生物胶凝材料磷酸盐预沉淀法拌合成型石英砂柱的方法[0002]为降低普通硅酸盐水泥能耗，减少CO2排放，科研工作者正努力寻求新的胶凝材料。在节能减排大环境下，研发了新一代水泥一微生物水泥。近年来，由嗜碱微生物，底物溶液和可溶性钙盐构成的微生物水泥得到了广泛关注。这是因为与传胶凝材料相比，微生物水泥由于广泛存在于自然界中，而被认为是真正的绿色环保胶凝材料，受到人们越来越多的关注。[0003]科学家们是通过注射法胶结石英砂柱，主要利用紧密的砂颗粒放到试模中，仍可发现在砂颗粒之间存在大量空隙。然后将菌液注入砂体中，发现大量的微生物可以吸附到砂中，随后分批注入底物溶液和可溶性钙盐，它们在微生物的作用下，可以在松散砂颗粒之间和颗粒表面形成胶结物质。随着在松散颗粒之间和周围形成的方解石数量不断增加，松散颗粒逐渐被胶结成为具有一定力学性能的整体。与传统胶凝材料相比，能耗低、操作简便和环境友好等优点。而且，微生物胶凝材料已被广泛应用到各领域中，如修复文物、改善多孔材料的力学性能和渗透性，修补建筑材料缺陷，处理土壤和污水中的有害重金属。
[0004]技术问题:本发明的目的是提供生物磷酸盐胶凝材料预沉淀法拌合成型石英砂柱的方法，它不同于生物胶凝材料碳酸盐胶结石英砂柱的方法，该方法投资小、能耗低、操作简便和避免资源浪费等优点。[0005]技术方案:本发明的生物磷酸盐胶凝材料预沉淀法拌合成型石英砂柱的方法为:[0006]a.采用二至三代枯草芽胞杆菌菌液，利用枯草芽胞杆菌菌液中碱性磷酸酶水解有机磷酸盐溶液产生po43_和hpo42_离子，其中hpo42_离子与有机磷酸盐相同摩尔的酸性钡盐反应并立刻产生大量米色沉淀，[0007]b.将上述待沉淀的溶液放置在室温下静置23~25h ;沉淀溶液底部有一层米色的沉淀浆泥，除去上层溶液，得到沉淀浆泥；[0008]c.将沉淀浆泥加入到石英砂中，其中沉淀浆泥的掺量分别是石英砂质量的10%、24 %、30 %、40 %和50 %，机械拌合石英砂浆泥至完全均匀，然后将拌合均匀的石英砂浆泥倒入磨具中压实，在62~68°C烘箱中完全烘干，拆模得到相应的石英砂柱。
[0009]所述的有机磷酸盐溶液获取的方式为:将有机磷酸盐溶于去离子水中，用稀盐酸调节有机磷酸盐水溶液的PH值至8.9~9.2，得到有机磷酸盐溶液。
[0010]所述石英砂包括:中砂粒径在0.15~3.0mm占石英砂总量的88~92%,细砂粒径小于0.15mm占石英砂总量的8~12%。
[0011]有益效果:本发明与现有胶结技术相比，具有以下优点:[0012]1.投资小、能耗低，因其不同于传统的分批次注射胶结石英砂柱，避免资源浪费；
[0013]2.可以预先处理微生物与底物产生的有害气体或物质而且工艺简单，对环境影响小、不易产生二次污染，充分保护了环境中的生态功能；



[0014]图1沉淀浆泥的X射线衍射图谱，
[0015]图2拆模后石英砂柱的X射线衍射图谱，
[0016]图3沉淀浆泥不同掺量拌合而成的石英砂柱SEM图。

[0017]本发明涉及生物磷酸盐胶凝材料预沉淀法拌合成型石英砂柱，采用二至三代枯草芽胞杆菌菌液，利用枯草芽胞杆菌菌液中碱性磷酸酶水解有机磷酸盐溶液产生po43_和HPO42-离子的反应混合溶液，该有机磷酸盐溶液制备由有机磷酸盐0.005~0.01mol溶于30~35ml去离子水中，用稀盐酸调节有机磷酸盐水溶液的pH值至8.9~9.2得到的。加入与有机磷酸盐相同摩尔的酸性钡盐至上述反应混合溶液并立刻产生大量米色沉淀，将沉淀放置在室温下静置23~25h。沉淀溶液底部有一层米色的沉淀浆泥，除去上层溶液，得到沉淀浆泥。将沉淀浆泥加入到石英砂(中砂粒径在0.15~3.0mm占石英砂总量的88~92%，细砂粒径小于0.15mm占石英砂总量的8~12% )中，其中沉淀浆泥的掺量分别是石英砂量的10^^24^^30 和50%，机械拌合石英砂浆泥至完全均匀，然后将拌合均匀的石英砂浆泥倒入30~5 0ml 一次性塑料注射器中并压实，在62~68°C烘箱中完全烘干，拆模得到相应的石英砂柱。
[0018]微生物对钡离子的矿化机理
[0019]在沉淀浆泥的制备方法中，枯草芽胞杆菌产生碱性磷酸酶水解底物有机磷酸盐之后，得到反应混合溶液。因反应混合溶液中含有大量的有机基质和菌体可作为成核位点，所以在低浓度反应物中产物以特定的粒子形式存在。碱土磷酸盐被广泛应用可作为胶凝材料、荧光材料、生物陶瓷和催化剂等领域，所以本实验主要采用酸性BaCl2.2H20来进行实验。枯草芽胞杆菌是指其能在生长繁殖过程中产生碱性磷酸酶，能够水解底物有机磷酸盐，产生P043_和ΗΡ042_离子，将周围环境中的Ba2+离子以BaHPO4的形式沉积出来的一类菌种。因此，枯草芽胞杆菌生物矿化钡离子过程可用如下反应式来表达:
[0020]