CN112877234B - 一种胶质类芽孢杆菌、微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料及方法和应用 - Google Patents

一种胶质类芽孢杆菌、微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料及方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112877234B
CN112877234B CN202110101660.9A CN202110101660A CN112877234B CN 112877234 B CN112877234 B CN 112877234B CN 202110101660 A CN202110101660 A CN 202110101660A CN 112877234 B CN112877234 B CN 112877234B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fly ash
fluidized bed
circulating fluidized
paenibacillus mucilaginosus
paenibacillus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110101660.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112877234A (zh
Inventor
梁海霞
田保华
刘云奇
李宇
翟利民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN202110101660.9A priority Critical patent/CN112877234B/zh
Publication of CN112877234A publication Critical patent/CN112877234A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112877234B publication Critical patent/CN112877234B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B12/00—Cements not provided for in groups C04B7/00 - C04B11/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明提供了一种胶质类芽孢杆菌及其应用、一种微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料及其制备方法和应用，属于胶凝材料技术领域。本发明提供的胶质类芽孢杆菌(Paenibacillusmucilaginosus)LT1906，保藏编号为CGMCCNo.21337，可溶解循环流化床粉煤灰中硅酸盐和硅铝酸盐矿物，增加活性SiO2的溶出，用于激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，改善其需水量大和早期强度低等问题，提高循环流化床粉煤灰在建材领域的资源化综合利用。

Description

一种胶质类芽孢杆菌、微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材 料及方法和应用
技术领域
本发明属于胶凝材料技术领域，具体涉及一种胶质类芽孢杆菌及 其培养方法和应用、一种微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料及其 制备方法和应用。
背景技术
