CN103773314A - 一种基于微生物制备的抑尘剂及其使用方法 - Google Patents

一种基于微生物制备的抑尘剂及其使用方法 Download PDF

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钱春香
任立夫
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本发明公开了一种基于微生物制备的抑尘剂及其使用方法，微生物抑尘剂由细菌菌液和钙离子溶液按合适配比配合而成，抑尘剂使用方法为向扬尘表面均匀喷洒，根据实际需要，处理堆积体积为1m3的扬尘抑尘剂用量为300～400L，根据效果需要处理次数为1～3次，本发明的微生物抑尘剂抑尘效果明显，处理扬尘时抗蒸发性、抗风蚀性和耐久性均大大优于洒水抑尘，且反应过程吸收温室气体CO2，并无任何有毒有害物质产生，具有较好的环境友好性和经济性。

Description

一种基于微生物制备的抑尘剂及其使用方法
技术领域
本发明属于微生物学领域和环境保护领域的交叉科学技术，涉及一种新型微生物抑尘剂的制备及其使用方法。
背景技术
近年来，雾霾席卷祖国大地，PM2.5严重威胁着人民群众的身体健康。根据调查显示，随着交通基础设施与日俱增，建筑工程活动日趋复杂，工业活动日益频繁，交通、建筑和工业等生产活动不可避免产生扬尘污染，尤其是建筑尘，由于其产生于城市之中，严重影响城市生态环境，危害居民身心健康。
目前，工程建设现场主要采用洒水抑尘，但洒水只能润湿扬尘表面，难以渗透到期内部，由于扬尘表面水分蒸发很快，洒水抑尘时间短、抑尘效果差，而且水分蒸发后扬尘再次处于无限制状态，随风到处迁移，不利于清洁处理。
如今，全世界各国已开发出多种不同类型的抑尘剂，但常常由于加工喷洒工艺复杂、成本高、环境相容性差等原因，实际得到推广应用的很少。本发明为一种基于微生物制备的新型抑尘剂，处理扬尘具有高效、经济和环境友好等特性。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种基于微生物制备的抑尘剂及其使用方法。达到固结扬尘的作用，扬尘固结效果好，处理过程中碳酸酐酶微生物吸收温室气体CO2，减缓温室效应。
技术方案：本发明的基于微生物制备的抑尘剂，制备工艺方法为：
该抑尘剂由菌液和钙离子溶液两组分组成，所述菌液为胶质芽孢杆菌，胶质芽孢杆菌菌体浓度为109～1010cells/mL，所述钙离子溶液为可溶性钙盐溶液，钙离子浓度为0.1～1.0mol/L，胶质芽孢杆菌菌液与可溶性钙盐溶液的配比为150mL:100mL～150mL:300mL；
本发明的基于微生物制备的抑尘剂的使用方法为：向扬尘表面均匀喷洒抑尘剂，处理堆积体积为1m3的扬尘，抑尘剂用量为300～400L，根据效果需要处理次数为1～3次。
为反应自然环境下处理扬尘后受温度和吸放湿性的影响，将完全干燥的经微生物抑尘剂处理后扬尘放置于大气条件下7d，大气温度10℃～20℃，相对湿度50%～70%，进行抗风蚀和耐久性试验。试验结果表明，经抑尘剂处理后扬尘表面固结，固结层光滑平整，抗蒸发性、抗风蚀性强，具有良好的耐久性。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、与传统的抑尘技术相比，本发明的抑尘剂采用胶质芽孢杆菌，能代谢产生碳酸酐酶，碳酸酐酶能捕获空气中CO2，促进CO2的水合作用，在Ca2+存在的条件下，形成具有胶结能力的物质，达到固结扬尘的作用，扬尘固结效果好，处理过程中碳酸酐酶微生物吸收温室气体CO2，减缓温室效应；
2、与目前常用的其他抑尘技术相比，碳酸酐酶微生物处理扬尘，反应产生物质为CaCO3，CaCO3为天然石材，环境相容性好，不会产生二次污染，整个反应过程不仅吸收温室气体CO2，且无有任何有毒有害气体产生，具有优异的环境友好性。
3、抑尘效果明显，与洒水抑尘相比，抗风蚀性能大大提高，从试验结果来看，10m/s风速下不扬尘，15m/s风速下扬尘率在0.05%以下，20m/s大风下扬尘率在0.2%左右，高温环境下抗蒸发性较好，分析其较好的保湿性源于微生物的保水作用以及扬尘表面固结层的密闭作用，使得抑尘效果更好。
