[发明专利]微生物珊瑚砂砖的制备方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于化学领域，具体涉及微生物珊瑚砂的制备方法，还涉及制备珊瑚砂的装置。

背景技术

近年来我国广袤的海洋国土引起了广泛关注，各项岛礁建筑工程正在如火如荼地进行之中。考虑到从陆地运输建筑材料的成本十分高昂，因而对珊瑚砂采取适当的固化方法使其成为能够满足工程建设需要的建筑材料，便成为一种可行的思路。生物固化技术的特点能够完美匹配珊瑚砂固化处理的需求，应用到实际工程建设中将大幅提升南海岛礁工程的建设效率并降低施工成本，大力推进海洋资源开发，有利于更好地维护我国的海洋权益。

珊瑚砂的结构疏松多孔、质脆易碎，与普通硅砂相比是一种特殊的岩土类型。珊瑚砂的主要矿物成分是高镁方解石和文石，CaCO₃含量高达96％，莫氏硬度为3，在岩土类别中统属碳酸类土或钙质土。国内外对珊瑚砂所做的相关研究虽然取得了大量丰硕的成果，但主要侧重于研究珊瑚砂本身的物理力学特性及其应用，而珊瑚砂工程处理方面的研究却鲜见报道。珊瑚砂本身脆弱的颗粒特性和较大的压缩性使其必须经过固化处理才能作为建筑材料使用，考虑到我国大规模岛礁工程建设对于建筑材料的需求，将松散珊瑚砂固化成强度满足建筑规范要求的标准砖是一个可行的思路。岛礁工程远离陆地的特性又必须要求使用新的施工工艺以降低成本，因此利用微生物固化技术处理珊瑚砂成标准砖无疑具有重要的国防战略意义。公开号为103773376A的中国专利公开了利用微生物固化松散珊瑚砂的方法，但是利用该方法固化松散珊瑚砂的效率不高，固化时间长，一般需要3～6天，不利于工程应用。

因此，急需一种高效率的珊瑚砂固化方法，解决岛礁砖砌体结构建筑材料缺乏的问题，具有较高的经济开发价值和战略意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供利用松散珊瑚砂制备珊瑚砂砖的方法；本发明的目的之二在于提供制备珊瑚砂砖的设备。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

1、微生物珊瑚砂砖的制备方法,包括如下步骤：

(1)将松散珊瑚砂进行初筛，将粒径小于2.5mm的珊瑚砂颗粒称量后装入砖模具中；

(2)将驯化培养保藏的巴斯德氏芽孢杆菌加水配制成活性大于1mM·min^-1菌液，并调节pH至7～8，再将菌液与浓度为1mol·L^-1的氯化钙和1mol·L^-1的尿素溶液按1：1：1的体积比混合形成固化液；

(3)将步骤(2)所得的固化液通入步骤(1)的模具中，将模具上部电极连接电源正级、下部电极连接电源负极，在电压为3-4V左右的电化学环境下固化反应6小时，期间将电极反接电源正负极2-3次，固化后排出反应后的混合溶液，重复此步骤6～8次，脱模后烘干，得珊瑚砂砖。

优选的，所述驯化培养保藏步骤具体如下：将巴斯德氏芽胞杆菌在氯化钠浓度为10g/L的培养基中驯化24小时，再依次在氯化钠浓度为20g/L、30g/L、35g/L的培养基中驯化至氯化钠浓度为35g/L时，菌液活性>2mM·min-1停止驯化，离心收集菌体，冷冻干燥保藏。

更优选的，所述培养基的组成如下：酵母提取物20-25g/L、尿素20g/L、六水氯化镍23.8mg/L、四水氯化锰13.9mg/L，溶剂为水。

2、所述方法使用的珊瑚砂砖装置，包括带正负极和导线的直流电源和模具，所述直流电源的正负极均为石墨电极；所述模具包括上表面不封闭且安装有固定电极的长方体砂箱和上表面不封闭的底箱，砂箱置于底箱内部并与底箱内壁有空隙。所述底箱的高度高于砂箱，所述底箱底部内壁固定有石墨电极、外壁接有导管，所述砂箱五个面均布有渗流孔。

优选的，该装置还包括设置于砂箱5个内壁的纤维棉。更优选的，所述纤维棉的厚度为10mm。

优选的，所述底箱和砂箱为透明胶合板拼接而成。

优选的，所述透明胶合板厚度优选为10mm。

优选的，所述砂箱内壁尺寸长*宽*高为260*135*100mm，底箱内壁尺寸长*宽*高为290*165*180mm。

优选的，所述渗流孔的直径为10mm，且均匀于砂箱外表面。

本发明的有益效果在于：本发明通过将固化液通入模具中，然后在电压为3-4V左右的电化学环境下固化反应，该方法操作简单，周期短，最快30小时即能获得强度满足相关建筑规范要求的珊瑚砂砖；同时该方法能够在珊瑚岛礁上就地取材制备珊瑚砂砖，无需从陆地运输，成本低廉，解决岛礁工程建设缺少建筑材料的问题。