驟(1)：脲酶芽孢(bao)桿菌菌液的培養

按照1∶0.1~1∶1000的體(ti)積比，將脲酶芽孢桿菌(jun)菌(jun)株接種(zhong)于培(pei)養液(ye)中，在15~35℃下振蕩培(pei)養24~72h，得到脲酶芽孢桿菌(jun)菌(jun)液(ye)；通過光密度(du)法測定其(qi)細胞濃(nong)度(du)。

所述的培養液配(pei)方為：酵(jiao)母提取物(wu)20g/l、硫酸銨(an)10g/l、tris緩沖液0.13g/l，培養液ph=9.0。

所述的(de)光(guang)密度法(fa)是指以純培養液(ye)為(wei)參比，菌(jun)液(ye)在600nm波長下測定的(de)吸光(guang)度，細胞濃度od600值范圍為(wei)0.1～3.0；

步驟(2)：農業廢物的熱解

在氮氣氛(fen)圍條件下，農業(ye)廢物經(jing)粉(fen)碎后在200～900℃熱(re)解1～60min，得(de)到富含乙酸的(de)液相產物。

步驟(3)：鈣溶液的制備

石灰石粉末(mo)與步(bu)驟（2）富含乙酸的(de)液相產物(wu)按質量比1∶2~1∶12混合(he)，在4～40℃，反應(ying)36～120h，ph控制(zhi)在0.1～10，離心得(de)到質量濃(nong)度為0.1%-99%的(de)乙酸鈣(gai)溶液。

步驟(4)：膠結(jie)液的制備(bei)

將步驟(3)的(de)乙酸鈣(gai)溶液與尿素溶液以相同的(de)摩爾濃度0.1～1mol/l等體積混合，并調節ph得到膠結液。

步驟(5)：游離溶(rong)液中(zhong)生物水泥(ni)的制備(bei)

將步驟（1）的脲酶芽孢桿菌菌液與步驟的膠結液按1∶1~1∶100的體積比混合，再在室(shi)溫下(xia)反(fan)應12h～72h后，所(suo)得的沉淀物即為生(sheng)物水(shui)泥。

所述的應用如下：

將步驟的脲(niao)酶芽孢(bao)(bao)桿(gan)菌(jun)(jun)菌(jun)(jun)液(ye)在(zai)20~25℃的室(shi)溫下循環通入一個砂(sha)柱裝(zhuang)(zhuang)置1～10h，又加入脲(niao)酶芽孢(bao)(bao)桿(gan)菌(jun)(jun)菌(jun)(jun)液(ye)和質量濃(nong)度(du)為0.1～10mol/l尿素溶液(ye)與等質量濃(nong)度(du)的鈣溶液(ye)混(hun)合制成的膠結液(ye)混(hun)合通入砂(sha)柱裝(zhuang)(zhuang)置，再循環3～12h；每天重復以上操作1~2次，持續7~28天后用蒸餾水洗滌膠結砂(sha)柱，并除去砂(sha)柱裝(zhuang)(zhuang)置的圓(yuan)筒外(wai)層，即(ji)可得到成型(xing)膠結生物水泥(ni)。

所述的(de)砂柱裝置為(wei)直(zhi)徑(jing)(jing)為(wei)1～100cm，高1～300cm的(de)pvc材(cai)質的(de)圓筒，其中的(de)砂粒為(wei)制備成型膠結生物水泥(ni)的(de)原料，且粒徑(jing)(jing)范圍為(wei)100~275μm。

所述的(de)石(shi)(shi)(shi)灰石(shi)(shi)(shi)粉(fen)末為(wei)石(shi)(shi)(shi)灰石(shi)(shi)(shi)或白云石(shi)(shi)(shi)采石(shi)(shi)(shi)場(chang)的(de)廢料(liao)中的(de)一種以上，粉(fen)末粒徑在0.1～1000μm。

所(suo)述(shu)的農業廢物包括玉米秸(jie)(jie)稈(gan)(gan)、玉米芯、麥稈(gan)(gan)、水稻秸(jie)(jie)稈(gan)(gan)、稻殼(ke)、蔗渣、棉(mian)稈(gan)(gan)、木屑和果殼(ke)中的至少(shao)一(yi)種。

所述的脲酶芽(ya)孢桿(gan)菌(jun)包括巴氏芽(ya)孢桿(gan)菌(jun)、芽(ya)孢八疊球菌(jun)。

本發(fa)明(ming)是(shi)利(li)用(yong)脲酶芽孢桿菌在一定(ding)條件下利(li)用(yong)尿素(su)進行(xing)新陳代(dai)謝或分解生(sheng)成碳酸根，與農業(ye)廢物副產物乙(yi)酸溶解礦業(ye)廢物反應生(sheng)成大(da)量(liang)乙(yi)酸鈣溶液中的可溶性鈣離子(zi)反應，生(sheng)成一種粘合劑(ji)即生(sheng)物水泥(ni)基材料。