循环流化床(circulating fluidizedbed fly ash，CFB)粉煤灰是火 力发电厂为控制劣质煤燃烧时SO2排放，炉内加入石灰石脱硫而产生 的固硫飞灰。由于CFB粉煤灰具有潜在的火山灰活性和自硬性，可 作为水泥、混凝土的辅助性胶凝材料。然而，CFB粉煤灰表面疏松多 孔、钙硫含量及烧失量高，作为水泥、混凝土的辅助性胶凝材料需水 量大、早期强度低、后期膨胀率高，严重制约了CFB粉煤灰在建材 领域的资源化综合利用，因此，亟待开发一种可以有效改善CFB粉 煤灰作为胶凝材料需水量大和早期强度低等问题的CFB粉煤灰活性 激发技术。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种胶质类芽孢杆菌及其培养 方法和应用、一种微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料及其制备方 法和应用。本发明提供的胶质类芽孢杆菌用于CFB粉煤灰活性激发， 有效改善了CFB粉煤灰作为胶凝材料需水量大、早期强度低等问题， 提高了CFB粉煤灰在建材领域的资源化综合利用。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus) LT1906，保藏编号为CGMCC No.21337。
本发明提供了上述技术方案中所述的胶质类芽孢杆菌 (Paenibacillusmucilaginosus)LT1906的培养方法，包括如下步骤： 将胶质类芽孢杆菌(Paenibacillusmucilaginosus)LT1906接种至种子 培养基进行种子培养，得到胶质类芽孢杆菌种子液；将得到的胶质类 芽孢杆菌种子液接种至发酵培养基，得到胶质类芽孢杆菌 (Paenibacillusmucilaginosus)LT1906菌液；
所述种子培养基包括如下质量浓度的组分：5～10g/L蔗糖， 0.1～0.2g/LK2HPO4，0.1～0.2g/LMgSO4·7H2O，0.002～0.005g/L FeCl3， 0.2～0.5g/L CaCO3和0.2～0.5g/L(NH4)2SO4，所述种子培养基的pH为 7.0～7.5；所述种子培养的温度为30～35℃，所述种子培养的时间为 24～48h，所述种子培养的转速为160～200rpm；
所述发酵培养基包括如下质量浓度的组分：5～10g/L蔗糖， 0.1～0.2g/L K2HPO4，0.1～0.2g/L MgSO4·7H2O，0.002～0.005g/L FeCl3和0.2～0.5g/L CaCO3，所述发酵培养基的pH为7.0～7.5，所述发酵培 养的接种量为5％～10％，温度为30～32℃，所述发酵培养的转速为 160～200rpm，时间为24～60h。
本发明提供了上述技术方案中所述的胶质类芽孢杆菌 (Paenibacillusmucilaginosus)LT1906在激发循环流化床粉煤灰胶凝 中的应用。
本发明提供了一种微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，包括 如下组分的原料：循环流化床粉煤灰、上述技术方案中所述的胶质类 芽孢杆菌(Paenibacillusmucilaginosus)LT1906的菌液和醋糟浸出液。 优选的，所述循环流化床粉煤灰、上述技术方案中所述的胶质类芽孢 杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906的菌液和醋糟浸出液的质 量比为100：(9～27)：(18～36)。
优选的，所述循环流化床粉煤灰为循环流化床锅炉发电产生的固 体废弃物，所述循环流化床粉煤灰包括如下质量百分含量的组分： SiO2≥35％，f-CaO≤4％，SO3≤3％，比表面积为330～400m2/kg， 80μm筛余为15％～20％。
优选的，所述胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus) LT1906菌液中菌浓度为106～107个/mL，菌液的黏度为2～15mPa·s。
优选的，所述醋糟浸出液的制备方法包括如下步骤：将水和新鲜 醋糟按质量比(800～1000)：1的比例混合，4～10℃条件下静置24～36h 后，过滤除去固体醋糟，得到醋糟浸出液。
本发明提供了上述技术方案中所述微生物激发循环流化床粉煤 灰胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：将循环流化床粉煤灰、上述 技术方案中所述的胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus) LT1906的菌液和醋糟浸出液混合，得到所述微生物激发循环流化床 粉煤灰胶凝材料。
本发明提供了上述技术方案中所述的微生物激发循环流化床粉 煤灰胶凝材料或上述技术方案中所述的制备方法得到的微生物激发 循环流化床粉煤灰胶凝材料在建材领域中的应用。
有益效果：
