CN111763498A - 一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法 - Google Patents

一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111763498A
CN111763498A CN202010690417.0A CN202010690417A CN111763498A CN 111763498 A CN111763498 A CN 111763498A CN 202010690417 A CN202010690417 A CN 202010690417A CN 111763498 A CN111763498 A CN 111763498A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic
solution
microorganisms
calcium carbonate
dust suppression
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010690417.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111763498B (zh
Inventor
詹其伟
许英
王书刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University of Science and Technology
Original Assignee
Jiangsu University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University of Science and Technology filed Critical Jiangsu University of Science and Technology
Priority to CN202010690417.0A priority Critical patent/CN111763498B/zh
Publication of CN111763498A publication Critical patent/CN111763498A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111763498B publication Critical patent/CN111763498B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/22—Materials not provided for elsewhere for dust-laying or dust-absorbing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D49/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by other methods

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法，包括以下步骤：(1)制备磁性多孔碳酸钙微球；(2)配制浓度为108～109个/mL胶质芽孢杆菌芽孢培养液；(3)将磁性多孔碳酸钙微球装填在玻璃管中，将胶质芽孢杆菌芽孢培养液打入装填磁性多孔碳酸钙微球的玻璃管，通过喷雾干燥获得包负载生物芽孢的磁性多孔碳酸钙微球；(4)将磁性多孔碳酸钙微球加入钙源溶液中，均匀喷洒在装满石英砂的风蚀盘表面，置于恒温环境至干燥。本发明所述方法，开创性的通过磁性多孔碳酸钙微球负载微生物，磁性粒子富集游离态钙离子，微生物诱导矿化为具有胶凝特性的矿物，将松散石英砂颗粒胶结成一个整体，并具有一定力学性能。

Description

一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法
技术领域
本发明属于材料学、微生物学和环境科学多领域交叉的科学技术，具体涉及一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法。
背景技术
机动车、工业生产、燃煤、扬尘是当前我国城市环境空气中颗粒物的主要来源，约占85％-90％，其中扬尘对空气中颗粒物的年分担率为18％，采暖季为12％、非采暖季为23％。由此可见，扬尘是构成空气污染极其重要的因素之一。扬尘的危害具有多样性，主要表现为：危害人类健康，扬尘颗粒随着空气流动而移动，易被人吸食，为细菌、病毒传播提供通道；影响空气质量，加剧区域大气层热效应，增加极端气候事件，引起雾霾、酸雨、光化学烟雾现象，导致能见度降低；影响城市景观和植物生长，建筑物和植物表面沾满扬尘，视觉感官不佳，同时会阻碍植物光合作用，导致植物枯死，破坏生态平衡。
