CN107699481B - 一种微生物固化实验中测定尿素水解细菌全过程活性的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微生物固化实验中测定尿素水解细菌全过程活性的装置及其方法,包括待测液体加入装置、液体混合及活性测试装置、数据采集装置、控制电脑;待测菌液和尿素经待测液体加入装置的注液筒加入液体混合及活性测试装置后,在其活性测试装置内可以准确测定其电导率变化并转化为活性值,随后数据传到至数据采集装置的数据采集器,即可记录尿素水解细菌分解尿素全过程中的活性变化,数据传输至控制电脑即可绘制尿素水解细菌活性随时间变化的曲线。本发明简便易行,测试准确度好,全过程的活性变化可以为微生物固化实验提供更准确和可靠的参数优选方案,其装置拆卸方便,利于试验后清洗及备用。
Description
技术领域
本发明属于微生物固化、岩土工程技术领域,涉及一种微生物固化实验中测定尿素水解细菌全过程活性的装置及其方法。
背景技术
微生物固化过程可以生产一些结晶和非结晶的无机化合物,这些产生的无机化合物在岩土材料中起到填充和胶结的效果,有效的改良土体的性质,因而近年来微生物固化技术在岩土工程领域得到了广泛的应用。
微生物固化过程的核心就是尿素水解细菌对尿素的水解,因而对尿素水解细菌活性(分解尿素速度)的测定是微生物固化方法开展的基础,也是进一步使其配方优化、处理方式优化的基础。但是现有技术的尿素水解细菌活性测定基本都是在细菌收获时测定15min内电导率的变化来确定尿素分解量,相比于实际应用中的尿素水解过程,该测定的活性只是反应刚开始的瞬时活性,而尿素水解细菌的活性在整个反应过程中是动态变化的,所以用上述现有技术的测定结果来衡量整个微生物固化的反应过程是不恰当的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种微生物固化实验中测定尿素水解细菌全过程活性的装置及其方法,可以方便地测定尿素水解细菌的全过程活性,有效地反应尿素水解效率,针对性强,准确性大大提高。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案。
本发明的一种微生物固化实验中测定尿素水解细菌全过程活性的装置,其特征在于:包括待测液体加入装置、液体混合及活性测试装置、数据采集装置、控制电脑;
所述的液体混合及活性测试装置包括:一个可旋转台座,通过支撑台可旋转安装在底座上;所述的可旋转台座上设置有多个液体盛装器;每个液体盛装器与所述的可旋转台座转轴轴心的水平距离相等;
所述的待测液体加入装置包括:一个通过支撑杆设置在底座上的主板;所述主板内设置有小型电机,用于驱动可旋转台座的转动;所述主板的前面板上分别设置有控制面板、出口朝下的注液筒、竖杆;所述竖杆的上部和下部分别通过第一固定支座和第二固定支座固定到主板的前面板上,其中部设置有一个可沿该竖杆上下移动的可移动支座;所述注液筒固定到第二固定支座上;通过所述的可移动支座的向下移动,可将所述注液筒内的液体挤落到每个通过旋转而到达该注液筒正下方的液体盛装器内;
所述的数据采集装置包括一个数据采集器,通过传输线与所述的液体混合及活性测试装置、待测液体加入装置、控制电脑进行电气联接;
每个所述的液体盛装器的底部设置有一个带有温度补偿功能的电导电极,其数据输出线通过传输线连接至数据采集器;
在实际测定中,通过控制电脑设置程序,利用所述的控制面板输入测试控制数据,注液筒首先分别在各液体盛装器注入提前配置的等量的具有不同浓度的尿素溶液,然后再分别注入等量的尿素水解细菌;数据采集器进行测定数据的采集并传输到控制电脑;控制电脑绘制电导率变化曲线和尿素水解细菌活性曲线,以供后续分析并得到全过程的尿素水解细菌活性变化曲线。
优选地,所述竖杆采用可旋动螺杆。
优选地,所述的液体盛装器可拆卸地旋接到其下的可旋转台座上。
优选地,所述的电导电极端部采用BNC接头。
优选地,所述的注液筒采用标准规格针筒,其针管部分固定在所述的第二固定支座上,其推动杆末端与可移动支座下底面相接触。
