一种大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂及其制备方法和使用方法

    专利查询2026-01-02  13


    本发明涉及土木水利工程地基加固等领域,尤其涉及一种大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂及其制备方法和使用方法。


    背景技术:

    1、随着社会发展,人们对建设用地的需求量不断增大,如何利用含有砂的不良土地以满足工程或者民用建筑的建设需求成为一个备受关注的问题。近些年来,micp(microbial induced calcite precipitation,微生物诱导碳酸钙沉积)/eicp(enzymeinduced calcite precipitation,酶诱导碳酸钙沉积)技术一直是地基加固、边坡侵蚀防护、防风治沙等方向研究热点。但该技术在实施过程中会大幅提高土壤ph至9左右,使土壤碱性过强,并且这一过程中伴随着大量氨气的释放,不利于环保。

    2、我国每年各类禽畜骨产量约2000吨,动物骨的价格低廉且不便于储存,往往被加工成附加值较低的产品或者制成饲料,造成了极大的浪费。动物骨中富含磷酸钙,而磷酸钙的溶解度很容易受到环境ph的影响。磷酸钙在酸性环境下溶解度较高,随着ph的提升,磷酸钙的溶解度会降低而形成沉淀。与酶诱导碳酸钙沉积技术相比,磷酸钙的沉积通常需要较低的ph值范围(2.5~8),这可以显著降低氨气的排放。在土木水利工程地基加固、水土保持工程边坡侵蚀防护、生态环境工程防风治沙等相关技术领域,骨废料有着巨大的应用潜力。

    3、因此,亟需寻找一种既能高效利用骨废料,又有利于环境保护的土壤处理技术,以应用在地基加固、边坡侵蚀防护、防风治沙等领域。


    技术实现思路

    1、为了解决现有技术存在的上述技术问题,本发明提供了一种大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂及其制备方法和使用方法,以克服现有技术中微生物/酶诱导碳酸钙沉积存在氨气排放量过大,不利于环保以及骨资源利用率低等问题。

    2、为了实现上述目的,本发明实施例的技术方案是:

    3、本发明的第一方面提供一种大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂的制备方法,包括:

    4、制备大豆粗酶溶液,所述大豆粗酶溶液的浓度为100g/l;

    5、利用废弃牛骨制备牛骨磷酸钙溶液,所述牛骨磷酸钙溶液的浓度为250g/l;

    6、将尿素与所述牛骨磷酸钙溶液混合均匀后,得到胶结液;

    7、将所述大豆粗酶溶液与所述胶结液混合均匀后,得到所述大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂。

    8、结合第一方面优选地,所述制备大豆粗酶溶液包括:

    9、将大豆放入烘箱中在40℃下烘烤6~8h,烘干后研磨成粉,加入水中形成悬浮液,进行振荡、离心、过滤,即得所述大豆粗酶溶液。

    10、结合第一方面优选地,所述制备牛骨磷酸钙溶液包括:

    11、将所述废弃牛骨放入烘箱中以40~60℃烘烤24h,烘干后研磨成骨粉,加入0.5mol/l盐酸中形成悬浮液,进行振荡、离心、过滤,即得所述牛骨磷酸钙溶液。

    12、结合第一方面优选地,所述将尿素与所述牛骨磷酸钙溶液混合均匀时,所述尿素的浓度为0.1~0.2mol/l。

    13、结合第一方面优选地,所述将尿素与所述牛骨磷酸钙溶液混合均匀时,所述尿素与所述牛骨磷酸钙溶液的摩尔比为2~4:5。

    14、结合第一方面优选地,所述将所述大豆粗酶溶液与所述胶结液混合均匀时,所述大豆粗酶溶液与所述胶结液的体积比为1~2.5:5。

    15、本发明的第二方面提供一种第一方面所述方法制备的大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂。

    16、本发明的第三方面提供一种第二方面所述的大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂的使用方法,所述大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂包括大豆粗酶溶液和胶结液,包括:

    17、制备砂样:采用pvc管作为模具制备砂样,所述pvc管的内径为40mm,高度为78mm;称取167giso标准砂样加入所述pvc管中,所述砂样的顶部和底部各放置一块土工布,以防止砂粒的流失;

    18、将所述大豆粗酶溶液和所述胶结液通过灌浆法或喷洒法加入所述砂样中,即得固化后的砂样。

    19、结合第三方面优选地,所述灌浆法包括:

    20、将4~10ml的所述大豆粗酶溶液以5ml/min的速率加入所述砂样中;

    21、在所述大豆粗酶溶液灌浆完成后,将20ml的所述胶结液以5ml/min的速率加入所述砂样中;

    22、依次将所述大豆粗酶溶液和所述胶结液灌浆完成后静置24h,循环灌注所述大豆粗酶溶液和所述胶结液6~14次,得到所述固化后的砂样。

    23、结合第三方面优选地,所述喷洒法包括:

    24、将4~10ml的所述大豆粗酶溶液喷洒在所述砂样表面上;

    25、在所述大豆粗酶溶液喷洒完成后,将20ml的所述胶结液喷洒在所述砂样表面上;

    26、依次将所述大豆粗酶溶液和所述胶结液喷洒完成后静置24h,反复喷洒所述大豆粗酶溶液和所述胶结液6~14次,得到所述固化后的砂样。

    27、与现有技术相比,本发明实施例的优点或有益效果至少包括:

    28、本发明实施例提供的制备方法,通过大豆制备大豆粗酶溶液,以及利用废弃牛骨制备磷酸钙溶液,将尿素与牛骨磷酸钙溶液混合均匀后,得到胶结液;将大豆粗酶溶液与胶结液混合均匀后,得到大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂。如此,一方面,磷酸钙可以有效填充砂样内部的孔隙,以实现胶结和包裹相邻的砂颗粒,对砂有显著的固化效果,在地基加固、边坡侵蚀防护、防风治沙等方面有广阔的应用前景;另一方面,针对酶促碳酸钙沉积技术中存在的碱性过强和氨气释放过高的问题,采用大豆粗酶诱导磷酸钙沉淀技术可以大幅降低氨气释放,更加环保健康,本发明为骨废料的合理利用提供了一种新的思路。



    技术特征:

    1.一种大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂的制备方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂的制备方法,其特征在于,所述制备大豆粗酶溶液包括:

    3.根据权利要求1所述的大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂的制备方法,其特征在于,所述制备牛骨磷酸钙溶液包括:

    4.根据权利要求1所述的大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂的制备方法,其特征在于,所述将所述尿素与所述牛骨磷酸钙溶液混合均匀时,所述尿素的浓度为0.1~0.2mol/l。

    5.根据权利要求1所述的大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂的制备方法,其特征在于,所述将尿素与所述牛骨磷酸钙溶液混合均匀时,所述尿素与所述牛骨磷酸钙溶液的摩尔比为2~4:5。

    6.根据权利要求1所述的大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂的制备方法,其特征在于,所述将所述大豆粗酶溶液与所述胶结液混合均匀时,所述大豆粗酶溶液与所述胶结液的体积比为1~2.5:5。

    7.一种权利要求1-6任一所述方法制备的大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂。

    8.一种权利要求7所述的大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂的使用方法,所述大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂包括大豆粗酶溶液和胶结液,其特征在于,包括:

    9.根据权利要求8所述的大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂的使用方法,其特征在于,所述灌浆法包括:

    10.根据权利要求8所述的大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂的使用方法,其特征在于,所述喷洒法包括:


    技术总结
    本发明公开了一种大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂及其制备方法和使用方法,涉及特殊土改性领域。本发明制备方法包括:制备大豆粗酶溶液,大豆粗酶溶液的浓度为100g/L;利用废弃牛骨制备牛骨磷酸钙溶液,牛骨磷酸钙溶液的浓度为250g/L;将尿素与牛骨磷酸钙溶液混合均匀后,得到胶结液;将大豆粗酶溶液与胶结液混合均匀后,得到大豆粗酶诱导磷酸钙固化剂。如此,一方面,磷酸钙可以有效填充砂样内部的孔隙,以实现胶结和包裹相邻的砂颗粒,对砂有显著的固化效果,在地基加固、边坡侵蚀防护、防风治沙等方面有广阔的应用前景。

    技术研发人员:高源,樊恒辉,任冠洲,蒋伊勃,姬语洋,王鹏伟,孟敏强,孙增春,成晓峰,董欢
    受保护的技术使用者:西北农林科技大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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