微生物保温建材的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种微生物保温建材制造方法，采用具有矿化沉积功能的微生物制备的菌液和对应的营养液为原材料，通过直接对各种轻集料矿化沉积或通过复合无机或有机胶凝材料，经过微生物灭活造孔，制备得到新型微生物保温板材、保温块材、保温混凝土和保温砂浆等。该方法还可以通过微生物矿化功能和灭活过程进一步改善已有传统保温材料的物理力学性能。采用微生物矿化沉积产物作为胶凝材料制造和改性建筑保温材料，能够有效解决保温材料强度和保温之间的矛盾，减少甚至避免使用水泥等胶凝材料，显著降低资源消耗，减少矿山开挖，消除污染排放，减轻环境压力和雾霾影响。本发明专利技术是一种绿色环保的建材制造方法，表现出很好的经济效益、环境效益和社会效益。

Manufacturing method of microorganism insulation building material

The invention discloses a method for manufacturing microbial heat preservation building materials, in which microbial liquid prepared by microorganisms with mineralization and sedimentation function and corresponding nutrient liquid are used as raw materials, and new microorganisms are prepared by mineralization and sedimentation of various light aggregates or by composite inorganic or organic cementitious materials through microbial inactivation and pore-forming. Thermal insulation board, insulation block, insulation concrete and insulation mortar. This method can also further improve the physical and mechanical properties of traditional insulation materials by microbial mineralization function and inactivation process. Using microbial mineralized deposits as cementitious materials to manufacture and modify building insulation materials can effectively solve the contradiction between strength and insulation of insulation materials, reduce or even avoid the use of cement and other cementitious materials, significantly reduce resource consumption, reduce mine excavation, eliminate pollution emissions, reduce environmental pressure and haze. Ringing. The invention is a green and environmental protection building material manufacturing method, which shows good economic, environmental and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
微生物保温建材的制造方法
本专利技术涉及保温建材
，具体为一种微生物保温建材的制造方法。
技术介绍
建筑耗能已经占到社会总能耗的35%以上，在建筑围护结构部位使用保温隔热材料成为降低建筑能耗的重要手段。传统建筑保温材料包括有机保温材料如聚苯板、挤塑板、聚氨酯板等，以及无机保温材料如岩棉板、膨胀珍珠岩板、无机保温砂浆、保温混凝土等。但是这些保温材料在生产制备过程中本身需要消耗大量的能源，对环境造成不利影响。例如传统膨胀珍珠岩板制备过程中需要利用水玻璃、水泥等作为粘结剂，而这些无机粘结材料生产过程中本身耗能高，污染重。为此，随着微生物学、土木工程等学科间的交叉研究不断发展，利用微生物矿化沉积功能产生的矿物粘结剂制备微生物建材成为解决上述问题的途径。目前，专利技术专利申请ZL201510907609.1公开了一种基于微生物矿化诱导技术制备固体废弃物建材制品的方法。