优选地,所述的可旋转台座上设置有6个液体盛装器;每个液体盛装器与所述的可旋转台座转轴轴心的水平距离相等。
本发明的一种在微生物固化实验中测定尿素水解细菌全过程活性的方法,其特征在于,包括以下步骤:
7-1.用容量瓶配置多份等量体积的尿素溶液,其浓度分别在0.1--5mol/L范围内递增设定,编号为浓度1、2、3、…n;并准备n份等量体积的尿素水解细菌;
7-2.操作控制面板,转动可旋转台座,使得注液筒正对于其中一个液体盛装器;
7-3.用注液筒吸取不少于所述等量体积的编号为浓度1尿素溶液,在控制面板上输入所述等量体积值,启动后主板内的小型电机带动螺杆旋转,推动可移动支座带动注液筒将所需尿素溶液加入下方的液体盛装器中;
7-4.操作控制面板,转动可旋转台座,使得注液筒正对另一个液体盛装器,依次将所需的其他编号为浓度2、3、…n的尿素溶液分别加入其它几个液体盛装器中;
7-5.与上述步骤7-2、7-3的操作相同,在每个液体盛装器中依次加入尿素水解细菌,尿素水解细菌与尿素溶液的体积比范围是1:1--1:10;
7-6.设定数据采集器的数据采集时间间隔为1min,总时长为24h;
7-7.24小时后,用控制电脑连接无纸化数据采集器,绘制电导率变化曲线和尿素水解细菌活性曲线,进行后续分析。
与现有技术相比,本发明包括以下优点和有益效果:
1、本发明的液体加入区采用类似柱塞泵的加液方式,液体加入量相比量筒称量更为精确,操作也更为简便。
2、本发明的可旋转的台座上设有多个液体盛装器和对应的电导电极,可以同时测试多组试样的尿素水解速率,方便对比试验的开展。本发明的优选例设置了6个液体盛装器和对应的电导电极,可同时测定6种不同初始尿素浓度条件下尿素水解细菌全过程活性。
3、本发明的电导电极的数据及时传输到无纸化数据采集器,通过设计数据记录的时间间隔和总时间,可以得到连续的电导率变化数据,导入电脑后即可转化为全过程的尿素水解细菌活性变化曲线,相比于传统的初始活性测定,该方法测得的结果对于后期处理和现场实验更有实际价值。
4、本发明的液体盛装器和电导电极均易于拆卸,实验结束后的清洗极为方便。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的结构示意图。
其中,注液筒(101),控制面板(102),主板(103),第一固定支座(104),第二固定支座(105),可移动支座(106),竖杆(107),支撑杆(108);
液体盛装器(209),电导电极(210),可旋转台座(211),底座(212),支撑台(213);
传输线(314),数据采集器(315)。
图2是本发明的一个实施例的尿素水解细菌全过程活性曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1所示为本发明的一个实施例的结构示意图。该实施例的一种微生物固化实验中测定尿素水解细菌全过程活性的装置,包括:待测液体加入装置、液体混合及活性测试装置、数据采集装置、控制电脑;
所述的液体混合及活性测试装置包括:一个可旋转台座211,通过支撑台213可旋转安装在底座212上;所述的可旋转台座211上设置有多个液体盛装器209;每个液体盛装器209与所述的可旋转台座211转轴轴心的水平距离相等;
所述的待测液体加入装置包括:一个通过支撑杆108设置在底座212上的主板103;所述主板103内设置有小型电机,用于驱动可旋转台座211的转动;所述主板103的前面板上分别设置有控制面板102、出口朝下的注液筒101、竖杆107;所述竖杆107的上部和下部分别通过第一固定支座104和第二固定支座105固定到主板103的前面板上,其中部设置有一个可沿该竖杆107上下移动的可移动支座106;所述注液筒101固定到第二固定支座105上;通过所述的可移动支座106的向下移动,可将所述注液筒101内的液体挤落到每个通过旋转而到达该注液筒101正下方的液体盛装器209内;这种类似柱塞泵的加液方式,其液体加入量相比量筒称量更为精确,操作也更为简便。
