[发明专利]一种再生混凝土的强化方法

说明书

本发明公开了一种再生混凝土的强化方法，属于生物技术领域，该强化方法包括以下步骤：配制培养基；接种培养：将巴氏芽孢杆菌种子液接入培养基中，在30℃、搅拌转速180rpm下恒温培养；通入压缩空气好氧培养，得到巴氏芽孢杆菌培养液；矿化强化：将混凝土再生颗粒通过稀释后的巴氏芽孢杆菌培养液浸泡1‑3h，然后进行矿化处理，矿化过程中，通过料液泵循环巴氏芽孢杆菌培养液，同时加入尿素和硝酸钙，从而得到含尿素和硝酸钙浓度均为0.6‑0.9mol/L的矿化溶液，矿化溶液温度为25‑30℃；烘干：将矿化溶液进行烘干处理，得到含水率为8‑9％的再生矿化颗粒。本发明具有可连续培养、工艺简单、强化效果较好的优点。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，更具体地说，它涉及一种再生混凝土的强化方法。

背景技术

2018年，全球水泥总产量近40亿吨。硅酸盐水泥(即国外通称的波特兰水泥)的生产过程会消耗大量的能源和资源，并排放大量的灰尘和废气，对生态环境造成严重的影响。因此，亟需开发节能、环保、耐久的绿色水泥材料。生物水泥是利用微生物诱导矿化形成矿物的凝胶化，由于其环境友好性等优势已成为国内外多领域的研究热点。其中最被熟知和广泛研究的当属微生物诱导碳酸钙矿化MICP。而在碳酸钙的微生物矿化中，通过脲酶水解尿素从而产生矿化产物的模型是最简单且被研究最为深入的一种，并经常被用于MICP的应用技术中。巴氏芽孢杆菌凭借其高效的脲酶活性，成为MICP相关研究中最为热门的细菌之一。

巴氏芽孢杆菌属于芽孢杆菌目球菌科芽孢八叠球菌属(也被称为巴氏芽孢八叠球菌)，是一种从土壤中分离出的非致病性革兰氏阳性菌。巴氏芽孢杆菌细胞外形呈杆状，长度约为2～3μm，具有很强的生存能力，能够在15～37℃下生长，并能够在缺少营养物质时以芽孢的形式继续存活，其芽孢呈圆形，直径约为0.5～1.5μm。巴氏芽孢杆菌形成芽孢的特性成为众多学者将其开发为自修复混凝土(水泥)的核心要素之一。

目前，市场上已经出现了将巴氏芽孢杆菌应用在再生混凝土的案例，但是普遍存在巴氏芽孢杆菌培养过程繁琐，不能连续培养，且再生混凝土强化效果欠佳等问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种再生混凝土的强化方法，具有可连续培养、工艺简单、强化效果较好的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种再生混凝土的强化方法，包括以下步骤：

S1、配制培养基

培养基由以下组分及其浓度组成：酵母提取物5-10g/L、大豆蛋白胨5-15g/L、葡萄糖10-30g/L、硫酸铵3-8g/L、一水硫酸镁10-15mg/L、氯化镍六水合物15-20mg/L；称取上述组分，并用0.5mol/L氢氧化钠溶液调制pH值为8.0，配制2.5L培养基装于容积5L的发酵罐并升温至120℃消毒，保温15min，冷却至30℃，得到培养基；

S2、接种培养

按接种量0.5-2.0％将巴氏芽孢杆菌种子液接入培养基中，在30℃、搅拌转速180rpm下恒温培养3-7天；通入压缩空气好氧培养，培养前期通气比为1:0.5(V/V.min)，当相对溶解氧低于50％时，提高通气比至1:1(V/V.min)以上，并开始连续流加补料质量浓度为25％的葡萄糖液；调节压缩空气流量保持相对溶解氧30％以上，当相对溶解氧不断上升时，停止补料，培养全程流加氨水恒定pH值8.0，培养结束后，得到巴氏芽孢杆菌培养液；将巴氏芽孢杆菌培养液稀释至OD600为0.6-1.2，待用；

S3、矿化强化

将混凝土再生颗粒通过步骤S2中稀释后的巴氏芽孢杆菌培养液浸泡1-3h，然后进行矿化处理，矿化过程中，通过料液泵循环巴氏芽孢杆菌培养液，同时加入尿素和硝酸钙，从而得到含尿素和硝酸钙浓度均为0.6-0.9mol/L的矿化溶液，矿化溶液温度为25-30℃；

S4、烘干