4、微生物抑尘耐久性较好，模拟雨水冲蚀循环，经过5次冲蚀循环后，质量损失率在6%以下，扬尘表面仍能够保持固结状态，有效阻碍了扬尘的迁移，方便清洁工清理，而洒水抑尘3次循环后扬尘完全冲蚀。
附图说明
图1为洒水抑尘和微生物抑尘蒸发量随时间变化曲线；
图2为洒水抑尘和微生物抑尘水冲蚀循环次数与质量损失率的关系。
具体实施方式
本发明所用细菌为胶质芽孢杆菌（Bacillusmucilaginous），能代谢产生碳酸酐酶。
本发明基于微生物制备的新型抑尘剂及其使用方法，方法步骤如下：
（1）获取胶质芽孢杆菌（Bacillusmucilaginous）菌液：将胶质芽孢杆菌（Bacillusmucilaginous）菌株湿细胞接种于灭菌后的培养基溶液，每升培养基含有蔗糖7～13g、Na2HPO4·12H2O1～4g、MgSO40.3～0.7g、CaCO30.5～1.5g、KCl0.1～0.3g、(NH4)2SO40.2～0.6g、酵母提取物0.1～0.5g，并控制pH为7～8，于30～37℃下振荡培养，待达到细菌生长稳定期停止培养，胶质芽孢杆菌（Bacillusmucilaginous）的菌液浓度为109～1010cells/mL；
（2）钙源选取：钙源选用可溶性钙盐溶液，保证钙离子浓度为0.1～1.0mol/L；
（3）将胶质芽孢杆菌菌液与可溶性钙盐溶液均匀混合制成微生物抑尘剂，胶质芽孢杆菌菌液和可溶性钙盐溶液的配比为150mL:100mL～150mL:300mL；
（4）取收集的扬尘置于铁盘均匀平铺，扬尘堆积体积为600～800cm3，平铺后振捣均匀；取微生物抑尘剂均匀喷洒于扬尘表面，抑尘剂用量为200～300mL；喷洒后室温下暴露在空气中反应；
（5）室温下暴露在空气中反应至扬尘表面无积液后，放入60℃烘箱快速烘干后进行抑尘效果表征，试验中设置水抑尘对照组，每天重复以上步骤一次，重复1～3d。
为反应自然环境下处理后扬尘受温度和吸放湿性的影响，将完全干燥的经微生物抑尘剂处理后扬尘放置于大气条件下7d，大气温度为10℃～20℃，相对湿度为50%～70%，进行抗蒸发性、抗风蚀性和耐久性试验。
（6）微生物抑尘抗蒸发性能测试：取等质量扬尘分别平铺于两个铁盘，扬尘颗粒粒径为75μm～300μm，向一个铁盘中洒水抑尘，向另一个铁盘中喷洒微生物抑尘剂抑尘，水和抑尘剂用量相等，称量两铁盘质量后立即放入（60±2）℃烘箱中干燥，每隔一小时取出称量质量，由初始质量可计算得出蒸发量，从而得到蒸发量随时间变化情况。
图1显示洒水抑尘和微生物抑尘蒸发量随时间变化的情况，可看出：洒水抑尘蒸发量较微生物抑尘蒸发量大，4h后两组别蒸发量基本稳定，8h后洒水抑尘组蒸发总量为3224.4g/m2，微生物抑尘组蒸发总量为2571.0g/m2，相比于洒水抑尘蒸发总量降低了20.3%，表明采用微生物抑尘比洒水抑尘蒸发量小，抑尘效果更好，分析其较好的保湿性源于微生物的保水作用以及扬尘表面固结层的密闭作用。
（7）微生物抑尘抗风蚀性能测试：对洒水抑尘和微生物抑尘进行抗风蚀性能对比试验，分别采用10m/s、15m/s和20m/s的风速，吹入角度为0°，风蚀时间为30min。
分别采集建筑尘和道路尘进行抑尘处理实验，称量风蚀前后质量，计算风蚀质量损失率。从表1可看出，微生物抑尘剂抑尘效果显著。
Figure BDA0000456336310000041
（8）微生物抑尘耐久性能测试：扬尘处理后耐久性主要为雨水循环冲蚀后是否还能保持固结状态，模拟雨水冲刷，流量为3L/min，冲入角度为30°，每次循环先用水冲蚀10min，然后放入烘箱干燥后称量质量，计算各组别质量损失，共循环5次，对比洒水抑尘组和微生物抑尘组的耐久性。实验结果见图2，分析图2可知：5次循环过程中微生物抑尘组质量损失率都在6%以下，洒水抑尘经过3次循环后完全冲蚀，微生物抑尘剂5次循环后质量损失率仅为5%，耐久性良好。
实施例1：
（1）称取蔗糖13g、Na2HPO4·12H2O4g、MgSO40.7g、CaCO31.5g、KCl0.3g、(NH4)2SO40.6g、酵母提取物0.5g于1000mL去离子水中溶解，配置成所需培养基溶液，调节pH为7，125℃高温下灭菌25分钟后取出待冷却，将胶质芽孢杆菌菌株湿细胞接种至冷却培养基溶液中，30℃下振荡培养，振荡频率为170r/min，培养时间24h；