所述的数据采集装置包括一个数据采集器315,通过传输线314与所述的液体混合及活性测试装置、待测液体加入装置、控制电脑进行电气联接;
每个所述的液体盛装器209的底部设置有一个带有温度补偿功能的电导电极210,其数据输出线通过传输线314连接至数据采集器315;
在实际测定中,通过控制电脑设置程序,利用所述的控制面板102输入测试控制数据,注液筒101首先分别在各液体盛装器209注入提前配置的等量的具有不同浓度的尿素溶液,然后再分别注入等量的尿素水解细菌;数据采集器315进行测定数据的采集并传输到控制电脑;控制电脑绘制电导率变化曲线和尿素水解细菌活性曲线,以供后续分析并得到全过程的尿素水解细菌活性变化曲线。由此,本发明可以同时测试多组试样的尿素水解速率,方便对比试验的开展。
所述竖杆107可采用可旋动螺杆。
所述的液体盛装器209可拆卸地旋接到其下的可旋转台座211上。测定完成后旋出盛装器即可进行清洗。
所述的电导电极210端部可采用BNC接头。旋下卡扣即可拆卸,便于实验结束后的清洗。
所述的注液筒101可采用标准规格针筒,其针管部分固定在所述的第二固定支座105上,其推动杆末端与可移动支座106下底面相接触。标准规格针筒宜选用100ml针筒,以满足常规室内试验需求。
通过控制电脑,设计数据记录的时间间隔和总时间,可以得到连续的电导率变化数据,在控制电脑内转化为全过程的尿素水解细菌活性变化曲线,相比于传统的初始活性测定,该方法测得的结果对于后期处理和现场实验更有实际价值。
可利用控制面板102输入的设定的液体体积值,转化为可移动支座106的位移值,从而带动可旋动螺杆转动特定的圈数,实现液体的定体积精确注入。即:控制面板102可以按键输入需要加入的液体体积数值,内置程序将该体积数值除以针管内径即可得到需要的位移值,主板103内的发动机带动可旋螺杆107旋转,到达所需位移值时停止,即可将所需液体精确地加入到柱状液体盛装器209中。
液体盛装器209宜采用塑料质地而不是钢铁质地,防止反应过程中离子浓度较高带来的锈蚀。
液体加入区域可设置电线穿过中空支撑杆108连接至底座212接电。
上述的可旋转台座211上可设置6个液体盛装器209;每个液体盛装器209与所述的可旋转台座211转轴轴心的水平距离相等。
本发明的一个实施例方法,测定不同初始尿素浓度条件下尿素水解细菌全过程活性的步骤说明如下:
1.用100ml容量瓶配置6份100ml的浓度分别为0.1、0.25、0.5、0.75、1、2mol/L的尿素溶液,准备约25ml的尿素水解细菌。
2.操作控制面板102,转动可旋转台座211,使得注液桶101正对一个液体盛装器209。
3.用注液筒101吸取约85ml的0.1mol/L的尿素溶液,在控制面板102上输入80ml的体积值,启动后主板103内的小型电机带动螺杆107旋转,推动可移动支座106带动注液筒101将80ml尿素溶液加入下方的液体盛装器209中。
4.操作控制面板102,转动可旋转台座211,使得注液筒101正对另一个液体盛装器209将100ml的0.25、0.5、0.75、1、2mol/L的尿素溶液按同样的方法分别加入其余5个液体盛装器209中。
5.与2、3的操作相同,在每个液体盛装器209中加入20ml的尿素水解细菌(体积比1:4)。
6.打开数据采集器215,设定数据采集时间间隔为1min,总时长为24h。
7.24h后,用控制电脑连接无纸化数据采集器215,绘制电导率变化曲线和尿素水解细菌活性曲线,进行后续分析。
8.旋下可旋转台座211上的液体盛装器209,并旋下电导电极210端部的BNC接头,将液体盛装器209和电导电极210清洗干净,方便下次继续使用。
最终得出如图2所示的尿素水解细菌全过程活性曲线。
Claims (5)
1.一种微生物固化实验中测定尿素水解细菌全过程活性的装置,其特征在于:包括待测液体加入装置、液体混合及活性测试装置、数据采集装置、控制电脑;
所述的液体混合及活性测试装置包括:一个可旋转台座(211),通过支撑台(213)可旋转安装在底座(212)上;所述的可旋转台座(211)上设置有多个液体盛装器(209);每个液体盛装器(209)与所述的可旋转台座(211)转轴轴心的水平距离相等;