基于扬尘的危害，国内外研究机构对其防治技术开展了大量研究。当前扬尘的防治方法主要有洒水、机械加盖、防风墙、防尘网和表面固化等，洒水防尘最大缺点是造成大量水资源的浪费，不是经济有效的抑尘方法；机械加盖、防风墙、防尘网成本高，有效负载低，浪费材料，且不能捕捉漂浮在空气中的粉尘，对于不断有新的粉尘产生的作业区，抑尘能力有限；表面固化防尘法是通过物理、化学抑尘剂将扬尘颗粒胶结成团或表面结壳，从而抑制扬尘飞扬，该方法抑尘效果显著，受到国内外研究机构的广泛关注。尽管上述表面固化抑尘剂种类繁多、抑尘效果好，但普遍存在功能单一、价格昂贵、甚至具有毒性、腐蚀性、难降解等一系列弊端，难以大规模的推广应用。因此，研发降解性好、无二次污染、抑尘效果优良且价格低廉的新材料和新技术在今后很长时间内将是一个重要的研究热点。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种具有环境友好、过程快速高效、晶体尺寸和胶结强度精准可控等诸多优势的磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法。
技术方案：本发明所述的一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法，包括以下步骤：
(1)配制等物质量氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液，分别向氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液中加入等质量的有机模板、磁性粒子，将氯化钙溶液缓慢滴加至碳酸氢钠溶液中，反应温度20～30℃，静置1～2小时后采用离心分离、乙醇溶液洗涤沉积物，烘干后即获得磁性多孔碳酸钙微球；
(2)将胶质芽孢杆菌接种至培养基中，恒温振荡培养24～48小时，向培养液中加入芽孢高效转化剂，获得浓度为108～109个/mL胶质芽孢杆菌芽孢培养液；
(3)将磁性多孔碳酸钙微球装填在玻璃管中，两端采用橡皮塞封堵，通过蠕动泵将胶质芽孢杆菌芽孢培养液由下而上打入装填磁性多孔碳酸钙微球的玻璃管，并不断循环，待循环的芽孢培养液浓度稳定后即停止，通过喷雾干燥获得包负载生物芽孢的磁性多孔碳酸钙微球；
(4)将磁性多孔碳酸钙微球加入钙源溶液中，均匀喷洒在装满石英砂的风蚀盘表面，置于恒温环境至干燥。
进一步的，步骤(1)中所述氯化钙、碳酸氢钠溶液溶度均为1～5mol/L。
进一步的，步骤(1)中所述有机模板为十二烷基磺酸钠，所述有机模板的添加量为1～10g/L，所述磁性粒子为四氧化三铁，添加量为1～5g/L。
进一步的，步骤(2)中所述胶质芽孢杆菌接种量为1～3g/L。
进一步的，步骤(2)中所述胶质芽孢杆菌培养基为1000mL去离子水、蔗糖8～12g、Na2HPO4·12H2O 2～3g、MgSO4 0.4～0.6g、CaCO3 0.5～1.5g、KCl 0.1～0.2g、(NH4)2SO4 0.4～0.6g。
进一步的，步骤(2)中所述芽孢高效转化剂为氯化锰、添加量为1～5g/L。
进一步的，步骤(3)中所述玻璃管的尺寸为φ5×20cm、蠕动泵速度为1～10mL/min。
进一步的，步骤(4)中所述喷雾干燥温度为100～150℃、速度为1～10mL/min、喷嘴直径1～5cm。
进一步的，步骤(4)中所述钙源为1～5mol/L氯化钙和/或硝酸钙。
进一步的，步骤(4)中所述风蚀盘内径200mm、高度20mm、壁厚1mm，底部固定透水纱布，所述石英砂粒径0.15～0.3mm颗粒占90％、0～0.15mm颗粒占10％。
有益效果：本发明所述方法，与传统方法相比，开创性的通过磁性多孔碳酸钙微球负载微生物，磁性粒子富集游离态钙离子，微生物诱导矿化为具有胶凝特性的矿物，将松散石英砂颗粒胶结成一个整体，并具有一定力学性能。本发明采用的磁性多孔碳酸钙微球，一方面其多孔结构为微生物的负载提供了空间，同时为微生物释放提供了通道，通过微生物的酶促反应特性，生成胶结物质，另一方面以磁性粒子为中心富集游离态钙离子，显著提高了钙源利用效率，共同作用显著改善了胶结效果。本发明所述抑尘方法具有环境友好、过程快速高效、晶体尺寸和胶结强度精准可控等诸多优势。
附图说明
图1为胶结前后石英砂的形态对照图；
图2为胶结体的抗风蚀性能图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
实施例1
(1)配制等物质量2mol/L氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液，向氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液中加入等质量的有机模板十二烷基磺酸钠、添加量为5g/L，并向氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液中加入等质量磁性粒子四氧化三铁、添加量为2g/L，将氯化钙溶液缓慢滴加至碳酸氢钠溶液中，反应温度30℃，静置2小时后采用离心分离、乙醇溶液洗涤沉积物，烘干后即获得磁性多孔碳酸钙微球；
