[发明专利]一种利用钙源浓度控制方解石与球霰石相互转变的方法

说明书

本发明公开了一种利用钙源浓度控制方解石与球霰石相互转变的方法，包括步骤：将巴氏芽孢八叠球菌(S.pasteurii)接种于培养基上；配置尿素和一水乙酸钙的营养盐溶液；配置脲酶溶液，将脲酶溶液加入营养盐溶液中；将菌液加入到脲酶和营养盐混合溶液中；在20～40℃下超声波处理30min～1h，获得悬浮液；将悬浮液倒入离心管中，4000rpm离心后，倒掉上层清液，加入去离子水水洗；清洗掉未反应的一水乙酸钙；将离心后的白色颗粒沉淀物置于烘干箱内烘干，得到不同组成和形貌的碳酸钙。本发明只改变钙源的浓度，实现了碳酸钙由方解石结构向球霰石结构连续转变，在钙源浓度一定范围内，方解石和球霰石共存，本发明对环境条件要求低，所用其它试剂对环境友好，实验结果可重复性高。

技术领域

本发明属于仿生材料的技术领域，尤其涉及一种利用钙源浓度控制方解石与球霰石相互转变的方法。

背景技术

在自然界中，碳酸钙是一种最常见的生物矿化材料，是动物骨骼、贝壳、珊瑚等的重要组成部分。碳酸钙在工业中应用非常广泛，是一种重要的无机工业添加剂，在食品、造纸、涂料、橡胶等领域可以改善产品的膨松度、光泽度、亮度、流动性、强度等性能。

碳酸钙的结构很多，按照是否含有结晶水可以分为无水碳酸钙和含水碳酸钙。无水碳酸钙晶体具有三种晶型：方解石、文石和球霰石。不同晶型碳酸钙的物理力学性能差异较大，与方解石相比，球霰石具有比表面积大、比重小、生物相容性好等优点。在微生物诱导碳酸钙修复混凝土裂缝以及岩土文物裂隙过程中，球霰石比方解石具有更高的流动性和填充性，并且能够与水泥的水化产物—水化硅酸钙形成复合凝胶，显著提高混凝土的强度和耐久性。球霰石属于亚稳相，在潮湿环境中球霰石经过较短时间可以转化为方解石，进一步提高修复裂隙的力学强度。因此，通过改变方解石和球霰石的相对含量，能够调节浆体的流动性、填充率和力学强度，从而显著提高混凝土裂隙和岩土文物裂隙的修复效果。这就需要研究一种能够控制方解石与球霰石转变的方法，实现对方解石与球霰石的含量进行连续调控。

现有文献或专利，大多通过加入表面活性剂、有机大分子等添加剂，获得具有单一形貌的球霰石微纳米颗粒。目前，关于利用钙源浓度控制方解石与球霰石相互转变的方法还未见报道。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种利用钙源浓度控制方解石与球霰石相互转变的方法，获得能够连续调控方解石与球霰石的相对含量和形貌的方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种利用钙源浓度控制方解石与球霰石相互转变的方法，包括以下步骤：

S10：将巴氏芽孢八叠球菌(S.pasteurii)接种于培养基上，在30℃，100r/min的振荡培养箱中培养48h，得到菌液；

S20：配置尿素和一水乙酸钙的混合溶液为营养盐溶液，其中尿素浓度为0.5mol/L，一水乙酸钙浓度范围为0.025mol/L～1mol/L；

S30：配置0.2g/L脲酶溶液，脲酶活性为92～137u/mg，将脲酶溶液加入营养盐溶液中，营养盐溶液与脲酶溶液体积比为8～9:1；

S40：将菌液加入到脲酶和营养盐混合溶液中，菌液与混合溶液体积比为1:9～10，震荡均匀，10～30℃下静置72h；

S50：在20～40℃下超声波处理30min～1h，获得悬浮液；

S60：将悬浮液倒入离心管中，4000rpm离心后，倒掉上层清液，加入去离子水水洗；

S70：重复步骤S50和步骤S60三次，清洗掉未反应的一水乙酸钙；

S80：将离心后的白色颗粒沉淀物置于60℃烘干箱内烘干24h，得到不同组成和形貌的碳酸钙。

优选的，所述步骤1中的培养基的组成包括：酵母提取物10～30g/L、硫酸铵15g/L，培养基的pH为7～9.5。