此方法具有成本低、效果显著、环境友好，不会产生二次污染的优点。专利技术专利申请ZL201710275422.3公开了一种基于微生物加速矿化制备赤泥建材制品的方法，实现了对赤泥废弃物的有效利用，同时具有制备工艺简单、能耗低、环境友好等优点。尽管如此，上述基于微生物矿化机制制备的建材虽然强度较好，但是均不具备保温隔热功能，不能作为保温材料使用。此外，传统有机保温材料导热系数低，保温性能好，但是防火性和耐久性差。无机保温材料具有良好的防火性和耐久性，但是无机保温材料导热系数偏高，保温性能差，限制了其推广应用。如何有效降低传统无机保温材料的导热系数，提高其保温性能，甚至达到有机保温材料的保温性能成为目前研究的瓶颈。另外，保温材料大多通过高孔隙率和低容重来降低自身导热，这是因为空气的导热系数仅为0.025W/(m·K)，孔隙率越高，容重越低，保温性能越好。但是增加孔隙率较低容重的同时，带来保温材料强度的损失，这使得材料的保温性能和力学性能成为主要矛盾。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种微生物保温建材的制造方法，以解决现有建筑保温材料存在的不足。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种微生物保温建材的制造方法，包括如下步骤：（1）、将具有矿化沉积功能的微生物对应的液体培养基，或者，液体培养基与无机或有机粉体按质量比150:1~30:1混合均匀的液体-粉体复合培养基，经过121℃高压蒸汽灭菌；其中，有机或无机粉体包括膨胀珍珠岩粉、膨胀珍珠岩助滤剂、珍珠岩尾矿粉、膨润土、硅灰、矿粉或可再分散性乳胶粉等。（2）、将具有矿化沉积功能的微生物菌种利用液体培养基进行接种、培养，或将具有矿化沉积功能的微生物菌种利用液体-粉体复合培养基进行接种、培养。菌体接种至培养基后，将其置于恒温摇床内，在10℃~60℃，50~150r/min转速下恒温培养3~72h。其中，具有矿化沉积功能的微生物包括所有能够通过诱导产生矿化沉积物的微生物，包括单菌、混菌以及为适应制造工艺和环境而通过微生物驯化培养获得的单菌或混菌。单菌包括产脲酶菌或非产脲酶菌，以及为适应制造工艺和环境而通过微生物驯化培养获得的具有矿化沉积功能的混菌。产脲酶菌包括巴氏芽孢杆菌、空气芽孢杆菌、球形芽孢杆菌等；非产脲酶菌包括科氏芽孢杆菌、假坚强芽孢杆菌、嗜碱芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌等；腊样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、黄色粘球菌、巴氏芽孢八叠球菌、耐岩芽孢杆菌、绿脓杆菌、希瓦氏菌、大肠杆菌等。混菌是由多种具有矿化沉积功能的微生物组成的微生物菌群，包括为适应制造工艺和环境而通过微生物驯化培养获得的具有矿化沉积功能的混菌，包括好氧型混菌、厌氧型混菌、兼性厌氧型混菌；本专利技术中混菌尤指混菌KJ01，分类命名：气单胞菌Aeromonassp.，已于2018年3月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNo.15516，该保藏中心简称CGMCC，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所。其中，混菌KJ01按如下方式获得：以乳酸钠为碳源，污水处理厂活性污泥与花园泥为分离接种源，在选择培养液中富集和驯化具有矿化沉积功能的混菌KJ01。具体如下：按1:10的比例，在300mL锥形瓶中加入10mL污泥混合液和100mL选择培养液，用Na3PO3调pH至11，以无菌棉纱覆盖瓶口，在33℃恒温培养箱中静置培养2d。后取上层菌液在相同操作下进行传统的连续传代富集，每隔一个周期（2d）以10%的接种量转接到相同选择培养基中，连续转接10次左右。其中，选择培养液按C:N=500:5，取乳酸钠0.8428g/L，氯化铵0.0191g/L、微量元素培养液10mL/L进行配置。其中，微量元素培养液中维生素H0.2g·L-1、叶酸（维生素B）0.2g·L-1、维生素B61g·L-1、维生素B20.5g·L-1、维生素B10.5g·L-1、烟酸（维生素B3）0.5g·L-1、维生素B120.01g·L-1，微量元素培养液使用时稀释100倍。（3）、将步骤（2）所得菌液采用离心法离心10~40min，获得菌泥，备用。（4）、将步骤（3）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为0.4~3.0，获得菌液，备用。（5）、将步骤（3）所得菌泥加入至保护剂中，用振荡器混匀，制成菌悬液，然后在25~65℃下烘干得到菌粉；其中，保护剂为葡萄糖、乳糖、甘露醇、山梨醇、甘氨酸、谷氨酸、氯化钠或者碳酸钙等。（6）、采用直接搅拌、浸泡、润湿、喷淋、真空浸渍等工艺将步骤（4）所得菌液与无机或有机粉体混合，获得携菌粉体浆料；其中，有机或无机粉体包括膨胀珍珠岩粉、膨胀珍珠岩助滤剂、珍珠岩尾矿粉、膨润土、硅灰、矿粉、可再分散性乳胶粉等。