（2）选用可溶性钙盐溶液，钙离子浓度为1.0mol/L；
（3）将胶质芽孢杆菌菌液与可溶性钙盐溶液均匀混合制成微生物抑尘剂，胶质芽孢杆菌菌液和可溶性钙盐溶液的配比为150mL:100mL；
（4）取收集的扬尘置于铁盘均匀平铺，扬尘堆积体积为800cm3，平铺后振捣均匀；取微生物抑尘剂均匀喷洒于扬尘表面，抑尘剂用量为200mL；喷洒后室温下暴露在空气中反应；
（5）室温下暴露在空气中反应至扬尘表面无积液后，放入60℃烘箱快速烘干后进行抑尘效果表征，试验中设置水抑尘对照组，每天重复以上步骤一次，重复1d。
为反应自然环境下处理后扬尘受温度和吸放湿性的影响，将完全干燥的经抑尘剂处理后扬尘放置于大气条件下7d，大气温度为10℃～20℃，相对湿度为50%～70%，之后进行抗蒸发性、抗风蚀性和耐久性试验。
实施例2：
（1）称取蔗糖7g、Na2HPO4·12H2O1g、MgSO40.3g、CaCO30.5g、KCl0.1g、(NH4)2SO40.2g、酵母提取物0.1g于1000mL去离子水中溶解，配置成所需培养基溶液，调节pH为7，125℃高温下灭菌25分钟后取出待冷却，将胶质芽孢杆菌菌株湿细胞接种至冷却培养基溶液中，30℃下振荡培养，振荡频率为170r/min，培养时间24h；
（2）选用可溶性钙盐溶液，钙离子浓度为0.1mol/L；
（3）将胶质芽孢杆菌菌液与可溶性钙盐溶液均匀混合制成微生物抑尘剂，胶质芽孢杆菌菌液和可溶性钙盐溶液的配比为150mL:300mL；
（4）取收集的扬尘置于铁盘均匀平铺，扬尘堆积体积为600cm3，平铺后振捣均匀；取微生物抑尘剂均匀喷洒于扬尘表面，抑尘剂用量为300mL；喷洒后室温下暴露在空气中反应；
（5）室温下暴露在空气中反应至扬尘表面无积液后，放入60℃烘箱快速烘干后进行抑尘效果表征，试验中设置水抑尘对照组，每天重复以上步骤一次，重复3d。
为反应自然环境下处理后扬尘受温度和吸放湿性的影响，将完全干燥的经抑尘剂处理后扬尘放置于大气条件下7d，大气温度为10℃～20℃，相对湿度为50%～70%，之后进行抗蒸发性、抗风蚀性和耐久性试验。
实施例3：
（1）称取蔗糖10g、Na2HPO4·12H2O2.5g、MgSO40.5g、CaCO31.0g、KCl0.2g、(NH4)2SO40.25g、酵母提取物0.2g于1000mL去离子水中溶解，配置成所需培养基溶液，调节pH为7，125℃高温下灭菌25分钟后取出待冷却，将胶质芽孢杆菌菌株湿细胞接种至冷却培养基溶液中，30℃下振荡培养，振荡频率为170r/min，培养时间24h；
（2）选用可溶性钙盐溶液，钙离子浓度为0.5mol/L；
（3）将胶质芽孢杆菌菌液与可溶性钙盐溶液均匀混合制成微生物抑尘剂，胶质芽孢杆菌菌液和可溶性钙盐溶液的配比为150mL:150mL；
（4）取收集的扬尘置于铁盘均匀平铺，扬尘堆积体积为700cm3，平铺后振捣均匀；取微生物抑尘剂均匀喷洒于扬尘表面，抑尘剂用量为250mL；喷洒后室温下暴露在空气中反应；
（5）室温下暴露在空气中反应至扬尘表面无积液后，放入60℃烘箱快速烘干后进行抑尘效果表征，试验中设置水抑尘对照组，每天重复以上步骤一次，重复2d。
为反应自然环境下处理后扬尘受温度和吸放湿性的影响，将完全干燥的经抑尘剂处理后扬尘放置于大气条件下7d，大气温度为10℃～20℃，相对湿度为50%～70%，之后进行抗蒸发性、抗风蚀性和耐久性试验。

Claims (2)

1.一种基于微生物制备的抑尘剂，其特征在于，该抑尘剂由菌液和钙离子溶液两组分组成，所述菌液为胶质芽孢杆菌，胶质芽孢杆菌菌体浓度为109～1010cells/mL，所述钙离子溶液为可溶性钙盐溶液，钙离子浓度为0.1～1.0mol/L，胶质芽孢杆菌菌液与可溶性钙盐溶液的配比为150mL:100mL～150mL:300mL。
2.根据权利要求1所述的基于微生物制备的抑尘剂的使用方法，其特征在于该方法为：向扬尘表面均匀喷洒抑尘剂，处理堆积体积为1m3的扬尘，抑尘剂用量为300～400L，根据效果需要处理次数为1～3次。
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