碳酸盐矿化菌诱导碳酸钙沉淀条件的优化

通过单因素及正交试验研究了温度、pH值、沉淀时间、反应物浓度和成核剂5个因素对微生物诱导CaCO3沉淀量的影响,以期提高微生物沉积碳酸钙的产率,为微生物修复技术的时效性提供参考。采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热分析仪(TG)、能谱分析(EDS)对CaCO3样品形貌、结构、热性质、元素等进行表征分析。结果表明,沉淀物质主要含有C、O、Ca元素和少量有机质,其晶型、形貌和堆积密度随外界条件改变而不同。微生物诱导CaCO3沉淀的最佳外界条件是:pH值为8,Mg2+浓度0.05mol/L,温度40℃,沉淀时间3 d,Ca2+浓度1.5mol/L。

微生物诱导碳酸盐岩沉淀过程及作用机理

微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced calcium carbonate precipitation,MICP)是一种在自然界中广泛存在的生物矿化过程。由于MICP具有反应速度快、环境条件要求低、应用范围广、温室气体减排效应显著等特点,在地质、土木、水利、环境多个领域中广泛推广应用。文章在分析国内外相关研究成果的基础上,归纳整理出反硝化过程、硫酸盐还原作用、尿素分解作用等多种微生物诱导下碳酸钙矿化途径和作用机制。以尿素分解菌为代表,重点讨论微生物诱导碳酸盐沉淀过程中pH、温度、离子浓度等环境因素对生成矿物晶型晶貌等方面的影响,总结了MICP的环境应用机制,即环境中的重金属元素通过替换作用替换矿化矿物中的Ca^(2+)或CO^(2-)_(3)从而被固定。MICP作为一种简单高效的地质环境过程,在生态环境修复领域具有广阔的应用前景。

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。

磷石膏矿化CO_(2)制备球霰石型碳酸钙试验研究

以磷石膏为原料,采用氯化铵盐浸预处理方法获得磷石膏盐浸液,以该溶液为钙源矿化CO_(2)制备球形球霰石型碳酸钙。首先采用4因素3水平正交试验确定最佳试验条件,再通过XRD、SEM分析探究不同温度下产物的物相与形貌的变化规律,结果表明:不添加任何晶型控制剂,在碳化温度为22℃、氨水加入量为10.00%、搅拌速度为650 r/min、CO_(2)流速为0.3 L/min的条件下,可以得到球形球霰石型碳酸钙。在同一温度下,随着氨水加入量的增加,碳酸钙中球霰石含量升高。