本发明提供的一种胶质类芽孢杆菌LT1906，拉丁文为 Paenibacillusmucilaginosus，保藏编号为CGMCC No.21337。本发明 提供的胶质类芽孢杆菌LT1906可溶解CFB粉煤灰中硅酸盐和硅铝酸 盐矿物，增加活性SiO2的含量，利于加快水化硅酸钙凝胶(C-S-H) 的生成，进而提高胶凝强度；本发明的胶质类芽孢杆菌还可破坏CFB 粉煤灰表面Ⅱ-CaSO4晶型，使得水化产物二水石膏减少，缓解后期 膨胀问题；本发明的胶质类芽孢杆菌还可分泌大量胞外黏多糖，与未 能有效反应的自由水通过氢键结合，具有减水、缓凝的功效，从而减 少CFB粉煤灰的需水量，改善浆体流变性能。本发明提供的胶质类 芽孢杆菌LT1906可用于激发CFB粉煤灰的改性，改善CFB粉煤灰 作为胶凝材料需水量大、早期强度低等问题，提高CFB粉煤灰在建 材领域的资源化综合利用。
生物保藏说明
胶质类芽孢杆菌LT1906，拉丁文为Paenibacillus mucilaginosus， 保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物菌种保藏中心，保 藏编号：CGMCC No.21337，保藏日期2020年12月09日，保藏地 址北京市朝阳区北辰路西路1号院3号。
附图说明
图1为本发明胶质类芽孢杆菌LT1906***发育树；
图2为实施例4中的实施例1的胶凝材料用于稳定粉砂土不同龄 期水化产物的SEM图，其中A为3d龄期，B为7d龄期，C为28d 龄期；
图3为实施例7的各处理组的XRD图谱。
具体实施方式
本发明提供了一种胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus) LT1906，保藏编号为CGMCC No.21337。本发明提供的胶质类芽孢 杆菌(Paenibacillusmucilaginosus)LT1906的菌落特征为玻璃珠样， 无色透明、湿润有光泽、菌落光滑、边缘整齐，胶质粘稠、有弹性， 挑起时可拉成丝。将本发明所述胶质类芽孢杆菌的16S rDNA序列用BLAST软件与GenBank中已发表的16S rDNA序列进行比对，与芽 孢杆菌属(bacillus)和类芽孢杆菌属(Paenibacillus)15株序列相似 性均大于99％，***发育树见图1。本发明提供的胶质类芽孢杆菌 LT1906可溶解CFB粉煤灰中硅酸盐和硅铝酸盐矿物，增加活性SiO2的含量，利于加快C-S-H胶凝的生成，提高胶凝强度；本发明的胶质 类芽孢杆菌还可破坏CFB粉煤灰表面Ⅱ-CaSO4晶型，CaSO4溶解度 逐渐增大，不溶性CaSO4减少，使得水化产物二水石膏减少，可缓解 后期膨胀问题；而且，本发明的胶质类芽孢杆菌可分泌大量胞外黏多 糖，能与未能有效反应的自由水通过氢键结合，具有减水、缓凝的功 效，从而减少CFB粉煤灰的需水量，改善浆体流变性能，从而提高 工作性和后续可加工性。因此，本发明提供的胶质类芽孢杆菌LT1906 可用于CFB粉煤灰的改性，改善CFB粉煤灰作为胶凝材料需水量大、 早期强度低等问题，提高CFB粉煤灰在建材领域的资源化综合利用。
本发明提供了上述技术方案中所述的胶质类芽孢杆菌 (Paenibacillusmucilaginosus)LT1906的培养方法，包括如下步骤： 将胶质类芽孢杆菌(Paenibacillusmucilaginosus)LT1906接种至种子 培养基进行种子培养，得到胶质类芽孢杆菌种子液；将得到的胶质类 芽孢杆菌种子液接种至发酵培养基，得到胶质类芽孢杆菌 (Paenibacillusmucilaginosus)LT1906菌液。在本发明中，所述种子 培养基优选包括如下质量浓度的组分：5～10g/L蔗糖，0.1～0.2g/L K2HPO4，0.1～0.2g/LMgSO4·7H2O，0.002～0.005g/LFeCl3，0.2～0.5g/L CaCO3和0.2～0.5g/L(NH4)2SO4；进一步优选包括如下质量浓度的组分：5g/L蔗糖，0.1g/LK2HPO4，0.1g/L MgSO4·7H2O，0.002g/LFeCl3， 0.2g/L CaCO3和0.2g/L(NH4)2SO4。在本发明中，所述种子培养基的 pH优选为7.0～7.5，进一步优选为7.2。本发明所述培养基配方为该 菌株大量繁殖提供了最佳营养条件，以促进菌株快速繁殖得到菌液。在本发明中，所述种子培养的温度优选为30～35℃，进一步优选为 30℃；所述种子培养的时间优选为24～48h，进一步优选为36h；所述 种子培养的转速优选为160～200rpm，进一步优选为180rpm。本发明 在特定的种子培养条件下，使该菌株达到最大浓度的培养时间最短， 大大缩短了菌株培养的时间。