[发明专利]一种含植物脲酶的土体固化剂及其零废生产工艺

说明书

本发明属于岩土加固技术领域，具体涉及一种含植物脲酶的土体固化剂及其零废生产工艺。粗提纯的植物脲酶溶液中含有大量的无关蛋白质，严重影响土体固化剂的处理效果，导致施工无法达到预期目的，同时也造成了严重的浪费和环境污染。本发明通过对市面上常见的植物脲酶提取方法进行优化，显著降低了植物脲酶溶液中的蛋白质浓度，极大程度地提升了含植物脲酶的土体固化剂的下渗性能和扩宽了该类土体固化剂的应用领域；本发明将分离出的大豆蛋白和剩余的豆渣等固体废弃物进行二次利用，并且在生产土体固化剂的同时，没有任何废弃物产生，经济性强，环境友好。

技术领域

本发明属于岩土加固技术领域，具体涉及一种含植物脲酶的土体固化剂及其零废生产工艺。

背景技术

脲酶诱导碳酸钙沉淀技术(enzyme induced carbonate precipitation，后文简称EICP技术)是岩土工程领域的一种新兴技术，通过向土体中增添一定比例的尿素、钙源和商业脲酶，可以诱导生成具有胶结能力的碳酸钙，使土颗粒相互胶结，从而达到改良土体的目的。目前，国内外学者专家对商业脲酶诱导碳酸钙沉淀技术进行了大量实验研究，证实其能有效增强土体强度、改善土体渗透性能、增强土体抗风蚀和抗水流侵蚀的能力。

由于商业脲酶提纯难度大，提纯成本高，导致EICP技术的经济性较差，目前在工程中处于不利地位。为了节约成本，许多学者成功从植物的某些组织和器官(大豆、刀豆、西瓜种子等)中提取出植物脲酶，植物脲酶同样具备将尿素分解成碳酸根的能力，在后续的许多研究中，证明植物脲酶可以比较完美地替代商业脲酶，进行EICP实验。此外，大量的实验已经证明，植物脲酶诱导碳酸钙沉淀技术施工简便，工期短，经济性好，已经被应用于地基的抗液化处理、沙漠的防风固沙、边坡加固等多种工程领域，取得了良好的效果。

但植物脲酶诱导碳酸钙沉淀技术同样也有需要完善的地方，其中一项就是植物脲酶的提纯是极其简单的粗提纯，从植物中提纯出的物质不仅仅是脲酶，还有其他与反应过程无关的蛋白质、脂类等物质。这些无关物质中，蛋白质的影响最大，因为加入的无机盐能够使植物脲酶溶液中的蛋白质发生一系列复杂的反应，最终导致堵塞土颗粒空隙，阻碍了固化剂的下渗和进一步加固处理土体。为了减少蛋白质等无关物质对EICP反应过程的影响，现在急需一种新技术，用于改良现有的植物脲酶提取方法，在不影响或少量影响植物脲酶活性的基础上，去除溶液中的大多数蛋白质等无关杂质，进而改善植物脲酶诱导碳酸钙沉淀技术的处理效果。同时，被去除的蛋白质具有极高的经济价值，如果能将这一部分蛋白质再次利用起来，可以更进一步地降低植物脲酶诱导碳酸钙沉淀技术的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种经过预处理的包含植物脲酶的土体固化剂，能够解决传统植物脲酶固化剂中蛋白质含量过高引起的土体堵塞等难题，提升了含植物脲酶的土体固化剂的渗透性；并将豆渣和经过预处理步骤分离出的无用大豆蛋白等有机物收集后重复利用，制成豆制品等副产物，能够进一步降低经济成本；同时提供一种零废生产工艺方案，能够确定不同种类、不同批次原材料的最佳处理方案，获得最有效的土体固化剂，并对所有废弃物进行回收利用，降低处理成本的同时完全解决废弃物的污染问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种含植物脲酶的土体固化剂及其零废生产工艺，其特征在于:

一种含植物脲酶的土体固化剂，其由体积比4：1-1：4的经过预处理的植物脲酶溶液和无机处理液配制而成。

进一步的，无机处理液为0.1-3mol/L的尿素溶液和0.1-3mol/L的钙盐溶液等体积混合，搅拌均匀后得到的溶液。

进一步的，经过预处理的植物脲酶溶液为通过零废生产工艺后获得的、按照最优处理方案去除蛋白质后的植物脲酶溶液。

进一步的，钙盐为氯化钙、硝酸钙、乙酸钙、甲酸钙中的一种或多种。

一种含植物脲酶的土体固化剂的零废生产工艺，主要包含以下步骤：