本(ben)發明的(de)(de)有益效(xiao)果(guo)：與(yu)傳統生物(wu)(wu)水泥(ni)制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)相比，其(qi)優勢在(zai)于：（1）本(ben)發明解決了傳統方(fang)法(fa)上原料成本(ben)高(gao)的(de)(de)問(wen)題，并充分利(li)用(yong)(yong)農業(ye)廢物(wu)(wu)與(yu)礦(kuang)業(ye)廢物(wu)(wu)生產所(suo)需的(de)(de)鈣源(yuan)，符合廢物(wu)(wu)資源(yuan)化(hua)利(li)用(yong)(yong)和可持(chi)續發展的(de)(de)理念，提供一(yi)種新型可持(chi)續生產低廉生物(wu)(wu)水泥(ni)的(de)(de)制(zhi)備(bei)方(fang)法(fa)；（2）充分利(li)用(yong)(yong)農業(ye)廢物(wu)(wu)，減少(shao)資源(yuan)浪費以及降低農業(ye)廢物(wu)(wu)因(yin)燃燒(shao)對(dui)環(huan)境造成的(de)(de)污染(ran)，實(shi)現資源(yuan)回(hui)收利(li)用(yong)(yong)，環(huan)境友好型發展的(de)(de)目的(de)(de)。

附圖說明

圖1：本發明游(you)離溶液(ye)制備生(sheng)物水泥(ni)工(gong)藝流程圖；

圖(tu)2：生物水泥的xrd圖(tu)；

圖3：純(chun)試(shi)劑(ji)碳酸(suan)鈣的xrd圖；

圖(tu)4：砂(sha)柱裝置原理圖(tu)；

圖(tu)(tu)5：成型(xing)的膠結生物水泥示意圖(tu)(tu)；

圖(tu)(tu)6：成型的(de)膠結(jie)生物水泥的(de)無側限(xian)抗壓強度(du)與軸向應變的(de)關系圖(tu)(tu)；

圖7：成型的(de)膠結(jie)生物水(shui)泥的(de)劈裂抗壓(ya)強度(du)與軸向應變的(de)關系圖；

圖8：micp處理砂后的sem圖像；

圖(tu)9：砂粒之間的(de)空隙被caco3橋(qiao)連(lian)sem圖(tu)像；

圖10：覆蓋(gai)在砂粒表(biao)面caco3晶體(ti)的尺(chi)寸(cun)大小sem圖像。

具體實施方式

下面結(jie)合實例(li)對本發明進行詳細說明.

實施例1

在游(you)離溶液制備一種基(ji)于低價鈣離子制備的(de)生物水(shui)泥

（1）nh4-ye培養(yang)液(ye)配制：稱(cheng)取15.75gtris鹽(yan)，用去(qu)離子水稀釋至(zhi)1l，用1+9hcl調節(jie)ph至(zhi)9，加入(ru)酵母提取物20g，硫酸(suan)銨10g，攪(jiao)拌均勻(yun)，可得nh4-ye培養(yang)液(ye)；

（2）脲酶芽(ya)孢桿菌(jun)菌(jun)液(ye)的制備：將脲酶芽(ya)孢桿菌(jun)atcc11859（sporosarcinapasteurii）種(zhong)菌(jun)活化(hua)后(hou)，取適(shi)量接種(zhong)于(yu)100ml步驟（1）所制備的培養(yang)液(ye)中，并將其置于(yu)振(zhen)蕩箱（130rpm）30℃培養(yang)48h（使其細(xi)菌(jun)細(xi)胞濃度為(wei)od600=0.8~1.2），得細(xi)菌(jun)液(ye)；

（3）乙(yi)酸的制備(bei)：在氮氣氛圍條件下(xia)經粉粹后(hou)的農業廢物(wu)如(ru)玉(yu)米秸稈在470℃。溫度條件下(xia)熱解(jie)20min，所得液相產(chan)物(wu)中富含乙(yi)酸；

（4）鈣(gai)(gai)溶(rong)液的制備：將800ml步驟(zou)（2）所獲得的乙酸與100g礦業(ye)廢物混合反(fan)應5天，加(jia)蒸餾(liu)水，使(shi)其(qi)混合物鈣(gai)(gai)離子濃度調至為0.3mol/l，并用1mol/l的naoh進一步調節(jie)混合物ph至7.0~7.5。然后將溶(rong)液以4000rpm離心20分鐘，得到(dao)上清(qing)液即為制備生物水泥所需的鈣(gai)(gai)源；

（5）將18.02g尿(niao)素溶解加(jia)水至1l，攪拌至充分混勻，配制成0.3mol/l；

（6）在游離溶(rong)液(ye)中制(zhi)備生物(wu)水泥基材(cai)料：將步驟(zou)（2）所(suo)(suo)得(de)(de)的(de)脲(niao)酶芽孢桿菌菌液(ye)與步驟(zou)4所(suo)(suo)得(de)(de)的(de)尿素(su)各(ge)取30ml按1：1混合(he)，并將混合(he)物(wu)的(de)ph用naoh調至7.0~7.5，在燒杯保存一(yi)天，然后(hou)加入步驟(zou)3所(suo)(suo)制(zhi)備鈣溶(rong)液(ye)30ml（具體操(cao)作流程見圖1）。

