微生物方法加固赤泥的长期力学性能研究文献综述

 2022-03-28 20:55:21

一.前言

当今社会,我国铝工业迅猛发展,其中氧化铝是生产战略性材料金属铝最重要的原材料。赤泥作为氧化铝生产过程中排出的不溶性固体残渣,主要组份是等【1】,附液主要成份是 等多种成份,含碱量大约为 2~3 g/L(以计),pH值在13~14之间,因此,大量堆积的赤泥会导致严重的碱污染和重金属污染,从而造成一系列环境问题。为了解决上述严峻的问题,国内外的科研人员在长期的探索之中运用了化学沉淀法、电解法、膜分离法、离子交换法、活性炭等方式,但结果都并不理想,高昂的费用以及微薄的效益使得这些方法无法被广泛推崇。

随着现代生物技术逐步发展,微生物处理法处理重金属污染的方式在时代的洪流中脱颖而出。科研人员利用微生物诱导碳酸盐沉淀的机理应对赤泥堆积引起的环境问题,由于其处理成本低,处理效果好,生化处理后污染物残留量可达到很低水平【2】。这项在当今已经逐步走向主流的技术,创新性地利用丰厚的自然微生物资源改变岩土微观结构与组成(如本文的研究方向赤泥),进而提高其工程力学性质,如强度、刚度和渗透性等【3】。

综上所述,微生物岩土技术是岩土以及建筑领域冉起的一颗新星,对于推动微生物诱导碳酸盐沉淀技术有着积极的意义。

二.发展现状分析

早在2004年,Volker Wessels、Deltares、莫道克大学以及荷兰代尔夫特理工大学共同利用脲酶菌的微生物技术开展了生物灌浆研究,在实验室内成功胶结沙粒使其形成具有一定强度的砂结体。

钱春香等科研人员经过不断探索,对微生物矿化碳酸钙的机理进行了深入研究,成功利用微生物矿化技术固结松散颗粒【4】。在对水泥基材料进行修复确信和表面防护时,利用一些特定的菌株产生脲酶以分解尿素,产生碳酸盐离子,与环境中的钙离子发生反应不断缓慢矿化产生碳酸钙颗粒沉积,在1h之内,微生物调控形成的碳酸钙沉积在松散颗粒之间,填充孔隙,从而把松散颗粒胶结在一起(此过程时间大约持续5h)【5】。

基于报道极少的微生物技术对其他碳酸盐矿物的胶结作用,荣辉等人采用阳离子溶液(镁离子溶液)进行了试验研究,以期查明形成的碳酸镁矿物是否同样具有胶结作用【5】,并发现微生物诱导形成的碳酸镁同样具有胶结松散颗粒的作用。

三.总结

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