得到胶质类芽孢杆菌种子液后，本发明 将得到的胶质类芽孢杆菌种子液按5％～10％的接种量接种至发酵培 养基，进一步优选为10％进行接种，进行发酵培养，本发明特定的接 种量可使菌群大小和产糖能力达到平衡。在本发明中，所述发酵培养 基包括如下质量浓度的组分：5～10g/L蔗糖，0.1～0.2g/L K2HPO4， 0.1～0.2g/LMgSO4·7H2O，0.002～0.005g/L FeCl3和0.2～0.5g/L CaCO3； 进一步优选为5g/L蔗糖，0.1g/L K2HPO4，0.1g/L MgSO4·7H2O， 0.002g/LFeCl3和0.2g/L CaCO3。在本发明中，所述发酵培养基的pH 优选为7.0～7.5，进一步优选为7.2。本发明所述发酵培养基可促进该菌株产糖，是该菌株产糖的的最佳营养条件。在本发明中，所述发酵 培养的温度优选为30～32℃，进一步优选为30℃；所述发酵培养的时 间优选为24～60h，进一步优选为36h；所述发酵培养的转速优选为 180～200rpm，进一步优选为180rpm。本发明特定的发酵培养条件可 使菌种达到最大产糖浓度的培养时间最短，缩短发酵培养的时间。
本发明提供了上述技术方案中所述的胶质类芽孢杆菌 (Paenibacillusmucilaginosus)LT1906在激发循环流化床粉煤灰中的 应用，可改善CFB粉煤灰作为胶凝材料需水量大、早期强度低等问 题，提高CFB粉煤灰在建材领域(如管道及路基工程回填作业、煤 矿采空区回填治理)的资源化综合利用。
本发明提供了一种微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，包括 如下组分的原料：循环流化床粉煤灰、上述技术方案中所述的胶质类 芽孢杆菌(Paenibacillusmucilaginosus)LT1906的菌液和醋糟浸出液。 在本发明中，所述微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料的比表面积 为600～720m2/kg，进一步优选为645～680m2/kg；所述微生物激发循 环流化床粉煤灰胶凝材料的活性指数≥60％，进一步优选为65％。 本发明提供的微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料经微生物激发 后比表面积和活性指数得到显著提高，比表面积越高，其表面能越大， 水化反应活性越高，越容易发生水化反应生成大量水化产物，从而提 高硬化浆体致密度，强度活性指数也越高。
在本发明中，所述循环流化床粉煤灰、上述技术方案中所述的胶 质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906的菌液和醋糟浸 出液的质量比优选为100：(9～27)：(18～36)，进一步优选为100： (9～18)：(27～36)，更进一步优选为100：9：36；本发明通过进 一步限定菌液、醋糟浸出液和粉煤灰的用量关系，使Ca2+和Si的溶 出比例最佳，为水化反应提供最适反应浓度。
在本发明中，所述循环流化床粉煤灰为循环流化床锅炉发电产生 的固体废弃物，所述循环流化床粉煤灰中优选包括如下质量百分含量 的成分：SiO2≥35％，f-CaO≤4％，SO3≤3％，比表面积330～400 m2/kg，80μm筛余15～20％；进一步优选为：SiO241.5％，f-CaO3％， SO32％，比表面积400m2/kg，80μm筛余15％。
在本发明中，所述胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus) LT1906菌液中菌浓度优选为106～107个/mL，进一步优选为2×106个 /mL；所述菌液的黏度优选为2～15mPa·s，进一步优选为6mPa·s。在 本发明中，所述菌液优选包括上述技术方案中所述的培养方法得到的 胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906菌液。本发明选择特定的菌液浓度和黏度可保障菌液中荚膜的含量，荚膜中的主要 成分为胞外聚合物，是菌体黏附在矿物表面形成复合体的必要条件， 促进粉煤灰降解，提高活性硅等有效成分的溶出。
