一种分散性土的绿色微生物改性剂的制备方法和应用方法技术

本发明专利技术公开了一种分散性土的绿色微生物改性剂的制备方法和应用方法，微生物改性剂由试剂A和试剂B所组成，试剂A为经微生物菌液所提取的胞内外脲酶溶液，试剂B为能够促使脲酶发挥水解作用的尿素溶液和钙源溶液；采用试剂A和B与分散性土样交替拌合的方式进行分散性的改良，矿化改良经历的时间为7d。本发明专利技术的优点是：对于分散性土体，微生物改性剂可以增加土壤颗粒之间的粘聚力和吸引力，增强了土壤抵抗水体冲蚀的能力，改善土壤的分散性；相比传统化学类改性剂，微生物改性剂绿色环保且与岩土类材料具有天然亲和力，应用于分散性土具有显著抗分散效果；将水利筑坝材料改良技术与绿色微生物制剂相结合，在水利筑坝材料改良中拥有良好应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种分散性土的绿色微生物改性剂的制备方法和应用方法
本专利技术属于土木建筑材料
，具体涉及一种分散性土的绿色微生物改性剂的制备方法和应用方法。
技术介绍
在工程应用中，粘性土由于具有良好的防渗特性，常作为填料用于水库等土工构筑物的防渗墙中。因此从工程应用的角度出发，不但要求其防渗性能满足要求，还应具有抵抗渗透的稳定性。基于这样的工程背景，可以将粘性土分为分散性粘土和非分散性粘土。分散性粘土是一种在水体环境之中由于含盐量相对较低，离子之间的斥力大于引力而导致土颗粒的粘聚力全部或者部分丧失的粘性土。世界各地都有分散性粘土的发现，而对于分散性粘土的改性目前以采用化学改性方案为主。例如公开号为CN103979822A的专利就公开了一种针对于分散性土的化学改性方法，传统的化学改性方案在改性分散性土体的同时，会不可避免地将污染带入被改性土体周围的环境之中，进而影响周围环境之中的地下水、自然植被等；同时，传统的化学改性方案能耗较高，不符合当前低碳环保的发展趋势。针对于传统的化学改性方案之中存在的这些缺点，提出一种绿色微生物制剂进行分散性土体的分散性改性具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种分散性土的绿色微生物改性剂的制备方法和应用方法，该微生物改性剂由试剂A和试剂B组成，两剂与分散性土样配合交替拌和进行分散性改良，可增加土壤颗粒之间的粘聚力和吸引力，改善土壤的分散性。本专利技术目的实现由以下技术方案完成：一种分散性土的绿色微生物改性剂的制备方法，其特征在于所述微生物改性剂的制备方法包括以下步骤：所述微生物改性剂由试剂A和试剂B所组成，所述试剂A为经微生物菌液所提取的胞内外脲酶溶液，所述试剂B为能够促使脲酶发挥水解作用的尿素溶液和钙源溶液。所述微生物菌液由巴氏芽孢杆菌进行活化培养之后再进行大量富集培养而得到，所述的巴氏芽孢杆菌为商品菌种，购自于美国菌种保藏中心，保藏编号：ATCC11859。所述活化培养以及所述大量富集培养的要求为：液态培养基为NH4-YE，购自于美国菌种保藏中心，保藏编号：ATCC1376；接种量5～6％，培养温度25～30℃，培养转速150～200rpm，培养时长36～48h。所述胞内外脲酶溶液的提取步骤为：（1）由高速温控离心机对所述微生物菌液进行离心沉降处理得到细菌液上清液和细菌菌落沉淀，所述细菌液上清液包含巴氏芽孢杆菌胞外脲酶，所述离心沉降处理的条件为:离心温度4℃、离心转速10000rpm、离心时长20min；（2）每20ml所述微生物菌液经离心沉降处理得到的所述细菌菌落沉淀中，将所述细菌液上清液与溶菌酶溶解液按照5:3的体积比混合均匀并破胞，以获取巴氏芽孢杆菌胞内脲酶，所述破胞的条件为：破胞温度25℃、破胞时长1h；所述破胞完成后的所述破胞液再次由所述高速温控离心机在离心温度4℃、离心转速10000rpm、离心时长20min下进行所述离心沉降处理获得破胞液，所述破胞液即为所述巴氏芽孢杆菌的所述胞内外脲酶溶液。