一种微生物固沙抑尘剂及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种微生物固沙抑尘剂及其制备方法，按质量百分比计，由微生物菌粉0.8%～2.5%、尿素3.0%～5.0%、氯化钙8.1%～10.1%、余量为去离子水。其中所述微生物固沙抑尘剂中的微生物为巴氏芽孢杆菌菌粉。其制备方法：按比例将氯化钙和去离子水混合搅拌，直至氯化钙完全溶解后，再在其中加入尿素，待尿素溶解后，再加入巴氏芽孢杆菌菌粉，直至菌粉完全溶解，所得混合溶液即微生物固沙抑尘剂。与传统无机类固沙剂相比，具有较高渗透性；与传统有机类固沙剂相比，具有抗老化性强、制备简单、施工方便等特点。沙漠样品测试显示：该固沙抑尘剂具有良好抗老化、抗风蚀性能，无侧限抗压强度高于1MPa；扬尘样品测试显示：该固沙抑尘剂具有良好固尘效果。
【专利说明】—种微生物固沙抑尘剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于防沙固沙、环境污染治理【技术领域】。涉及一种微生物固沙抑尘剂，具体地说是将微生物与底物复配的一种新型微生物固沙抑尘剂。微生物固沙抑尘剂适用于松散沙、土等颗粒边坡的坡面生态防护，防治土壤风蚀、沙尘暴地区的沙漠化治理、建筑、道路等场所的扬尘。
【背景技术】
[0002]近年来，随着土地沙漠化的加速发展，造成越来越多的的风沙灾害。同时各种基础工程建设和人类经济活动过程中引起的扬尘，对大气环境造成严重的环境污染。当前常用的防沙抑尘方法主要有机械、生物和化学三种。在上述三种方法中，机械防沙抑尘成本高，施工麻烦；化学方法尽管具有成本低、见效快、适应性强，受到广泛重视、应用和发展，但由于其常用材料(水泥浆类，易干缩、龟裂，影响植被生长；水玻璃类，胶凝时间短、渗透性差，固结层强度低，易破坏，耐久性差；而其他以有机成分为主的固沙抑尘剂则存在着易老化等问题)存在各式各样问题而阻滞其进一步发展和推广应用。生物治沙防尘是一种治根治本的方法，但其对地域环境要求较为严格。而微生物固沙抑尘剂结合了生物治沙和化学治沙方法优点，解决了环境适应性差、渗透性差、易干缩、开裂、老化性差等缺点，具有使用性能好、资源与能源消耗少，与生态环境相容性好、价格低廉等诸多优点，具有更大的发展潜力和实用性。
【发明内容】
[0003]技术问题:本 发明目的在于提供一种固沙效果好、渗透性强、抗老化性强、对环境无污染、成本低廉、便于制备施工的微生物固沙抑尘剂及其制备方法，可以有效解决沙漠化、边坡加固和城市扬尘等问题。
[0004]技术方案:本发明微生物固沙抑尘剂采取的技术方案是:
[0005]按质量百分比计，该抑尘剂由如下原料制成:
[0006]微生物菌粉0.8%~2.5%、尿素3.0~5.0%、氯化钙8.1~10.1%，余量为去离子水。
[0007]所述的微生物菌粉为将巴氏芽孢杆菌菌液经冷冻干燥后，获得的菌粉。
[0008]本发明的的微生物固沙抑尘剂的制备方法是:按比例将氯化钙和去离子水混合搅拌，直至氯化钙完全溶解后，再在其中加入尿素，待尿素溶解后，再加入巴氏芽孢杆菌菌粉，直至菌粉完全溶解，所得混合溶液即微生物固沙抑尘剂。
[0009]施工时，将制备好的微生物固沙抑尘剂均匀喷洒于沙颗粒、扬尘表面，固沙抑尘剂渗入表面I~5cm厚度后，形成相当厚度的固结层，切断流沙、扬尘与风的接触，起到固沙、抑尘的作用。
[0010]本发明固沙抑尘机理是:将微生物(巴氏芽孢杆菌)固沙抑尘剂喷洒到沙、土、扬尘后，由于巴氏芽孢杆菌产脲酶，会促进尿素分解形成碳酸根离子，同时与溶液中的钙离子发生反应，形成碳酸钙。形成的碳酸钙沉淀快速在沙、土、扬尘表面以及内部形成空间网络结构，填充颗粒内部孔隙并包裹沙土颗粒，将土颗粒粘结成网络状的结构整体，进而在表层形成一定厚度的固结层。