(2)将胶质芽孢杆菌接种至培养基中，接种量为2g/L，胶质芽孢杆菌培养基为1000mL去离子水、蔗糖8g、Na2HPO4·12H2O 2g、MgSO4 0.4g、CaCO3 0.5g、KCl 0.1g、(NH4)2SO40.4g，恒温振荡培养48小时，向培养液中加入芽孢高效转化剂氯化锰、添加量为2g/L，获得浓度为1.0×109个/mL胶质芽孢杆菌芽孢培养液；
(3)将磁性多孔碳酸钙微球装填在玻璃管中，玻璃管的尺寸为φ5×20cm，两端采用橡皮塞封堵，通过蠕动泵将胶质芽孢杆菌芽孢培养液由下而上打入装填磁性多孔碳酸钙微球的玻璃管，蠕动泵速度为2mL/min，并不断循环，待循环的芽孢培养液浓度稳定后即停止，通过喷雾干燥获得负载生物芽孢的磁性多孔碳酸钙微球，喷雾干燥温度为120℃、速度为5mL/min、喷嘴直径2cm；
(4)将磁性多孔碳酸钙微球加入钙源溶液中，钙源为2mol/L氯化钙，均匀喷洒在装满石英砂的风蚀盘表面，风蚀盘内径200mm、高度20mm、壁厚1mm，底部固定透水纱布，石英砂粒径0.15～0.3mm颗粒占90％、0～0.15mm颗粒占10％，置于恒温环境120小时，干燥后测量胶结体风蚀量。
实施例2
(1)配制等物质量1mol/L氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液，向氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液中加入等质量的有机模板十二烷基磺酸钠、添加量为1g/L，并向氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液中加入等质量磁性粒子四氧化三铁、添加量为1g/L，将氯化钙溶液缓慢滴加至碳酸氢钠溶液中，反应温度20℃，静置1小时后采用离心分离、乙醇溶液洗涤沉积物，烘干后即获得磁性多孔碳酸钙微球；
(2)将胶质芽孢杆菌接种至培养基中，接种量为1g/L，胶质芽孢杆菌培养基为1000mL去离子水、蔗糖9g、Na2HPO4·12H2O 2.4g、MgSO4 0.5g、CaCO3 0.6g、KCl 0.12g、(NH4)2SO40.5g，恒温振荡培养24小时，向培养液中加入芽孢高效转化剂氯化锰、添加量为1g/L，获得浓度为108～109个/mL胶质芽孢杆菌芽孢培养液；
(3)将磁性多孔碳酸钙微球装填在玻璃管中，玻璃管的尺寸为φ5×20cm，两端采用橡皮塞封堵，通过蠕动泵将胶质芽孢杆菌芽孢培养液由下而上打入装填磁性多孔碳酸钙微球的玻璃管，蠕动泵速度为1mL/min，并不断循环，待循环的芽孢培养液浓度稳定后即停止，通过喷雾干燥获得负载生物芽孢的磁性多孔碳酸钙微球，喷雾干燥温度为100℃、速度为1mL/min、喷嘴直径1cm；
(4)将磁性多孔碳酸钙微球加入钙源溶液中，钙源为1mol/L硝酸钙，均匀喷洒在装满石英砂的风蚀盘表面，风蚀盘内径200mm、高度20mm、壁厚1mm，底部固定透水纱布，石英砂粒径0.15～0.3mm颗粒占90％、0～0.15mm颗粒占10％，置于恒温环境72小时，干燥后测量胶结体风蚀量。
实施例3
(1)配制等物质量5mol/L氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液，向氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液中加入等质量的有机模板十二烷基磺酸钠、添加量为10g/L，并向氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液中加入等质量磁性粒子四氧化三铁、添加量为5g/L，将氯化钙溶液缓慢滴加至碳酸氢钠溶液中，反应温度25℃，静置3小时后采用离心分离、乙醇溶液洗涤沉积物，烘干后即获得磁性多孔碳酸钙微球；
(2)将胶质芽孢杆菌接种至培养基中，接种量为3g/L，胶质芽孢杆菌培养基为1000mL去离子水、蔗糖12g、Na2HPO4·12H2O 3g、MgSO4 0.6g、CaCO3 1.5g、KCl 0.2g、(NH4)2SO40.6g，恒温振荡培养45小时，向培养液中加入芽孢高效转化剂氯化锰、添加量为5g/L，获得浓度为108～109个/mL个/mL胶质芽孢杆菌芽孢培养液；
(3)将磁性多孔碳酸钙微球装填在玻璃管中，玻璃管的尺寸为φ5×20cm，两端采用橡皮塞封堵，通过蠕动泵将胶质芽孢杆菌芽孢培养液由下而上打入装填磁性多孔碳酸钙微球的玻璃管，蠕动泵速度为10mL/min，并不断循环，待循环的芽孢培养液浓度稳定后即停止，通过喷雾干燥获得负载生物芽孢的磁性多孔碳酸钙微球，喷雾干燥温度为150℃、速度为10mL/min、喷嘴直径5cm；
(4)将磁性多孔碳酸钙微球加入钙源溶液中，钙源为5mol/L氯化钙，均匀喷洒在装满石英砂的风蚀盘表面，风蚀盘内径200mm、高度20mm、壁厚1mm，底部固定透水纱布，石英砂粒径0.15～0.3mm颗粒占90％、0～0.15mm颗粒占10％，置于恒温环境110小时，干燥后测量胶结体风蚀量。