所述溶菌酶溶解液的配制方法包括以下步骤：（1）准备溶菌酶冻干粉，所述溶菌酶冻干粉保存于-20℃环境下，使用时提前置于室温25℃下待用；（2）准备无菌蒸馏水，在容器内将所述溶菌酶冻干粉与所述无菌蒸馏水按照1g：10ml的比例进行搅拌混合，制备为每ml液体包含100mg溶菌酶的所述溶菌酶溶解液。所述试剂A在使用过程中应符合最低限度要求的单位酶活性值，所述最低限度要求的单位酶活性值采用电导率仪进行测定，测定方法为：将所述试剂A、2mol/L的尿素溶液、无菌蒸馏水按照体积比为1:5:4的比例进行混合搅拌，在25℃恒温水浴锅内进行反应，控制搅拌速度为250r/min；采用所述电导率仪测量并记录反应前5min内每分钟的电导率值变化，获得最终平均每分钟的电导率变化值K，单位为ms/min；根据公式U=10*K*A计算得出单位酶活性值U，单位为mmol·urea/min，其中，K为平均每分钟的电导率变化值，单位为ms/min；A为特定系数，取11.11；获得所述试剂A在使用过程中所述最低限度要求的单位酶活性值U为200mmol·urea/min。所述试剂B的成分包括尿素溶液和钙源溶液，所述钙源溶液为二水氯化钙溶液，所述尿素溶液与所述二水氯化钙溶液中的钙离子的摩尔比为1:1，所述尿素溶液的浓度为0.67mol/L。所述试剂B中的尿素浓度为40g/L、二水氯化钙浓度为98.5g/L，所述试剂B的初始PH值为6。一种涉及任一所述分散性土的绿色微生物改性剂的应用方法，其特征在于所述应用方法包括以下步骤：（1）将试剂A与分散性土样按照8-12ml：30g的比例进行掺拌，之后将试剂B与所述分散性土样再次按照8-12ml：30g的比例进行掺拌，待所述试剂A和所述试剂B均与所述分散性土样掺拌完成后，静置反应24h；（2）完成静置反应24h后，第二次向所述分散性土样中掺拌入所述试剂B并拌和均匀，所述试剂B的掺拌量与所述分散性土样的比例为8-12ml：30g，之后再次静置反应24h；（3）完成静置反应24h后，第三次向所述分散性土样中掺拌入所述试剂B并拌和均匀，所述试剂B的掺拌量与所述分散性土样的比例为8-12ml：30g，之后再次静置反应24h；（4）完成静置反应24h后，继续在室温下养护4d，直至第7d结束，完成所述分散性土样的分散性改性。所述应用方法包括以下步骤：（1）将试剂A与分散性土样按照10ml：30g的比例进行掺拌，之后将试剂B与所述分散性土样再次按照10ml：30g的比例进行掺拌，待所述试剂A和所述试剂B均与所述分散性土样掺拌完成后，静置反应24h；（2）完成静置反应24h后，第二次向所述分散性土样中掺拌入所述试剂B并拌和均匀，所述试剂B的掺拌量与所述分散性土样的比例为10ml：30g，之后再次静置反应24h；（3）完成静置反应24h后，第三次向所述分散性土样中掺拌入所述试剂B并拌和均匀，所述试剂B的掺拌量与所述分散性土样的比例为10ml：30g，之后再次静置反应24h；（4）完成静置反应24h后，继续在室温下养护4d，直至第7d结束，完成所述分散性土样的分散性改性。本专利技术的优点是：对于分散性土体，微生物改性剂可以增加土壤颗粒之间的粘聚力和吸引力，增强了土壤抵抗水体冲蚀的能力，从而改善土壤的分散性；相比传统类的化学类改性剂，微生物改性剂绿色环保且与岩土类材料具有天然的亲和力，应用于分散性土具有显著的抗分散的效果；将水利筑坝材料改良技术与绿色微生物制剂相结合，在水利筑坝材料改良中拥有着良好的应用前景。附图说明图1为本专利技术中分散性土的绿色微生物改性剂的制备方法和应用方法的流程图；图2为本专利技术中经过针孔试验后的水体颜色变化的记录情况示意图；图3为本专利技术中经过碎块试验后的水体颜色变化的记录情况示意图。具体实施方式以下结合附图通过实施例对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分散性土的绿色微生物改性剂的制备方法，其特征在于所述微生物改性剂的制备方法包括以下步骤：所述微生物改性剂由试剂A和试剂B所组成，所述试剂A为经微生物菌液所提取的胞内外脲酶溶液，所述试剂B为能够促使脲酶发挥水解作用的尿素溶液和钙源溶液。/n