[0011]有益效果:本发明与现有固沙抑尘剂相比，具有以下优点:
[0012]1、与常用的水泥浆、水玻璃等无机固沙抑尘剂相比，微生物细胞调控形成碳酸钙晶体速率较为缓慢，同时形成的晶体尺寸较小(?ο μ m左右)，具有较好渗透性，进而使其处理深度提高，处理效果增大；
[0013]2、与目前常用的有机高分子材料类等有机固沙抑尘剂相比，微生物固沙抑尘剂组成成分简单，制备工艺简便。另外在沙颗粒、扬尘表面形成的是无机矿物碳酸钙，进而使其耐老化性好。
[0014]3、与已有生物固沙抑尘相比，微生物固沙抑尘剂对地域环境没有特别要求，同时成本低、见效快、适应性强。
[0015]4、采用本发明固沙抑尘剂固沙抑尘后，所形成的固化层具有良好的抗风蚀、抗老化性、抗冻性，且具有较好透水性、吸水性，利于植被生长。微生物固沙抑尘剂结合了生物、化学两种方法的优点，体现了生态环保和处理效率高的双重效益。此外，本发明施工简便，实用性强，可应用于沙漠化治理，防治扬尘等领域。
【具体实施方式】
[0016]实施例1:
[0017](I)按质量百分比计，将9.3%的氯化钙加入到85%的水中，搅拌待其完全溶解后，再在其中加入5.0%的尿素，待其完全溶解后，然后加入1.7%的巴氏芽孢杆菌菌粉，搅拌待其完全溶解，即可得到本发明的`固沙剂。整个反应过程均在常温下进行。
[0018](2)对本实施例制得的固沙剂进行固结层硬度和无侧限抗压强度试验。
[0019]①固结层硬度试验
[0020]采用LX-D型邵氏硬度计对固化后的沙样进行硬度测试。方法如下:取沙样100g(粒径为0.15~0.30mm)，放入直径为95mm培养皿中，铺平压实。然后量取15mL微生物固沙抑尘剂均匀喷洒于沙样表面。待渗透完全后，再重复喷洒微生物固沙抑尘剂。然后将其放入烘箱中(60°C)，48小时后将其取出进行硬度测试，其结果如表1所示。
[0021]表1微生物固沙抑尘剂固沙后固结层硬度
[0022]
喷洒次数用量固结层硬度
0OO
115mL(2L/m2)O
230 mL (4L/m2)28
345 mL (6LZm7)36
460 mL (8L/m2)48
[0023]从表1中可知，添加本发明制备的固沙剂2次以后，沙样固结层硬度有了大幅度提高，当固沙剂用量达到4L/m2时，沙样固结层硬度由O增加到28。[0024]②无侧限抗压强度试验
[0025]取沙样33g(粒径为0.15~0.30_)，放入直径为3cm的注射器中，铺平压实。然后量取15mL微生物固沙抑尘剂均匀喷洒于沙样表面。待渗透完全后，再重复喷洒微生物固沙抑尘剂。然后将其放入烘箱中(60°C )，48小时后将其取出磨平待测表面。采用SANSCMT8502微机控制电子万能试验机测定其抗压强度，加载速率为lmm/min。结果如表2所示。
[0026]表2微生物固沙抑尘剂固沙后的无侧限抗压强度
[0027]
【权利要求】
1.一种微生物固沙抑尘剂，其特征在于，按质量百分比计，该抑尘剂由如下原料组成: 微生物菌粉0.8%~2.5%、尿素3.0~5.0%、氯化钙8.1~10.1%，余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的 微生物固沙抑尘剂，其特征在于所述的微生物菌粉为将巴氏芽孢杆菌菌液经冷冻干燥后，获得的菌粉。
3.—种如权利要求1所述的微生物固沙抑尘剂的制备方法，其特征是:按比例将氯化钙和去离子水混合搅拌，直至氯化钙完全溶解后，再在其中加入尿素，待尿素溶解后，再加入巴氏芽孢杆菌菌粉，直至菌粉完全溶解，所得混合溶液即微生物固沙抑尘剂。
【文档编号】C09K3/22GK103820123SQ201410042688
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】钱春香, 荣辉, 任立夫 申请人:东南大学