所述的待测液体加入装置包括:一个通过支撑杆(108)设置在底座(212)上的主板(103);所述主板(103)内设置有小型电机,用于驱动可旋转台座(211)的转动;所述主板(103)的前面板上分别设置有控制面板(102)、出口朝下的注液筒(101)、竖杆(107);所述竖杆(107)的上部和下部分别通过第一固定支座(104)和第二固定支座(105)固定到主板(103)的前面板上,其中部设置有一个可沿该竖杆(107)上下移动的可移动支座(106);所述注液筒(101)固定到第二固定支座(105)上;通过所述的可移动支座(106)的向下移动,可将所述注液筒(101)内的液体挤落到每个通过旋转而到达该注液筒(101)正下方的液体盛装器(209)内;
所述的数据采集装置包括一个数据采集器(315),通过传输线(314)与所述的液体混合及活性测试装置、待测液体加入装置、控制电脑进行电气联接;
每个所述的液体盛装器(209)的底部设置有一个带有温度补偿功能的电导电极(210),其数据输出线通过传输线(314)连接至数据采集器(315);
在实际测定中,通过控制电脑设置程序,利用所述的控制面板(102)输入测试控制数据,注液筒(101)首先分别在各液体盛装器(209)注入提前配置的等量的具有不同浓度的尿素溶液,然后再分别注入等量的尿素水解细菌;数据采集器(315)进行测定数据的采集并传输到控制电脑;控制电脑绘制电导率变化曲线和尿素水解细菌活性曲线,以供后续分析并得到全过程的尿素水解细菌活性变化曲线;
所述竖杆(107)采用可旋动螺杆;
所述的液体盛装器(209)可拆卸地旋接到其下的可旋转台座(211)上。
2.根据权利要求1所述的一种微生物固化实验中测定尿素水解细菌全过程活性的装置,其特征是,所述的电导电极(210)端部采用BNC接头。
3.根据权利要求1所述的一种微生物固化实验中测定尿素水解细菌全过程活性的装置,其特征是,所述的注液筒(101)采用标准规格针筒,其针管部分固定在所述的第二固定支座(105)上,其推动杆末端与可移动支座(106)下底面相接触。
4.根据权利要求1所述的一种微生物固化实验中测定尿素水解细菌全过程活性的装置,其特征是,所述的可旋转台座(211)上设置有多个液体盛装器(209);每个液体盛装器(209)与所述的可旋转台座(211)转轴轴心的水平距离相等。
5.一种采用如权利要求1-4任一项所述装置在微生物固化实验中测定尿素水解细菌全过程活性的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一.用容量瓶配置多份等量体积的尿素溶液,其浓度分别在0.1--5mol/L范围内递增设定,编号为浓度1、2、3、…n;并准备n份等量体积的尿素水解细菌;
步骤二.操作控制面板(102),转动可旋转台座(211),使得注液筒(101)正对于其中一个液体盛装器(209);
步骤三.用注液筒(101)吸取不少于所述等量体积的编号为浓度1尿素溶液,在控制面板(102)上输入所述等量体积值,启动后主板(103)内的小型电机带动竖杆(107)旋转,推动可移动支座(106)带动注液筒(101)将所需尿素溶液加入下方的液体盛装器(209)中;
步骤四.操作控制面板(102),转动可旋转台座(211),使得注液筒(101)正对另一个液体盛装器(209),依次将所需的其他编号为浓度2、3、…n的尿素溶液分别加入其它几个液体盛装器(209)中;
步骤五.与上述步骤7-2、7-3的操作相同,在每个液体盛装器(209)中依次加入尿素水解细菌,尿素水解细菌与尿素溶液的体积比范围是1:1--1:10;
步骤六.设定数据采集器(315)的数据采集时间间隔为1min,总时长为24h;
步骤七.24小时后,用控制电脑连接无纸化数据采集器(315),绘制电导率变化曲线和尿素水解细菌活性曲线,进行后续分析。
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