【技术特征摘要】
1.一种分散性土的绿色微生物改性剂的制备方法，其特征在于所述微生物改性剂的制备方法包括以下步骤：所述微生物改性剂由试剂A和试剂B所组成，所述试剂A为经微生物菌液所提取的胞内外脲酶溶液，所述试剂B为能够促使脲酶发挥水解作用的尿素溶液和钙源溶液。


2.根据权利要求1所述的一种分散性土的绿色微生物改性剂的制备方法，其特征在于所述微生物菌液由巴氏芽孢杆菌进行活化培养之后再进行大量富集培养而得到，所述的巴氏芽孢杆菌为商品菌种，购自于美国菌种保藏中心，保藏编号：ATCC11859。


3.根据权利要求2所述的一种分散性土的绿色微生物改性剂的制备方法，其特征在于所述活化培养以及所述大量富集培养的要求为：液态培养基为NH4-YE，购自于美国菌种保藏中心，保藏编号：ATCC1376；接种量5～6％，培养温度25～30℃，培养转速150～200rpm，培养时长36～48h。


4.根据权利要求2所述的一种分散性土的绿色微生物改性剂的制备方法，其特征在于所述胞内外脲酶溶液的提取步骤为：
（1）由高速温控离心机对所述微生物菌液进行离心沉降处理得到细菌液上清液和细菌菌落沉淀，所述细菌液上清液包含巴氏芽孢杆菌胞外脲酶，所述离心沉降处理的条件为:离心温度4℃、离心转速10000rpm、离心时长20min；
（2）每20ml所述微生物菌液经离心沉降处理得到的所述细菌菌落沉淀中，将所述细菌液上清液与溶菌酶溶解液按照5:3的体积比混合均匀并破胞，以获取巴氏芽孢杆菌胞内脲酶，所述破胞的条件为：破胞温度25℃、破胞时长1h；所述破胞完成后的所述破胞液再次由所述高速温控离心机在离心温度4℃、离心转速10000rpm、离心时长20min下进行所述离心沉降处理获得破胞液，所述破胞液即为所述巴氏芽孢杆菌的所述胞内外脲酶溶液。


5.根据权利要4所述的一种分散性土的绿色微生物改性剂的制备方法，其特征在于所述溶菌酶溶解液的配制方法包括以下步骤：
（1）准备溶菌酶冻干粉，所述溶菌酶冻干粉保存于-20℃环境下，使用时提前置于室温25℃下待用；
（2）准备无菌蒸馏水，在容器内将所述溶菌酶冻干粉与所述无菌蒸馏水按照1g：10ml的比例进行搅拌混合，制备为每ml液体包含100mg溶菌酶的所述溶菌酶溶解液。


6.根据权利要求1所述的一种分散性土的绿色微生物改性剂的制备方法，其特征在于所述试剂A在使用过程中应符合最低限度要求的单位酶活性值，所述最低限度要求的单位酶活性值采用电导率仪进行测定，测定方法为：将所述试剂A、2mol/L的尿素溶液、无菌蒸馏水按照体积比为1:5:4的比例进行混合搅拌，在25℃恒温水浴锅内进行反应，控制搅拌速度为250r/min；采用所述电导率仪测量并记录反应前5min内每分钟...

【专利技术属性】
技术研发人员：李驰，武慧敏，史冠宇，邓有伟，高瑜，王翠艳，王家相，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，内蒙古自治区水利水电勘测设计院，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15