（7）、根据微生物类型（或者制备保温材料类型以及制备保温材料所用其他粘结材料类型），制备营养液，并调整营养液温度和pH值处于合理范围。（8）、以多孔轻骨料为载体，采用直接搅拌、浸泡、润湿、喷淋、真空浸渍等工艺将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料吸附于多孔轻骨料表面和孔洞中，然后在25~65℃条件下烘干至恒重，获得负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料，备用。其中，多孔轻骨料包括无机轻骨料和有机轻骨料，以及作为保温或吸附材料使用的多孔材料，粒径1nm~40mm。无机轻骨料包括膨胀珍珠岩、气凝胶膨胀珍珠岩、陶粒、陶砂、浮石、炉渣、膨胀蛭石、硅藻土、海泡石、硅藻棒土、凹凸棒土、气凝胶等无机纳米材料；有机轻骨料包括聚苯颗粒，聚氨酯颗粒，以及通过破碎得到的聚苯板碎颗粒、挤塑板碎颗粒、聚氨酯碎颗粒、酚醛板碎颗粒、稻壳、秸秆等。（9）、多种类型的微生物保温建材制备如下：Ⅰ、微生物保温板将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料按如下步骤进行处理：a、首先将5~80份步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料直接与5~140份轻骨料或步骤（8）获得的负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料混合搅拌，其次加入5~80份步骤（7）获得的营养液继续搅拌，然后入模一次成型，然后在10~65℃温度下静置2~72h，脱模；b、微生物灭活造孔：通过微生物灭活方法将步骤a获得的微生物保温材料中的微生物灭活；c、干燥：将步骤b获得的灭活后的微生物保温材料采用微波干燥或在30~200℃条件下烘干至恒重，最后根据模具情况直接或通过切割本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微生物保温建材的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）、将具有矿化沉积功能的微生物对应的液体培养基，或者，液体培养基与无机或有机粉体按质量比150:1~30:1混合均匀的液体‑粉体复合培养基，经过121℃高压蒸汽灭菌；（2）、将具有矿化沉积功能的微生物菌种利用液体培养基进行接种、培养，或将具有矿化沉积功能的微生物菌种利用液体‑粉体复合培养基进行接种、培养；菌体接种至培养基后，将其置于恒温摇床内，在10℃~60℃，50~150r/min 转速下恒温培养3~72h；（3）、将步骤（2）所得菌液采用离心法离心，获得菌泥，备用；（4）、将步骤（3）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为0.4~3.0，获得菌液，备用；（5）、将步骤（3）所得菌泥加入至保护剂中，混匀制成菌悬液，然后在25~65℃下烘干得到菌粉；（6）、将步骤（4）所得菌液与无机或有机粉体混合，获得携菌粉体浆料；（7）、根据微生物类型，制备营养液；（8）、以多孔轻骨料为载体，将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料吸附于多孔轻骨料表面和孔洞中，然后在25~65℃条件下烘干至恒重，获得负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料，备用；（9）、微生物保温建材的制备Ⅰ、微生物保温板将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料按如下步骤进行处理：a、首先将5~80份步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料直接与5~140份轻骨料或步骤（8）获得的负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料混合搅拌，其次加入5~80份步骤（7）获得的营养液继续搅拌，然后入模一次成型，然后在10~65℃温度下静置2~72h，脱模；b、微生物灭活造孔：通过微生物灭活方法将步骤a获得的微生物保温材料中的微生物灭活；c、干燥：将步骤b获得的灭活后的微生物保温材料采用微波干燥或在30~200℃条件下烘干至恒重，最后根据模具情况直接或通过切割获得微生物保温板；Ⅱ、微生物保温板将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料按下述原材料重量份数混合：菌液或携菌粉体浆料5~100份、轻骨料或步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料70~90份、营养液5~100份、无机胶凝材料5~80份、有机粘结剂5~20份、固体废弃物5~45份、纤维1~25份；入模一次成型，然后在10~65℃温度下静置2~72h，脱模；然后重复