在本发明中，所述醋糟浸出液的制备方法优选包括如下步骤：将 水和新鲜醋糟按质量比(800～1000)：1的比例混合，4～10℃条件下 静置24～36h后，过滤除去固体醋糟，得到醋糟浸出液，本发明特定 的浸出比例和条件下可溶出最多的醋酸。在本发明中，所述水和新鲜 醋糟的质量比为(800～1000)：1，进一步优选为1000：1，以便醋 酸充分溶出；在本发明中，所述静置的温度为4～10℃，进一步优选 为8℃；所述静置的时间为24～26h，进一步优选为24h。在本发明中， 得到的醋糟浸出液中总酸含量优选≥6％，进一步优选为8.9％；所述 醋酸的含量≥5％，进一步优选为6.5％。本发明所述的酒糟浸出液可 提高Ca2+的溶出率，提供更多的水化反应物Ca2+，与胶质芽孢杆菌共 同作用，加快C-S-H凝胶的生成，提高早期自胶凝强度；同时，本发 明酒糟浸出液充分利用了酒糟废弃物，实现了酒糟的废物再利用，不 仅降低了生产成本，还可以减少酒糟废弃物对环境的污染。
本发明提供的微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料克服了 CFB粉煤灰作为胶凝材料需水量大、早期强度低等问题，同时充分激 发了其潜在火山灰活性及自胶凝特性，提高CFB粉煤灰在建材领域 的资源化综合利用。
本发明提供了上述技术方案中所述微生物激发循环流化床粉煤 灰胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：将循环流化床粉煤灰、上述 技术方案中所述的胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus) LT1906的菌液和醋糟浸出液混合，得到所述微生物激发循环流化床 粉煤灰胶凝材料。本发明提供的微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材 料的制备方法不仅工艺简单、能耗低，且不产生二次污染，制备得到 的循环流化床粉煤灰胶凝材料改善了CFB粉煤灰作为胶凝材料需水 量大、早期强度低等问题。
本发明提供了上述技术方案中所述的微生物激发循环流化床粉 煤灰胶凝材料或上述技术方案中所述的制备方法得到的微生物激发 循环流化床粉煤灰胶凝材料建材领域在中的应用。在本发明中，所述 建材领域优选为低强度胶凝填充材料。在本发明中，所述低强度胶凝 充填材料优选包括在管道及路基工程回填作业、煤矿采空区回填治理 中的应用。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种胶 质类芽孢杆菌及其培养方法和应用、一种微生物激发循环流化床粉煤 灰胶凝材料及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解 为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料
1、获得胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906 菌液
(1)将胶质类芽孢杆菌单菌落接种至种子培养基进行种子培 养，其中，胶质类芽孢杆菌为本发明所述的胶质类芽孢杆菌(Paeni bacillus mucilaginosus)LT1906，保藏编号为CGMCC No.21337；种 子培养基由以下浓度的组分构成：5g/L蔗糖，0.1g/L K2HPO4，0.1g/ L MgSO4·7H2O，0.002g/L FeCl3，0.2g/L CaCO3和0.2g/L(NH4)2SO4， 种子培养基的pH值为7.2，在30℃条件下震荡培养36h，得到胶质 类芽孢杆菌种子液。
(2)将得到的胶质类芽孢杆菌种子液以10％的接种量转接至发 酵培养基，其中发酵培养基由如下浓度的组分构成：5g/L蔗糖，0.1g /L K2HPO4，0.1g/L MgSO4·7H2O，0.002g/L FeCl3和0.2g/L CaCO3， 发酵培养基的pH值为7.2，在30℃条件下震荡培养36h，至菌体浓 度为2×106个/mL，黏度为6mPa·s，得到胶质类芽孢杆菌(Paenib acillusmucilaginosus)LT1906菌液。
2、将水和新鲜醋糟按质量比1000：1混合均匀，8℃静置24h后， 过滤除去固体醋糟，得到醋糟浸出液，醋糟浸出液的总酸含量为 8.9％，醋酸含量为6.5％。
3、将循环流化床粉煤灰、胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906菌液和醋糟浸出液按质量比100：9：36混合 均匀，其中循环流化床粉煤灰中的SiO2为41.5％，f-CaO为3％，SO3为2％，比表面积为400％m2/kg，80μm筛余为15％。混合后，制备得到微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料。
