CN110438165A - 一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法。本发明的方法，包含以下步骤：(1)采集土样；(2)配置促生液和胶结液；(3)向步骤(1)采集的土样中注入一定量的促生液一段时间后，并收集土样中的流出液；(4)将步骤(3)中流出液接种于扩大培养基，恒温振荡条件下培养，获得菌液；(5)取步骤(4)得到的菌液与步骤(2)配置的胶结液等体积反应得碳酸钙。本发明的方法使用促生液处理后的土壤能促进更多种类的微生物大量繁殖，然后使用的培养基主要用来筛选具有尿素分解能力的细菌，依赖脲酶微生物参与的脲解反应，反应的终产物为碳酸根离子，通过施加外源钙离子，即可生成大量碳酸钙矿物，而且多种微生物协同作用可明显提升微生物矿化效率。

Description

一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法
技术领域
本发明涉及化学材料技术领域，尤其涉及一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法。
背景技术
碳酸钙是一种优质廉价的无机填料，具有补强性或半补强性，在涂料、橡胶、造纸、医药、食品以及仿生材料等工业领域应用广泛。目前，工业上制备轻质碳酸钙多采用碳化法，即以氢氧化钙悬浊液和二氧化碳气体为主要原料发生碳化反应制得，或采用水溶性钙盐和碳酸盐进行复分解反应制得。但限于生产技术、装备水平等的差异，导致碳酸钙质量难以得到有效控制。此外，使用上述方法制备碳酸钙时需要开采大量天然石灰石，对自然环境的影响难以忽视。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种绿色环保，碳酸钙生产效率高的利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法。
本发明的一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法，包含以下步骤：
(1)采集土样；
(2)配置促生液和胶结液，所述促生液包括尿素、乙酸钠、氯化铵和酵母提取物，所述胶结液包括尿素、乙酸钠、氯化铵、酵母提取物和氯化钙；
(3)向步骤(1)采集的土样中注入一定量的促生液一段时间后，并收集土样中的流出液；
(4)将步骤(3)中流出液接种于扩大培养基，恒温振荡条件下培养，获得菌液，其中扩大培养基包括酪蛋白胨、大豆蛋白胨、氯化钠和尿素；
(5)取步骤(4)得到的菌液与步骤(2)配置的胶结液等体积反应得碳酸钙。
优选的，步骤(1)中，土样采取深度为10-50cm。
优选的，步骤(2)中，促生液的尿素的浓度为0.3-1mol/L，乙酸钠的浓度为0.01-0.07mol/L，氯化铵的浓度为0.01-0.08mol/L，酵母提取物的浓度为0.1-0.8g/L。
优选的，步骤(2)中，所述胶结液的尿素的浓度为0.3-1mol/L，乙酸钠的浓度为0.01-0.07mol/L，氯化铵的浓度为0.01-0.08mol/L，酵母提取物的浓度为0.1-0.8g/L，氯化钙的浓度为0.2-0.8mol/L。
优选的，步骤(4)中，所述扩大培养基的酪蛋白胨的浓度为7-20g/L，大豆蛋白胨的浓度为3-10g/L，氯化钠的浓度为2-12g/L，尿素的浓度为15-30g/L。
优选的，步骤(4)中，恒温振荡的温度范围27-37℃。
优选的，振荡频率150-170r/min。
优选的，步骤(4)中，培养时间为36-48h。
优选的，步骤(5)中，所述菌液与胶结液反应时间为8-12h。
本发明的一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法使用促生液处理后的土壤能促进更多种类的微生物大量繁殖，然后使用的培养基主要用来筛选具有尿素分解能力的细菌，依赖脲酶微生物参与的脲解反应，反应的终产物为碳酸根离子，通过施加外源钙离子，即可生成大量碳酸钙矿物，而且多种微生物协同作用可明显提升微生物矿化效率。此工艺的另一优点表现为微生物的可持续性，通过不断向环境中注入营养物质，可实现微生物的持续代谢增殖，保证碳酸钙的连续供应，生物诱导矿化生成碳酸钙的工艺更加绿色环保。
附图说明
图1实施例1产生的碳酸钙的扫描电镜图；
图2实施例1产生的碳酸钙在显微镜下的显微形貌图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
(1)使用75％酒精消毒的取土器采集位于武汉市东湖风景区某处湖岸的深度20cm的砂土样品500g。
(2)取少量土样装入一端开口，另一端使用带孔橡皮塞封堵的有机玻璃管中，连续向采集的土样中注入促生液5次，时间间隔24h，促生液配方如下：
促生液配方
(3)收集并过滤促生5次后的流出液，将5ml滤液接种于100ml扩大培养基，30℃、150r/min条件下培养48h后获得反应用菌液，扩大培养基配方如下：
扩大培养基配方