Ⅰ中步骤b~c，获得微生物保温板；Ⅲ、微生物保温板将步骤（8）获得的负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料按如下步骤进行处理：a、原材料入模：将负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料装填到具有渗透功能的多孔预制模具并密封填料口；b、添加营养液：向步骤a获得填满原材料的模具中添加步骤（7）获得的营养液；c、补充营养液、菌液或营养液和菌液两者的混合液；d、拆模：待模板内原材料通过微生物矿化沉积胶结在一起，并达到预计强度之后进行拆模；e、微生物灭活造孔：通过微生物灭活方法将步骤d获得的脱模后的微生物保温板中的微生物灭活，然后将灭活后的微生物保温板通过采用微波干燥或在30~200℃条件下烘干至恒重，获得微生物保温板；Ⅳ、微生物保温板将步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料按下述重量份数原材料混合：负载矿化沉积功能的微生物轻骨料5~140份、无机胶凝材料5~80份、有机粘结剂5~20份、固体废弃物5~45份、纤维1~25份、发泡剂0.1~0.5份，然后重复Ⅲ中步骤a~e，获得微生物保温板；Ⅴ、微生物保温隔墙板/微生物保温外墙板将Ⅰ~Ⅳ所用模具中设置加强筋网片，然后重复Ⅰ中步骤a~c或Ⅲ中的步骤a~e，获得微生物保温隔墙板/微生物保温外墙板；Ⅵ、微生物保温砖/微生物保温砌块将步骤（8）获得的具有矿化沉积功能的微生物轻骨料与下述材料按所述重量份数混合：负载矿化沉积功能的微生物轻骨料5~140份、无机胶凝材料5~80份、有机粘结剂5~20份、固体废弃物5~45份、砂子10‑40份、石子20~60份，发泡剂0.1~1份；然后重复Ⅲ中步骤a~e，获得微生物保温砖/微生物保温砌块；Ⅶ、微生物再生保温砖/微生物再生保温砌块将Ⅵ中所述石子和砂子按重量比10%~100%替换为再生骨料，然后重复Ⅲ中步骤a~e，获得微生物再生保温砖/微生物再生保温砌块；Ⅷ、微生物保温混凝土将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料、步骤（7）获得的营养液、步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料与下述重量份数的原材料混合：菌液或携菌粉体浆料100~200份、营养液100~200份、负载具有矿化沉积功能微生物的轻骨料10~140份、水泥5~450、无机掺合料5~85、砂子10~600份、石子25~1000份、减水剂1~4份、水10~100份，并按以下步骤进行制备得到微生物保温混凝土：a、入模成型：首先将菌液...

【技术特征摘要】
1.一种微生物保温建材的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）、将具有矿化沉积功能的微生物对应的液体培养基，或者，液体培养基与无机或有机粉体按质量比150:1~30:1混合均匀的液体-粉体复合培养基，经过121℃高压蒸汽灭菌；（2）、将具有矿化沉积功能的微生物菌种利用液体培养基进行接种、培养，或将具有矿化沉积功能的微生物菌种利用液体-粉体复合培养基进行接种、培养；菌体接种至培养基后，将其置于恒温摇床内，在10℃~60℃，50~150r/min转速下恒温培养3~72h；（3）、将步骤（2）所得菌液采用离心法离心，获得菌泥，备用；（4）、将步骤（3）所得菌泥用蒸馏水稀释至OD600值为0.4~3.0，获得菌液，备用；（5）、将步骤（3）所得菌泥加入至保护剂中，混匀制成菌悬液，然后在25~65℃下烘干得到菌粉；（6）、将步骤（4）所得菌液与无机或有机粉体混合，获得携菌粉体浆料；（7）、根据微生物类型，制备营养液；（8）、以多孔轻骨料为载体，将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料吸附于多孔轻骨料表面和孔洞中，然后在25~65℃条件下烘干至恒重，获得负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料，备用；（9）、微生物保温建材的制备Ⅰ、微生物保温板将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料按如下步骤进行处理：a、首先将5~80份步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料直接与5~140份轻骨料或步骤（8）获得的负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料混合搅拌，其次加入5~80份步骤（7）获得的营养液继续搅拌，然后入模一次成型，然后在10~65℃温度下静置2~72h，脱模；b、微生物灭活造孔：通过微生物灭活方法将步骤a获得的微生物保温材料中的微生物灭活；c、干燥：将步骤b获得的灭活后的微生物保温材料采用微波干燥或在30~200℃条件下烘干至恒重，最后根据模