实施例2
一种微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，制备方法同实施例 1，不同之处在于：循环流化床粉煤灰、胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906菌液和醋糟浸出液的质量比为100：18：27。
实施例3
一种微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，制备方法同实施例 1，不同之处在于：种子培养的时间为48h，发酵培养的时间为24h， 菌体浓度为5*106个/mL，黏度为12mPa·s。
实施例4
一种微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，制备方法同实施例 1，不同之处在于：循环流化床粉煤灰、胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906菌液和醋糟浸出液的质量比为100：9：20。
实施例5
一种微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，制备方法同实施例 1，不同之处在于：水和新鲜醋糟按质量比800：1混合均匀，8℃静 置36h后，过滤除去固体醋糟，得到醋糟浸出液，醋糟浸出液的总酸 含量为8.2％，醋酸含量为5.65％。
对比例1
一种微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，制备方法同实施例 1，不同之处在于：将胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus) LT1906替换为胶质芽孢杆菌AS1.232(购自上海沪峥生物科技有限公 司)。
对比例2
一种微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，制备方法同实施例 1，不同之处在于：仅用胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus) LT1906菌液处理循环流化床粉煤灰，循环流化床粉煤灰和胶质类芽 孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906菌液的质量比为100：9。
对比例3
一种醋糟浸出液循环流化床粉煤灰胶凝材料，制备方法同实施例 1，不同之处在于：仅用醋糟浸出液处理循环流化床粉煤灰，循环流 化床粉煤灰和醋糟浸出液的质量比为100：36。
对比例4
一种微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，制备方法同实施例 1，不同之处在于：将醋糟浸出液替换为体积百分浓度为5％的醋酸水 溶液。
对比例5
一种循环流化床粉煤灰胶凝材料，制备方法同实施例1，不同之 处在于：将胶质类芽孢杆菌LT1906菌液和醋糟浸出液替换成水。
对比例6
一种碱激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，制备方法同实施例1， 不同之处在于：将胶质类芽孢杆菌LT1906菌液和醋糟浸出液替换成 NaOH水溶液，使NaOH的终浓度为2M。
实施例6
将实施例1～5、对比例1～4得到的不同胶凝材料，未经处理的循 环流化床粉煤灰和Ⅰ～Ⅲ级粉煤灰进行水泥胶砂性能对比，考察不同 胶凝材料的需水量、28d活性指数和比表面积，检测结果见表1。
其中，需水量按GB/T2419测定对比胶砂(水泥250g，标准砂 750g，加水量125ml)和试验胶砂(水泥175g，上述实施例和对比例 得到的不同胶凝材料X g或未经处理的循环流化床粉煤灰/Ⅰ～Ⅲ级粉 煤灰75g，标准砂750g)的流动度，以试验胶砂流动度达到 130mm～140mm时的加水量与对比胶砂加水量125mL之比确定粉煤 灰的需水量。对于试验胶砂中上述实施例和对比例得到的不同胶凝材 料的用量计算方法如下，实施例1、3和5中X＝75g*(9+36+100)/100， 实施例2中X＝75g*(18+27+100)/100，实施例4中X＝75g*(9+20+100) /100；对于试验胶砂的加水量，总加水量＝(菌液质量-菌干重-培养基 成分质量)+(醋糟浸出液质量-总酸质量)+需水量试验中实际加水 质量。