图1为胶结前后石英砂的形态对照图，经过本发明方法胶结后的石英砂呈块状成形状态；图2为胶结体的抗风蚀性能图，展示了胶结前后抗风蚀性能的对照，可见胶结后的石英砂抗风蚀性能明显优于胶结前。

Claims (10)

1.一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制等物质量氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液，分别向氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液中加入等质量的有机模板、磁性粒子，将氯化钙溶液缓慢滴加至碳酸氢钠溶液中，反应温度20～30℃，静置后采用离心分离、乙醇溶液洗涤沉积物，烘干后即获得磁性多孔碳酸钙微球；
(2)将胶质芽孢杆菌接种至培养基中，恒温振荡培养24～48小时，向培养液中加入芽孢高效转化剂，获得浓度为108～109个/mL胶质芽孢杆菌芽孢培养液；
(3)将磁性多孔碳酸钙微球装填在玻璃管中，两端采用橡皮塞封堵，通过蠕动泵将胶质芽孢杆菌芽孢培养液由下而上打入装填磁性多孔碳酸钙微球的玻璃管，并不断循环，待循环的芽孢培养液浓度稳定后即停止，通过喷雾干燥获得包负载生物芽孢的磁性多孔碳酸钙微球；
(4)将磁性多孔碳酸钙微球加入钙源溶液中，均匀喷洒在装满石英砂的风蚀盘表面，置于恒温环境至干燥。
2.根据权利要求1所述的一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法，其特征在于，所述氯化钙、碳酸氢钠溶液溶度均为1～5mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法，其特征在于，所述有机模板为十二烷基磺酸钠，所述有机模板的添加量为1～10g/L，所述磁性粒子为四氧化三铁，添加量为1～5g/L。
4.根据权利要求1所述的一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法，其特征在于，所述胶质芽孢杆菌接种量为1～3g/L。
5.根据权利要求1所述的一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法，其特征在于，所述胶质芽孢杆菌培养基为1000mL去离子水、蔗糖8～12g、Na2HPO4·12H2O 2～3g、MgSO4 0.4～0.6g、CaCO3 0.5～1.5g、KCl 0.1～0.2g、(NH4)2SO4 0.4～0.6g。
6.根据权利要求1所述的一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法，其特征在于，所述芽孢高效转化剂为氯化锰，添加量为1～5g/L。
7.根据权利要求1所述的一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法，其特征在于，所述玻璃管的尺寸为φ5×20cm、蠕动泵速度为1～10mL/min。
8.根据权利要求1所述的一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法，其特征在于，所述喷雾干燥温度为100～150℃、速度为1～10mL/min、喷嘴直径1～5cm。
9.根据权利要求1所述的一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法，其特征在于，所述钙源为1～5mol/L氯化钙和/或硝酸钙。
10.根据权利要求1所述的一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法，其特征在于，所述风蚀盘内径200mm、高度20mm、壁厚1mm，底部固定透水纱布，所述石英砂粒径0.15～0.3mm颗粒占90％、0～0.15mm颗粒占10％。
CN202010690417.0A 2020-07-17 2020-07-17 一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法 Active CN111763498B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010690417.0A CN111763498B (zh) 2020-07-17 2020-07-17 一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010690417.0A CN111763498B (zh) 2020-07-17 2020-07-17 一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111763498A true CN111763498A (zh) 2020-10-13
