Sand jordforbedring gennem mikrobielt induceret Calcite nedbør (MICP) ved nedsænkning

Summary

Her, mikrobielt induceret calcit nedbør (micp) teknologi er præsenteret for at forbedre jordens egenskaber ved nedsænkning.

Abstract

Målet med denne artikel er at udvikle en fordybnings metode til at forbedre de mikrobielt inducerede calcit nedbør (micp) behandlede prøver. En batch reaktor blev samlet for at fordybe Jordprøverne i cementerings medier. Cementerings mediet kan frit diffus i Jordprøverne i batch reaktoren i stedet for cementerings mediet, der injiceres. En fuld kontakt fleksibel skimmel, en stiv fuld kontakt skimmel, og en kored mursten skimmel blev brugt til at forberede forskellige jordprøve holdere. Syntetiske fibre og naturlige fibre blev udvalgt til at forstærke de MICP-behandlede jordprøver. Det udfældede CaCO₃ i forskellige områder af de micp-behandlede prøver blev målt. Resultaterne af CaCO₃ -distributionen viste, at det udfældede CaCO₃ blev fordelt ensartet i jordprøven ved nedsænknings metoden.

Introduction

Som en biologisk jordforbedrings teknologi, mikrobielt induceret calcit nedbør (micp) er i stand til at forbedre de tekniske egenskaber af jord. Det er blevet brugt til at forbedre styrken, stivhed og permeabilitet af jord. Den micp teknik har fået meget opmærksomhed for jordforbedring på verdensplan^1,2,3,4. Karbonat nedbør sker naturligt og kan induceres af ikke-patogene organismer, der er hjemmehørende i jordmiljøet⁵. Micp biogeokemiske reaktion er drevet af eksistensen af ureolytiske bakterier, urinstof og en calcium-rige opløsning^5,6. Sporosarcina pasteurii er et meget aktivt urease enzym, der katalyserer reaktions netværket mod udfældning af calcit^7,8. Urinstof-hydrolyse processen producerer opløst ammonium (NH^{4 +}) og uorganisk carbonat (co₃^2-). Karbonatonerne reagerer med calciumioner til at udfælde som calciumkarbonat krystaller. Urinstof-hydrolyse Reaktionerne er vist her:

Det udfældede CaCO₃ kan binde sand partiklerne sammen for at forbedre de tekniske egenskaber af micp-behandlet jord. Micp teknik er blevet anvendt i forskellige anvendelser, såsom forbedring af styrke og stivhed af jord, reparation af beton, og miljømæssig afhjælpning^{9,10,11,12, 13 , 14 , 15}.

Zhao et al.¹⁶ udviklet en nedsænkning metode til at forberede micp-behandlede prøver. En fuld kontakt fleksibel skimmel lavet af geotekstil blev brugt i denne metode. Den udfældede CaCO₃ fordeles ensartet i hele deres micp-behandlede prøver. Bu et al.¹⁷ udviklede en stiv fuld kontakt skimmel til at forberede micp-behandlede stråle prøver ved en fordybnings metode. Den MICP-behandlede prøve fremstillet ved denne metode ved hjælp af en stiv fuld kontakt skimmel kan danne den passende stråle form. Den MICP-behandlede prøve blev inddelt i fire, og indholdet af CaCO₃ blev målt. Indholdet af CaCO₃ varierede fra 8,4 ± 1,5% til 9,4 ± 1,2 vægtprocent, hvilket indikerede, at CaCO₃ blev fordelt ensartet i de micp-behandlede prøver ved nedsænknings metoden. Disse MICP-behandlede prøver opnåede også bedre mekaniske egenskaber. Disse micp-behandlede bio-præparater nåede en bøjning styrke på 950 kPa, hvilket svarer til 20-25% cement behandlede prøver (600-1300 kPa). Li et al.¹⁰ tilføjet tilfældigt fordelt diskret fiber i sandet jord og behandlede jorden ved micp fordybelse metode. De fandt, at forskydningsstyrke, duktilitet, og svigt stamme af MICP-behandlede jord blev forbedret naturligvis ved at tilføje passende fiber.

Nedsænknings metoden for micp er løbende blevet forbedret^10,16,17. Denne metode kan bruges til at tilberede MICP-behandlede jordprøver og MICP-behandlede præfabrikerede byggematerialer, såsom mursten og bjælker. Forskellige geometri dimensioner af prøveforberedelse skimmel blev udviklet. Fibrene blev tilføjet i de MICP-behandlede prøver for at forbedre deres egenskaber. Denne detaljerede protokol havde til formål at dokumentere nedsænknings metoderne for MICP-behandling.

Protocol

Bemærk: alt relevant materiale, der anvendes i følgende procedurer, er ikke-farligt. Personlige værnemidler (sikkerhedsbriller, handsker, Lab frakke, fuld længde bukser, lukkede tå sko) er stadig nødvendige. 1. fremstilling af bakterie opløsning Forberedelse af vækstmedium (NH4-Ye medium)Bemærk: komponenterne i vækstmediet pr. liter deioniseret vand er: 20 g gærekstrakt; 10 g af (NH4)2så4; og 0,13 M Tris buffer (pH 9,0)….

Representative Results

Figur 7 viser fordelingen af det udfældede CaCO3 i hele den micp-behandlede prøve. Den MICP-behandlede prøve blev inddelt i tre forskellige områder. CaCO3 -indholdet i hvert område blev testet ved syre vaske metoden. For at opløse udfældede carbonater blev de tørre MICP-behandlede prøver vasket i en HCl-opløsning (0,1 M), derefter skyllet, drænet og ovntørret i 48 timer. Forskellen mellem massen af prøverne før og efter syre vaskningen blev anset for at v?…

Discussion

MICP-teknikken ved nedsænkning blev præsenteret i dette papir. Jordprøver blev nedsænket i batch reaktoren for at få fuldt gennemtrængt af cementerings medier i MICP-processen. I denne metode blev en fuld kontakt fleksibel skimmel, en stiv fuld kontakt skimmel og en kored mursten skimmel anvendt til at forberede MICP-behandlede prøver.

Forskellige forme kan designes til forskellige geometri krav. Den fibrøse struktur af geotekstil øget kontaktområdet mellem sand og cementerings medie…

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)