[发明专利]一种基于低价钙离子制备生物水泥的生产方法和应用

摘要

本发明公开了一种基于低价钙离子制备生物水泥的生产方法和应用，即利用矿业废弃物中的石灰石粉末与农业废弃物快速热解生产生物质油的副产物乙酸进行反应，生成可溶性钙离子作为制备生物水泥关键原料‑钙源，以代替传统方法中高成本的工业级CaCl2，然后与能分泌脲酶分解尿素的芽孢杆菌、尿素溶液混合反应制成生物水泥。本发明制备的生物水泥强度高、成本低、原料来源广，实现了可持续、环保发展理念，有利于促进微生物诱导的方解石沉淀技术在实际工程中的应用与推广。

主权项

一种基于低价钙离子制备生物水泥的生产方法和应用，其特征在于：所述的生产方法如下：步骤(1) ：脲酶芽孢杆菌菌液的培养按照1∶0.1~1∶1000的体积比，将脲酶芽孢杆菌菌株接种于培养液中，在15~35℃下振荡培养24~72h，得到脲酶芽孢杆菌菌液；通过光密度法测定其细胞浓度；所述的培养液配方为：酵母提取物20g/L、硫酸铵10g/L、Tris缓冲液0.13g/L，培养液pH= 9.0；所述的光密度法是指以纯培养液为参比，菌液在600nm波长下测定的吸光度，细胞浓度OD600值范围为0.1～3.0；步骤(2) ：农业废物的热解在氮气氛围条件下，农业废物经粉碎后在200～900℃热解1～60min，得到富含乙酸的液相产物；步骤 (3)： 钙溶液的制备石灰石粉末与步骤（2）富含乙酸的液相产物按质量百分比1∶2~1∶12混合，在4～40℃，反应36～120h，pH控制在0.1～10，离心得到质量浓度为0.1%‑99%的乙酸钙溶液；步骤(4)：胶结液的制备将步骤(3)的乙酸钙溶液与尿素溶液以相同的摩尔浓度0.1～1mol/L等体积混合，并调节pH得到胶结液；步骤(5)： 游离溶液中生物水泥的制备将步骤（1）的脲酶芽孢杆菌菌液与步骤的胶结液按1∶1~1∶100的体积比混合，再在室温下反应12h～72h后，所得的沉淀物即为生物水泥；所述的应用如下：将步骤(1)的脲酶芽孢杆菌菌液在20~25℃的室温下循环通入一个砂柱装置1～10h，又加入脲酶芽孢杆菌菌液和质量浓度为0.1～10 mol/L尿素溶液与等质量浓度的钙溶液混合制成的胶结液混合通入砂柱装置，再循环3～12h；每天重复以上操作1~2次，持续7~28天后用蒸馏水洗涤胶结砂柱，并除去砂柱装置的圆筒外层，即可得到成型胶结生物水泥；所述的砂柱装置为直径为1～100cm，高1～300cm的PVC材质的圆筒，其中的砂粒为制备成型胶结生物水泥的原料，且粒径范围为100~275μm。