(4)取菌液与胶结液等体积反应10h，将反应后的沉淀物质洗涤烘干，获得碳酸钙，胶结液配方如下：
胶结液配方
如图1所示，使用FEIQuanta200扫描电子显微镜观察烘干后的碳酸钙，可见多为球霰石晶型，且晶体颗粒大小较均匀。如图2所示，使用ZeissStemi508体视显微镜观察烘干后的碳酸钙，镜下碳酸钙晶体主要呈球形，同扫描电镜观察结果相符合。
实施例2
(1)无菌采集新疆古尔班通古特沙漠风积沙样品1000g，取样深度50cm。
(2)将沙样装入带有土工布垫层的布氏漏斗中，连续向沙样中注入促生液7次，时间间隔24h，促生液配方如下：
促生液配方
(3)收集并过滤促生7次后的流出液，将5ml滤液接种于100ml扩大培养基，30℃、150r/min条件下培养36h后获得反应用菌液，扩大培养基配方如下：
扩大培养基配方
(4)取菌液与胶结液等体积反应10h，将反应后的沉淀物质洗涤烘干，获得碳酸钙，胶结液配方如下：
胶结液配方
使用FEIQuanta200扫描电子显微镜观察烘干后的碳酸钙，可见多为球霰石晶型，且晶体颗粒大小较均匀。使用ZeissStemi508体视显微镜观察烘干后的碳酸钙，镜下碳酸钙晶体主要呈球形，同扫描电镜观察结果相符合。
实施例3
(1)使用75％酒精消毒的取土器采集位于湖北省武汉市区某处的深度20cm的膨胀土样品500g。
(2)将土样装入带有土工布垫层的布氏漏斗中，连续向土样中注入促生液7次，时间间隔24h，促生液配方如下：
促生液配方
(3)收集并过滤促生7次后的流出液，将5ml滤液接种于100ml扩大培养基，30℃、150r/min条件下培养24h后获得反应用菌液，扩大培养基配方如下：
扩大培养基配方
(4)取菌液与胶结液等体积反应10h，将反应后的沉淀物质洗涤烘干，获得碳酸钙，胶结液配方如下：
胶结液配方
使用FEIQuanta200扫描电子显微镜观察烘干后的碳酸钙，可见多为球霰石晶型，且晶体颗粒大小较均匀。使用ZeissStemi508体视显微镜观察烘干后的碳酸钙，镜下碳酸钙晶体主要呈球形，同扫描电镜观察结果相符合。
以上未涉及之处，适用于现有技术。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)采集土样；
(2)配置促生液和胶结液，所述促生液包括尿素、乙酸钠、氯化铵和酵母提取物，所述胶结液包括尿素、乙酸钠、氯化铵、酵母提取物和氯化钙；
(3)向步骤(1)采集的土样中注入一定量的促生液一段时间后，并收集土样中的流出液；
(4)将步骤(3)中流出液接种于扩大培养基，恒温振荡条件下培养，获得菌液，其中扩大培养基包括酪蛋白胨、大豆蛋白胨、氯化钠和尿素；
(5)取步骤(4)得到的菌液与步骤(2)配置的胶结液等体积反应得碳酸钙。
2.根据权利要求1所述的一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，步骤(1)中，土样采取深度为10-50cm。
3.根据权利要求1所述的一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述促生液的尿素的浓度为0.3-1mol/L，乙酸钠的浓度为0.01-0.07mol/L，氯化铵的浓度为0.01-0.08mol/L，酵母提取物的浓度为0.1-0.8g/L。
4.根据权利要求3所述的一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述胶结液的尿素的浓度为0.3-1mol/L，乙酸钠的浓度为0.01-0.07mol/L，氯化铵的浓度为0.01-0.08mol/L，酵母提取物的浓度为0.1-0.8g/L，氯化钙的浓度为0.2-0.8mol/L。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述扩大培养基的酪蛋白胨的浓度为7-20g/L，大豆蛋白胨的浓度为3-10g/L，氯化钠的浓度为2-12g/L，尿素的浓度为15-30g/L。
6.根据权利要求5所述的一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，步骤(4)中，恒温振荡的温度范围27-37℃。
7.根据权利要求6所述的一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，振荡频率150-170r/min。
8.根据权利要求7所述的一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，步骤(4)中，培养时间为36-48h。
9.根据权利要求1所述的一种利用原生微生物制备轻质碳酸钙的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述菌液与胶结液反应时间为8-12h。
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