大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀的多因素影响分析

本文探究了多个影响因素对大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀(SICP)的影响,以优选出主要影响因素并提供其最佳范围。首先分析了脲酶浓度和温度对脲酶活性的影响;之后通过正交实验设计,进行25种工况的SICP水溶液实验,研究不同因素组合下Ca^(2+)利用率的变化规律;最后借助扫描电子显微镜观测不同工况下生成碳酸钙的形态。结果表明:低温有利于脲酶的保存及活性发挥,5℃时脲酶活性能保持21 d以上;同一温度下,脲酶浓度越大,脲酶初始活性越高,脲酶完全失活所需时间越短。pH值、脲酶与胶结液体积比是影响Ca^(2+)利用率的主要因素。为达到较高的Ca^(2+)利用率,脲酶和胶结液最佳体积比为1,氯化钙与尿素最佳浓度比为1.5,Ca^(2+)最佳浓度为1 mol/L。当脲酶浓度较低时生成的六面体状碳酸钙较多;随着脲酶浓度的增大,所沉淀的碳酸钙向球形转变。大豆中富含的天冬氨酸是控制碳酸钙形态的重要因素。

脲酶诱导碳酸钙沉淀技术改良传统三合土的性能

采用扫描电镜、X射线衍射等研究了脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)技术对三合土性能的影响.结果表明:随着豆粉质量浓度的增大,脲酶活性呈近似线性增长,其最适宜的环境pH值为3~11,当环境pH值为12时,脲酶活性急剧下降;与三合土空白样相比,脲酶改性三合土14 d碳化深度提高了94%~112%,28 d抗压强度提高了68.0%~103.0%,耐候性提高了150%~200%,60 d表面硬度提高了15.0%~18.3%;三合土空白样产生的碳酸钙晶体松散,脲酶的掺入使三合土中出现了长条状晶体和团簇状晶体,且随着豆粉质量浓度的增大,团簇状晶体相对增多,长条状晶体相对减少,使三合土的各项性能逐渐提高.

基于脲酶诱导碳酸钙沉淀的新型扬尘抑制剂

为研制出一种持续时间长、减少二次扬尘、耐高温、绿色环保的扬尘抑制剂,利用脲酶诱导碳酸钙沉淀的方法,确定了脲酶抑尘剂的最佳成分配比为脲酶30 g·L^(-1)、尿素0.8 mol·L^(-1)、氯化钙0.8 mol·L^(-1)、高分子吸水树脂1 g·L^(-1)。此外还选取了纯水、氯化钙和高分子吸水树脂这3种抑尘剂与脲酶抑尘剂进行性能对比。结果表明:脲酶抑尘剂的蒸发率为0.04 g·(m^2·s)-1、失水率23.7%、抗风指数27.8、抑尘效率70.7%。其抗蒸发性、保水性、抗风性能和抑尘效率都要优于其他3种抑尘剂。

基于脲酶诱导碳酸钙沉淀的土体固化研究进展

脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)是岩土工程领域一种绿色、环保的新型土体改良技术。与目前广泛关注的微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)相比,无需复杂的细菌培养流程,适用的土颗粒粒径范围更广,且在实际应用中避免了微生物生态安全等问题。通过对文献的归纳及整理,系统地阐述了EICP的固化机理、影响因素(脲酶性质、胶结液性质、固化方式、环境因素)等方面的前沿研究成果,分析了EICP技术发展中存在的问题及进一步的研究方向。

建筑垃圾再生砂酶促碳酸钙加固试验研究

为了探索建筑垃圾再生砂资源利用效果提升方法,文章针对再生砂开展了大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀法(SICP)加固试验研究。通过对胶结液浓度、灌浆次数和不同粒径对无侧限抗压强度影响进行分析,验证了不同条件下SICP法对再生砂的加固效果。结果表明SICP法可显著改善再生砂抗压工程性能,同时适度提高胶结液浓度和增加灌浆次数均有助于提高试样的强度;不同粒径组的加固试样强度差异显著,粒径1~0.5mm试样表现出最高抗压强度为1.8MPa。

基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化研究进展

基于微生物或脲酶诱导碳酸钙沉淀(MICP/EICP)的土体固化技术是近年来岩土和地质工程领域的研究热点之一。在系统回顾基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化技术发展历程的基础上,重点阐述了MICP/EICP固化机制、土体孔隙结构、菌液和脲酶性质、胶凝液性质和固化方式等方面对碳酸钙特性影响的研究进展。研究结果表明:土体孔隙越小,越不利于微生物或脲酶入渗,固化均匀性越差;土颗粒接触点越多,可为碳酸钙提供的沉积点位越多,碳酸钙与土颗粒间的黏结和桥接作用越强,固化效果越好;一定菌液或脲酶浓度或脲酶活性范围内,碳酸钙的生成速率和生成总量随浓度及活性的增大而增大,但过高的浓度或活性易导致碳酸钙生成速率过快,从而在土体注入端发生堵塞;低浓度胶凝液得到的碳酸钙晶体更小,在土体中的分布更均匀;采用合适的注浆饱和度可提高具有黏结作用的碳酸钙的占比;采用多层交替注入或单相低pH值注入可提高碳酸钙在试样中分布的均匀性。基于碳酸钙沉淀特性的影响因素,提高固化土体的均匀性,验证其耐久性,室内试验结果在现场尺度的适应性和改进方案应该成为以后研究的重点。