活性指数按GB/T17671-1999的试验方法，测定对比胶砂(水泥 450g，标准砂1350g，水225ml)和试验胶砂(水泥315g，上述实施 例和对比例得到的不同胶凝材料X g或未经处理的循环流化床粉煤 灰/Ⅰ～Ⅲ级粉煤灰135g，标准砂1350g，水225ml)28d的抗压强度， 以二者抗压强度之比确定试验胶砂的活性指数。对于试验胶砂中上述 实施例和对比例得到的不同胶凝材料的用量，实施例1、3和5中 X＝135g*(9+36+100)/100，实施例2中X＝135g*(18+27+100)/100， 实施例4中X＝135g*(9+20+100)/100；对于试验胶砂中上述实施例 和对比例得到的不同胶凝材料，活性指数试验中实际加水质量 ＝225ml*1g/mL-(菌液用量-菌干重-培养基成分质量)-(醋糟浸出液 质量-总酸质量)。
表1不同胶凝材料进行水泥胶砂性能检测的结果
Figure BDA0002916176990000111
由表1的结果可知，本发明实施例的胶凝材料，比表面积、需水 量比和28d活性指数与Ⅰ～Ⅲ级粉煤灰相比略有差距，但均显著优于 对比例和未经处理的循环流化床粉煤灰，表现出良好的应用效果，循 环流化床粉煤灰经胶质类芽孢杆菌LT1906按本发明的方法改性后， 颗粒形貌与孔隙结构显著改善，且在一定程度消除了需水量及工作性 的不利影响。
将实施例1～5、对比例1～4得到的不同胶凝材料，未经处理的循 环流化床粉煤灰和Ⅰ～Ⅲ级粉煤灰用于稳定粉砂土，其中200g粉砂 土、145g未经处理的循环流化床粉煤灰/Ⅰ～Ⅲ级粉煤灰或Xg上述实 施例和对比例得到的不同胶凝材料，和10g水混合均匀，装入40*40*40mm模具中振捣成型，标准养护，考察各处理组3d、7d和28d稳定粉砂土强度的情况。对于上述实施例和对比例得到的不同胶 凝材料的用量，实施例1、3和5的X＝145g*(9+36+100)/100，实 施例2的X＝145g*(18+27+100)/100，实施例4的X＝145g*(9+20+100) /100；对于上述实施例和对比例得到的不同胶凝材料，实际加水质量 ＝10g-(菌液质量-菌干重-培养基成分质量)-(醋糟浸出液质量-总酸 质量)。检测结果见表2；实施例1的胶凝材料用于稳定粉砂土不同 龄期水化产物的SEM图见图2。
表2不同处理组稳定粉砂土后强度结果
Figure BDA0002916176990000121
由表2的结果可知，本发明实施例的胶凝材料，早期稳定后的粉 砂土的抗压强度显著增大，随着水化龄期延长，粉砂土抗压强度不断 增加。这是由于一方面菌液溶出的活性硅铝成分逐渐增多，另一方面 菌液作用粉煤灰使比表面积逐渐增大，从而水化反应活性增强，生成 更多水化产物，使结构更加致密。
图2为实施例1的胶凝材料用于稳定粉砂土不同龄期水化产物的 SEM图，其中A为3d龄期，B为7d龄期，C为28d龄期。由图2 的结果可知，3d龄期时，针尖状钙矾石和团絮状C-S-H生成，水化 产物间存在较大空隙；7d龄期时，随着水化反应进行，大量钙矾石 和C-S-H生成，水化产物间连接相对紧密；28d龄期时，针状钙矾石 与团絮状C-S-H胶凝显著增多且连接更加密实，并相互胶结形成三维 网络状结构，表明随着龄期的延长，水化程度和水化产物的结晶程度 越来越高，晶体颗粒明显增大，充填体强度也相应增强。
实施例7
将实施例1、对比例5得到的微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝 材料和未经处理的循环流化床粉煤灰进行XRD扫描(浩元 DX-2700BH多功能衍射仪)，分析不同处理对循环流化床粉煤灰材 料的晶体结构的影响，检测结果见图3。
图3为各处理组的XRD图谱，其中菌液处理后循环流化床粉煤 灰为实施例1得到的微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，水处理 后循环流化床粉煤灰为对比例5得到的循环流化床粉煤灰胶凝材料。 由图3的结果可知，经本发明胶质芽孢杆菌菌液处理后的循环流化床 粉煤灰材料其衍射峰的位置没有发生变化，说明未引起晶相改变；但 是降低了石英(SiO2)和硬石膏(Ⅱ-CaSO4)衍射峰强度，部分衍射 峰出现简并宽化，说明通过本发明的胶质芽孢杆菌改性后破坏了部分 循环流化床粉煤灰中石英和硬石膏晶体有序结构，增加了晶格缺陷， 释放了反应能力，提高了反应活性。
实施例8
考察实施例1、对比例5和对比例6的处理方法对循环流化床粉 煤灰中Si和Al溶出规律的影响，其中Si、Al的检测方法为ICP-MS (安捷伦8900电感耦合等离子体色谱仪)。检测结果见表3和4。