具情况直接或通过切割获得微生物保温板；Ⅱ、微生物保温板将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料按下述原材料重量份数混合：菌液或携菌粉体浆料5~100份、轻骨料或步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料70~90份、营养液5~100份、无机胶凝材料5~80份、有机粘结剂5~20份、固体废弃物5~45份、纤维1~25份；入模一次成型，然后在10~65℃温度下静置2~72h，脱模；然后重复Ⅰ中步骤b~c，获得微生物保温板；Ⅲ、微生物保温板将步骤（8）获得的负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料按如下步骤进行处理：a、原材料入模：将负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料装填到具有渗透功能的多孔预制模具并密封填料口；b、添加营养液：向步骤a获得填满原材料的模具中添加步骤（7）获得的营养液；c、补充营养液、菌液或营养液和菌液两者的混合液；d、拆模：待模板内原材料通过微生物矿化沉积胶结在一起，并达到预计强度之后进行拆模；e、微生物灭活造孔：通过微生物灭活方法将步骤d获得的脱模后的微生物保温板中的微生物灭活，然后将灭活后的微生物保温板通过采用微波干燥或在30~200℃条件下烘干至恒重，获得微生物保温板；Ⅳ、微生物保温板将步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料按下述重量份数原材料混合：负载矿化沉积功能的微生物轻骨料5~140份、无机胶凝材料5~80份、有机粘结剂5~20份、固体废弃物5~45份、纤维1~25份、发泡剂0.1~0.5份，然后重复Ⅲ中步骤a~e，获得微生物保温板；Ⅴ、微生物保温隔墙板/微生物保温外墙板将Ⅰ~Ⅳ所用模具中设置加强筋网片，然后重复Ⅰ中步骤a~c或Ⅲ中的步骤a~e，获得微生物保温隔墙板/微生物保温外墙板；Ⅵ、微生物保温砖/微生物保温砌块将步骤（8）获得的具有矿化沉积功能的微生物轻骨料与下述材料按所述重量份数混合：负载矿化沉积功能的微生物轻骨料5~140份、无机胶凝材料5~80份、有机粘结剂5~20份、固体废弃物5~45份、砂子10-40份、石子20~60份，发泡剂0.1~1份；然后重复Ⅲ中步骤a~e，获得微生物保温砖/微生物保温砌块；Ⅶ、微生物再生保温砖/微生物再生保温砌块将Ⅵ中所述石子和砂子按重量比10%~100%替换为再生骨料，然后重复Ⅲ中步骤a~e，获得微生物再生保温砖/微生物再生保温砌块；Ⅷ、微生物保温混凝土将步骤（4）获得的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料、步骤（7）获得的营养液、步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料与下述重量份数的原材料混合：菌液或携菌粉体浆料100~200份、营养液100~200份、负载具有矿化沉积功能微生物的轻骨料10~140份、水泥5~450、无机掺合料5~85、砂子10~600份、石子25~1000份、减水剂1~4份、水10~100份，并按以下步骤进行制备得到微生物保温混凝土：a、入模成型：首先将菌液或携菌粉体浆料、负载矿化沉积功能的微生物轻骨料、砂子、石子搅拌均匀，其次加入水泥、无机掺合料继续搅拌，然后将营养液、水、减水剂混合加入至搅拌完成，最后入模、振捣、标准养护；b、灭活微生物造孔：脱模后采用微生物灭活方法灭活混凝土中微生物；c、继续在标准养护条件下养护28天，获得满足强度要求的微生物保温混凝土；Ⅸ、微生物再生保温混凝土将Ⅷ中所述石子和砂子按重量比10%~100%替换为再生骨料，重复Ⅷ中步骤a~c获得微生物再生保温混凝土；Ⅹ、微生物固废保温混凝土将Ⅷ中所述石子按重量比10%~100%替换为固体废弃物，重复Ⅷ中步骤a~c获得微生物固废保温混凝土；Ⅺ、微生物保温砂浆将步骤（4）的菌液或步骤（6）获得的携菌粉体浆料、步骤（7）获得的营养液、步骤（8）获得的负载矿化沉积功能的微生物轻骨料与下述重量份数的原材料混合：菌液或携菌粉体浆料100~200份、营养液100~200份、负载具有矿化沉积功能的微生物轻骨料10~140份、水泥5~450份、无机掺合料5~85份、羟丙基纤维素醚1~10份、可再分散乳胶粉1~25份、聚丙烯纤维1~25份、发泡剂0.1~1份、水10~200份，并按以下步骤制备得到微生物保温砂浆：a、首先将菌液或携菌粉体浆料、水泥、无机掺合料、羟丙基纤维素醚、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维、发泡剂混合均匀，然后加入营养液、水继续搅拌，制备得到保温砂浆；b、灭活微生物造孔：待保温砂浆在内、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李珠，
申请(专利权)人：李珠，
类型：发明
国别省市：山西,14