钙源对酶诱导碳酸钙沉淀影响的试验研究

酶诱导碳酸钙沉淀技术是一种环保高效的土体加固技术,钙源的种类可能会影响其加固效果.选用氯化钙、乙酸钙、乳酸钙3种钙源,进行溶液环境下的EICP试验,试验时间持续3d,通过单因素分析法研究了溶液中胶凝液浓度、pH值、胶凝比及胶酶比对碳酸钙生成量的影响,依据碳酸钙生成量得到不同钙源条件下的最优配比,并利用扫描电镜、X射线衍射试验分析不同钙源条件下沉淀产物的晶体类型和微观形貌.结果表明:在溶液环境下不同钙源的最优配比有差异,在最优配比下,氯化钙、乙酸钙、乳酸钙的碳酸钙产率分别为72.5%、68.8%、71.6%,确定氯化钙为最优钙源;不同钙源下沉淀产物的晶体类型和微观形貌有区别,氯化钙、乳酸钙作为钙源时所形成的碳酸钙晶体只有方解石,乙酸钙为钙源生成的晶体为方解石和球霰石,不同钙源下生成的碳酸钙晶体均呈球形,其中氯化钙生成的球形晶体是最光滑、规则的.

脲酶矿化作用机制及其提升仿古黏土砖瓦阻水性能研究

脲酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)是岩土工程古迹和土遗址加固领域具有广阔发展前景的前沿技术。然而,关于脲酶矿化作用机制的研究鲜有报道。以试管试验模拟脲酶矿化过程,研究不同底物浓度、不同镁离子浓度、不同铵根离子浓度对脲酶矿化过程中电导率、酸碱度、碳酸钙沉淀量及沉淀率变化的影响规律,从而揭示脲酶矿化强化及劣化机制,并对个别机制作用下的砖瓦试件进行吸水率、透气率及风蚀试验。结果表明:随着底物浓度的升高,电导率逐渐升高但曲线演变趋势基本不变,pH值变化不显著,沉淀量先升高再降低,沉淀率逐渐降低,其中脲素水解速率和脲酶活性是碳酸根的转化及提高沉淀量和沉淀率的关键;随着氯化镁浓度的升高,沉淀量先增加后降低,沉淀效率逐渐升高,除了生成碳酸钙外,还生成碳酸镁,镁离子在提高脲酶活性从而形成最优矿化效果上具有积极作用;随着氯化铵浓度的增加,电导率逐渐升高,pH值逐渐降低,铵根是导致脲酶活性、沉淀量及沉淀效率劣化的主要原因。吸水率、透气率及抗风蚀性能试验结果突出脲酶诱导碳酸钙沉淀技术用于古迹建筑保护的可行性,为将来实际应用和技术拓展提供数据和理论支持。

EICP修复重金属污染土的环境耐久性研究

为探究脲酶诱导碳酸钙沉淀(enzyme induced carbonate precipitation,EICP)技术修复重金属污染土的环境耐久性,分别对EICP修复后的锌、铅污染土进行酸液浸泡、冻融试验和雨淋试验,探讨了EICP修复锌、铅污染土在不同环境条件下的耐久性及其影响规律。结果表明,在不同浓度、不同类型酸液条件下,EICP修复后的锌、铅污染土中可交换态和碳酸盐结合态的重金属离子浸出量随p H值降低,碳酸盐结合态含量降低,可交换态含量逐渐增加,且硫酸环境下的稳定性大于硝酸环境下的稳定性;随着冻融循环次数的增加,EICP修复后的锌、铅污染土中可交换态离子浸出量增加,碳酸盐结合态含量减少;在大雨条件下,Zn^(2+)、Pb^(2+)主要在前20 min内进行释放,并由上往下迁移;经EICP修复重金属污染土在酸液、冻融循环和雨淋条件下具有良好的耐久性。

EICP固化砂土强度特性试验研究

为了研究脲酶诱导碳酸钙沉淀(Enzyme Induced Carbonate Precipitation,简称EICP)技术固化砂土的强度特性,首先探究pH及反应时间对脲酶活性的影响,进而开展直接剪切试验及无侧限抗压强度试验,分析颗粒级配、胶结液浓度、胶结比、养护周期和相对密实度对EICP固化砂土强度特性的影响。结果表明:脲酶活性在pH=7时活性最大并随时间增长而降低;级配0.075 mm~0.25 mm的砂土固化效果最好,经济胶结液浓度为1 mol/L;当氯化钙浓度一定时,抗剪强度最高的胶结液比值为1∶1;砂土在3 d时基本完全固化;相对密实度在0.5~0.7范围内时,无侧限抗压强度随着EICP固化砂土的相对密实度增大而增大;胶结液浓度在0.5 mol/L~1.5 mol/L范围内时,胶结液浓度越大,EICP固化砂土的无侧限抗压强度越大。