CN111763498B CN111763498B (zh) 2022-03-29

Family

ID=72728196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010690417.0A Active CN111763498B (zh) 2020-07-17 2020-07-17 一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111763498B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023065437A1 (zh) * 2021-10-21 2023-04-27 江苏科技大学 一种多层核壳结构自修复微球及其制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111139084A (zh) * 2020-03-03 2020-05-12 江苏科技大学 一种用于软基强化的微生物固化剂及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111139084A (zh) * 2020-03-03 2020-05-12 江苏科技大学 一种用于软基强化的微生物固化剂及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023065437A1 (zh) * 2021-10-21 2023-04-27 江苏科技大学 一种多层核壳结构自修复微球及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN111763498B (zh) 2022-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020015039A1 (zh) 一种可持续自修复煤矿堵漏风材料裂缝的微胶囊及其制备方法
Dakal et al. Microbially induced deterioration of architectural heritages: routes and mechanisms involved
CN108975787B (zh) 一种煤矿用微生物胶结充填材料及其制备方法
JP2011509915A (ja) セメント系材料および構造物の補修剤とその調製方法
WO2020093704A1 (zh) 一种微生物改性充填材料及制备方法
Bosch-Roig et al. Biocleaning of Cultural Heritage stone surfaces and frescoes: which delivery system can be the most appropriate?
CN111056782B (zh) 一种隧道衬砌混凝土裂缝的微生物自修复方法
Ferrari et al. Review on the influence of biological deterioration on the surface properties of building materials: organisms, materials, and methods
Pinna Microbial growth and its effects on inorganic heritage materials
CN115029107B (zh) 一种基于煤炭储藏、运输的微生物抑尘剂及其使用方法
CN111763498B (zh) 一种磁性微球负载微生物强化松散介质抑尘的方法
CN112028517B (zh) 一种巴氏芽孢杆菌dsm33诱导碳酸钙沉淀均匀覆盖再生粗骨料的方法
CN112225481A (zh) 一种自愈合混凝土及其制备方法
CN106563349A (zh) 一种家用空气净化绿色生物滤床装置
CN113338102B (zh) 一种应用于海绵城市建设的生态透水砖及其制备方法
CN105295844A (zh) 一种清洁固土抑尘剂及其制备方法
CN116786571B (zh) 一种利用红土覆盖层强化微生物原位修复铀尾渣的方法
CN110395884A (zh) 一种仿生自修复混凝土及其制备方法
CN111298730B (zh) 一种磁性生物微胶囊、制备方法及其应用
CN115626790B (zh) 一种快速修复混凝土微裂缝的生物材料及其制备方法
CN113123353A (zh) 一种微生物制剂固化红层边坡表层土的方法
CN115636634A (zh) 一种防滑透水砖
CN109208425B (zh) 海绵路面及其制备方法
CN114436606A (zh) 一种增强吸附型刚性竖向阻隔屏障材料及其制备方法
CN116409958B (zh) 一种粉末粘结的生物3d打印混凝土及其应用和建造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant