Sandy Soil Improvement through Microbially Induced Calcite Precipitation (MICP) by Immersion

Shihui Liu; Kang Du; Kejun Wen; Wei Huang; Farshad Amini; Lin Li

doi:10.3791/60059

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Engineering

विसर्जन द्वारा Microbially प्रेरित Calcite वर्षा (MICP) के माध्यम से सैंडी मिट्टी सुधार

Published: September 12, 2019

doi:

10.3791/60059

Shihui Liu, Kang Du, Kejun Wen, Wei Huang, Farshad Amini, Lin Li

¹Department of Civil & Environmental Engineering,Jackson State University, ²School of Civil Engineering and Architecture,Chongqing University of Science and Technology, ³Department of Civil & Architectural Engineering,Tennessee State University

Summary

यहाँ, माइक्रोबियल प्रेरित कैल्साइट वर्षा (MICP) प्रौद्योगिकी विसर्जन द्वारा मिट्टी के गुणों में सुधार करने के लिए प्रस्तुत किया है।

Abstract

इस लेख का लक्ष्य माइक्रोबियल प्रेरित कैल्साइट वर्षा (MICP) इलाज के नमूनों में सुधार करने के लिए एक विसर्जन विधि विकसित करने के लिए है। मिट्टी के नमूनों को सीमेंटेशन मीडिया में विसर्जित करने के लिए एक बैच रिएक्टर को इकट्ठा किया गया था। सीमेंटीकरण मीडिया स्वतंत्र रूप से बैच रिएक्टर में मिट्टी के नमूनों में फैलाना कर सकते हैं के बजाय सीमेंटीकरण मीडिया इंजेक्शन जा रहा है. एक पूर्ण संपर्क लचीला मोल्ड, एक कठोर पूर्ण संपर्क मोल्ड, और एक कोरड ईंट मोल्ड विभिन्न मिट्टी नमूना धारकों को तैयार करने के लिए इस्तेमाल किया गया. MICP इलाज मिट्टी के नमूनों को सुदृढ़ करने के लिए सिंथेटिक फाइबर और प्राकृतिक फाइबर का चयन किया गया. MICP-उपचार ित नमूनों के विभिन्न क्षेत्रों में सी.सी.ओ.₃ को मापा गया था। CaCO₃ वितरण परिणाम ों का प्रदर्शन किया है कि वेग CaCO₃ विसर्जन विधि द्वारा मिट्टी के नमूने में समान रूप से वितरित किया गया था.

Introduction

एक जैविक भूमि सुधार प्रौद्योगिकी के रूप में, माइक्रोबियल प्रेरित कैल्साइट वर्षा (MICP) मिट्टी के इंजीनियरिंग गुणों में सुधार करने में सक्षम है। यह शक्ति, कठोरता, और मिट्टी की पारगम्यता को बढ़ाने के लिए इस्तेमाल किया गया है। MICP तकनीक दुनिया भर में मिट्टी सुधार के लिए बहुत ध्यान प्राप्त किया है¹^,²^,³^,⁴. कार्बोनेट वर्षण स्वाभाविक रूप से होता है और गैररोगजनक जीवों द्वारा प्रेरित किया जा सकता है जो मिट्टी के^{वातावरण}5 के मूल निवासी हैं . एमआईसीपी जैव-भूरासायनिक अभिक्रिया यूरियोलिटिक बैक्टीरिया, यूरिया और कैल्शियम युक्त विलयन⁵^,6 के अस्तित्व से प्रेरित होती^है। स्पोरोस्र्किना पेस्टुरी एक अत्यधिक सक्रिय यूरीज़ एंजाइम है जो कैल्साइट⁷^,⁸के वर्षण की ओर प्रतिक्रिया नेटवर्क को उत्प्रेरित करता है . यूरिया जल अपघटन प्रक्रिया भंग अमोनियम (एनएच⁴⁺) तथा अकार्बनिक कार्बोनेट (सीओ₃^2-)का उत्पादन करती है। कार्बोनेट आयन ों यथाकैल्शियम कार्बोनेट क्रिस्टल के रूप में वेग करने के लिए कैल्शियम आयनों के साथ अभिक्रिया करते हैं। यूरिया हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाओं यहाँ दिखाए जाते हैं:

सीसीपी-उपचारित मिट्टी के इंजीनियरिंग गुणों में सुधार करने के लिए सी.सी.सी.ओ₃ रेत कणों को एक साथ बांध सकता है। MICP तकनीक विभिन्न अनुप्रयोगों में लागू किया गया है, जैसे शक्ति और मिट्टी की कठोरता में सुधार, कंक्रीट की मरम्मत , और पर्यावरण उपचार⁹^,¹⁰^,¹¹^,¹²^, ¹³ ^, ¹⁴ ^, ¹⁵.

झाओ एट अल¹⁶ MICP इलाज नमूने तैयार करने के लिए एक विसर्जन विधि विकसित की है. इस विधि में भू-टेक्सटाइल से बना एक पूर्ण संपर्क लचीला मोल्ड का उपयोग किया गया था। वेग से लगाए गए CaCO₃ ने अपने MICP-उपचार ित नमूनों में समान रूप से वितरित किया। बु एट अल¹⁷ एक विसर्जन विधि द्वारा MICP इलाज बीम नमूने तैयार करने के लिए एक कठोर पूर्ण संपर्क मोल्ड विकसित की है। एक कठोर पूर्ण संपर्क मोल्ड का उपयोग कर इस विधि द्वारा तैयार MICP उपचार नमूना उपयुक्त बीम आकार फार्म कर सकते हैं. MICP-उपचारित नमूने को चार भागों में विभाजित किया गया था और CaCO₃ सामग्री को मापा गया था। CaCO₃ सामग्री 8.4 से लेकर 1.5% से 9.4 $ 1.2% वजन से, जो संकेत दिया है कि CaCO₃ विसर्जन विधि द्वारा MICP इलाज नमूनों में समान रूप से वितरित. इन MICP इलाज नमूने भी बेहतर यांत्रिक गुण हासिल की. ये एमआईसीपी-उपचारित जैव-सेम्पस 950 केपीए फ्लेक्स्योर शक्ति तक पहुंच गए, जो 20- 25% सीमेंट-उपचारित नमूनों (600- 1300 केपीए) के समान था। ली एट अल¹⁰ जोड़ा बेतरतीब ढंग से रेतीले मिट्टी में असतत फाइबर वितरित और MICP विसर्जन विधि द्वारा मिट्टी का इलाज किया. उन्होंने पाया कि कतरनी ताकत, लचीलापन, और MICP इलाज मिट्टी की विफलता तनाव स्पष्ट रूप से उचित फाइबर जोड़कर बढ़ाया गया.

MICP के लिए विसर्जन विधि में लगातार सुधार किया गया है¹⁰^,¹⁶^,¹⁷. इस विधि का उपयोग MICP-उपचारित मिट्टी के नमूने और एमआईसीपी-उपचारित पूर्वनिर्मित निर्माण सामग्री, जैसे ईंटों और बीम को तैयार करने के लिए किया जा सकता है। नमूना तैयारी मोल्ड के विभिन्न ज्यामिति आयाम विकसित किए गए थे। उनके गुणों को बढ़ाने के लिए MICP उपचार नमूनों में फाइबर जोड़े गए थे। इस विस्तृत प्रोटोकॉल MICP उपचार के लिए विसर्जन विधियों दस्तावेज़ का इरादा था.

Protocol

नोट: निम्नलिखित प्रक्रियाओं में उपयोग किया जाता सभी प्रासंगिक सामग्री गैर खतरनाक हैं। व्यक्तिगत सुरक्षा त्मक उपकरण (सुरक्षा चश्मा, दस्ताने, प्रयोगशाला कोट, पूर्ण लंबाई पैंट, बंद हाथ जूते) अभी भी जरूरत…

Representative Results

चित्र 7 MICP-उपचारित नमूने में वेगित CaCO3 के वितरण को दर्शाता है। एमआईसीपी-उपचारित नमूने को तीन अलग-अलग क्षेत्रों में विभाजित किया गया था। प्रत्येक क्षेत्र में CaCO3 सामग्री एसिड धोने की वि?…

Discussion

विसर्जन द्वारा MICP तकनीक इस पत्र में प्रस्तुत किया गया था. मिट्टी के नमूने एमआईसीपी प्रक्रिया में सीमेंटीकरण मीडिया द्वारा पूरी तरह से प्रवेश करने के लिए बैच रिएक्टर में डूबे थे। इस विधि में, MICP उपचार नम?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

इस काम को राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन ग्रांट नंबर 1531382 और मार्ट्रईसी द्वारा समर्थित किया गया था।

Materials

Ammonium Chloride, >99%	Bio-world	40100196-3 (705033)
Ammonium Sulfate	Bio-world	30635330-3
Calcium Chloride Dihydrate, >99%	Bio-world	40300016-3 (705111)
Nutrient Broth	Bio-world	30620056-3
Sodium Bicarbonate, >99%	Bio-world	41900068-3 (705727)
Sporosarcina pasteurii	American Type Culture Collection	ATCC 11859
Synthetic fiber	FIBERMESH	Fibermesh 150e3
Tris-Base, Biotechnology Grade, >99.7%	Bio-world	42020309-2 (730205)
Urea, USP Grade, >99%	Bio-world	42100008-2 (705986)
Yeast Extract	Bio-world	30620096-3 (760095)

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