[发明专利]一种在高温条件下经济高效地生成碳酸钙的方法

说明书

本发明属于外源脲酶固化，特别涉及一种在高温条件下经济高效地生成碳酸钙的方法，包括以下步骤：步骤1，配置大豆溶液和胶凝液，低温静置；步骤2，取步骤1中静置的大豆溶液，搅拌均匀后离心，取上清液低温冷藏备用；步骤3，将步骤2中获得的上清液与胶凝液等体积混合，在高温条件下养护一段时间后，对混合液离心过滤，将过滤后产物置于烘箱中烘干；步骤4，对烘干产物进行酸洗，酸洗后烘干，得到反应产生碳酸钙的含量。本发明使用大豆溶液中的脲酶促进碳酸钙的生成，选择尿素与氯化钙作为胶凝液，将大豆溶液与胶凝液混合，在高温条件下培养后，对混合液离心、烘干、酸洗、再烘干，得出生成碳酸钙的质量，从而得出不同温度下的最佳大豆溶液浓度，确定适宜反应温度。该方法操作容易，碳酸钙产率高且经济高效。

技术领域

本发明属于外源脲酶固化，特别涉及一种在高温条件下经济高效地产生碳酸钙的方法。

背景技术

生物矿化作用是一种很普遍的自然现象，几乎每一种生物都能合成矿物。其中近三分之二是钙矿，并且相当一部分具有胶结功能。它们通过其自身的生命活动，与周围环境介质之间不断发生着酶化作用，逐渐形成碳酸钙。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)也成为加固土体的新研究方向，但MICP对环境产生了不可忽视的负面影响。近些年来，使用酶诱导产生碳酸钙沉淀(EICP)矿化成为许多学者关注的热点，对比MICP，EICP具有反应迅速，环境友好，适用范围广等优势。

实际工况中，需要加固土体所处的环境错综复杂，例如在石油与天然气的开采过程中就会经常遇到高温环境，在高温环境下如何应用EICP是亟待解决的问题。脲酶是EICP反应最核心的物质，脲酶活性决定酶促反应的速率，最终反映在碳酸钙的生成量及其生成速率上。酶作为一种蛋白质，高温会影响其活性甚至使其失活，影响EICP在高温环境下的应用。

国外学者Whiffinvs在文章《Microbial CaCO3 Precipitation for TheProduction of Biocement》中指出温度对脲酶活性的影响。文献指出，脲酶活性在15-25℃保持稳定，在 25-60℃之间随温度增加线性增长，在75℃时达到峰值，在温度达到75℃后失活，温度越高失活速率越快。为确保高温试验的合理性，本文依据该文献给出的数据进行试验流程设计。

发明内容

本发明考虑大豆溶液浓度与温度对脲酶活性的影响，提供一种在高温条件下经济高效地生成碳酸钙的方法。

为实现上述目标，本发明的技术方案如下：

一种在高温条件下经济高效地生成碳酸钙的方法，包括以下步骤：

步骤1，配置大豆溶液和胶凝液，低温静置；所述大豆溶液浓度范围为20-100g/L，浓度梯度为20g/L，所述胶凝液内容物为尿素与氯化钙，尿素浓度为1mol/L,氯化钙浓度为0.67mol/L；

步骤2，取步骤1中静置的大豆溶液，搅拌均匀后离心，离心后取上清液低温冷藏备用；

步骤3，将步骤2中获得的上清液与胶凝液各等体积混合，在高温条件下养护一段时间后，对混合液离心，离心后过滤，将过滤后产物置于烘箱中烘干；

步骤4，称量烘干的离心管与滤纸m₁，对离心管与滤纸进行酸洗操作，酸洗后置于烘箱中烘干，称量酸洗后离心管与滤纸的质量m₂，二者之差m₂-m₁即为反应产生碳酸钙的含量。

优选地，步骤1所述大豆溶液所使用的豆粉为精磨豆粉，粒径为5-20μm，大豆溶液与胶凝液的保存方法为：使用保鲜膜密封保存于4℃冰箱内。

优选地，步骤1所述配置溶液的具体方法为：

a)使用电子天平称取大豆豆粉10-50g，误差要求在±0.0.1g范围内。量取500ml蒸馏水置于干净无水的烧杯中，将豆粉溶于蒸馏水中，使用搅拌器搅拌3min中，确保豆粉充分溶解；