（7）將所的(de)沉(chen)淀用(yong)(yong)fg/c濾(lv)紙過濾(lv)，并在115℃下干燥1天，然(ran)后(hou)(hou)使用(yong)(yong)x射(she)線(xian)衍射(she)（xrd）分(fen)析(xi)被干燥后(hou)(hou)的(de)沉(chen)淀。該沉(chen)淀的(de)xrd圖(tu)(tu)(tu)（見圖(tu)(tu)(tu)2）與(yu)純試劑級的(de)碳酸鈣的(de)xrd圖(tu)(tu)(tu)（圖(tu)(tu)(tu)3）完全匹配，結(jie)果(guo)證實沉(chen)淀物為碳酸鈣。

實施例2

在(zai)砂(sha)柱裝置(zhi)中制備(bei)(bei)一種(zhong)基于(yu)低(di)價(jia)鈣離子制備(bei)(bei)的生物水泥

砂柱(zhu)(zhu)裝置如圖4所示，直徑為(wei)5cm，長10cm的(de)pvc圓柱(zhu)(zhu)筒(tong)，將(jiang)密度(du)為(wei)1.20g/cm砂置于筒(tong)內(nei)，圓筒(tong)上下(xia)兩端(duan)各(ge)置一片百潔布作(zuo)過(guo)(guo)濾器，然(ran)后將(jiang)pvc圓筒(tong)放(fang)置在填(tian)充有(you)礫石的(de)漏斗(dou)上，并(bing)用燒杯(bei)收集滲過(guo)(guo)砂柱(zhu)(zhu)的(de)溶液，然(ran)后將(jiang)其通過(guo)(guo)泵循環到(dao)柱(zhu)(zhu)的(de)頂端(duan)；

（2）膠(jiao)結液(ye)的(de)制(zhi)備(bei)：尿素溶(rong)液(ye)（0.3mol/l）與(yu)實例1步驟（3）制(zhi)備(bei)的(de)鈣溶(rong)液(ye)（0.3mol/l）等體積混合(he)制(zhi)成的(de)膠(jiao)結液(ye)；

（3）取實例1步驟(zou)(zou)（2）的脲酶芽孢桿(gan)菌菌液(ye)80ml置于燒杯再通過泵循環(huan)至(zhi)砂(sha)柱(zhu)(zhu)頂部，循環(huan)3h。然后換新(xin)鮮(xian)的30ml的菌液(ye)與300ml步驟(zou)(zou)2制備的膠(jiao)結(jie)液(ye)混(hun)合通過砂(sha)柱(zhu)(zhu)裝置循環(huan)9h。上(shang)述循環(huan)步驟(zou)(zou)每(mei)天(tian)重復兩(liang)次，持(chi)續7天(tian)，碳酸鈣開始在柱(zhu)(zhu)中沉淀，再循環(huan)上(shang)述步驟(zou)(zou)3天(tian)。總共(gong)處理10天(tian)。用蒸餾水洗滌膠(jiao)結(jie)后的砂(sha)柱(zhu)(zhu)，并除去圓筒(tong)外(wai)層，得到成型的膠(jiao)結(jie)生物水泥(ni)砂(sha)柱(zhu)(zhu)如圖5所(suo)示(shi)；

（4）將步(bu)驟(zou)（3）所得的(de)(de)成(cheng)型的(de)(de)膠結生(sheng)物(wu)水(shui)(shui)泥(ni)砂柱進行無側限(xian)抗壓(ya)強(qiang)度(du)（usc）和劈裂抗壓(ya)強(qiang)力（ts）測(ce)驗，成(cheng)型的(de)(de)膠結生(sheng)物(wu)水(shui)(shui)泥(ni)的(de)(de)usc和ts強(qiang)度(du)隨碳(tan)酸(suan)鈣含(han)量增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)加(jia)（如圖6與(yu)圖7。已知usc/us強(qiang)度(du)比來表示生(sheng)物(wu)水(shui)(shui)泥(ni)砂柱的(de)(de)脆(cui)性，其比值越(yue)高，材料越(yue)脆(cui)。步(bu)驟(zou)（3）制(zhi)備出的(de)(de)生(sheng)物(wu)水(shui)(shui)泥(ni)砂柱的(de)(de)強(qiang)度(du)比隨碳(tan)酸(suan)鈣含(han)量增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)加(jia)。

（5）通過sem掃描電鏡觀(guan)察成(cheng)(cheng)型的(de)(de)膠結生(sheng)物(wu)水泥的(de)(de)微觀(guan)結構圖像，可(ke)以看出砂粒(li)表(biao)明覆蓋著caco3（圖8），且砂粒(li)之間的(de)(de)空隙(xi)被caco3橋連如(ru)圖9所示。且覆蓋在砂粒(li)表(biao)面caco3晶體的(de)(de)尺寸(cun)約為5~20um（圖10），與之前報道用(yong)cacl2作碳(tan)源誘(you)導生(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)(de)方解石晶體尺寸(cun)大小相差(cha)無幾。