表3各处理组对Si溶出的影响(单位：mg/L)
时间 水 2MNaOH 实施例1
0.5d 32.31 305.43 59.04
1d 56.28 613.23 112.35
2d 59.21 628.55 747.86
3d 61.33 635.18 944.61
由表3可知，循环流化床粉煤灰在实施例1的胶质芽孢杆菌菌液 中的最大Si溶出量大于2M NaOH；在2M NaOH的强碱环境下，Si 在1d时即达到最高溶出量，随后基本保持不变；在实施例1的胶质 芽孢杆菌菌液环境下，Si的溶出量逐渐增加，到3d时达到最大。
表4各处理组对Al溶出的影响(单位：mg/L)
Figure BDA0002916176990000131
Figure BDA0002916176990000141
由表4可知，循环流化床粉煤灰在实施例1的胶质芽孢杆菌菌液 中的Al溶出量稍高与水中溶出量，远低于2MNaOH中溶出量。
综上所述，循环流化床粉煤灰经本发明胶质芽孢杆菌菌液活化 后，颗粒的表面结构和内部晶体结构遭到侵蚀，断键增多，SiO2更易 于溶出，提升了总的溶出量，从而提高反应活性。
由上述实施例的结果可知，本发明提供的胶质类芽孢杆菌 (Paenibacillusmucilaginosus)LT1906用于CFB粉煤灰改性，有效 改善了CFB粉煤灰作为胶凝材料需水量大、早期强度低等问题，且 制备得到的微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料的制备工艺简单、 能耗低，不产生二次污染，提高了CFB粉煤灰在建材领域的资源化 综合利用。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明 一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经 创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906，其特征在于，保藏编号为CGMCC No.21337。
2.权利要求1所述的胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906的培养方法，其特征在于，包括如下步骤：将胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906接种至种子培养基进行种子培养，得到胶质类芽孢杆菌种子液；将得到的胶质类芽孢杆菌种子液接种至发酵培养基，得到胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906菌液；
所述种子培养基包括如下质量浓度的组分：5～10g/L蔗糖，0.1～0.2g/LK2HPO4，0.1～0.2g/LMgSO4·7H2O，0.002～0.005g/L FeCl3，0.2～0.5g/L CaCO3和0.2～0.5g/L(NH4)2SO4，所述种子培养基的pH为7.0～7.5；所述种子培养的温度为30～35℃，所述种子培养的时间为24～48h，所述种子培养的转速为160～200rpm；
所述发酵培养基包括如下质量浓度的组分：5～10g/L蔗糖，0.1～0.2g/L K2HPO4，0.1～0.2g/L MgSO4·7H2O，0.002～0.005g/L FeCl3和0.2～0.5g/L CaCO3，所述发酵培养基的pH为7.0～7.5，所述发酵培养的接种量为5％～10％，温度为30～32℃，所述发酵培养的转速为160～200rpm，时间为24～60h。
3.权利要求1所述的胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906在激发循环流化床粉煤灰中的应用。
4.一种微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，其特征在于，包括如下组分的原料：循环流化床粉煤灰、权利要求1所述的胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906的菌液和醋糟浸出液。
5.根据权利要求4所述的微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，其特征在于，所述循环流化床粉煤灰、权利要求1所述的胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906的菌液和醋糟浸出液的质量比为100：(9～27)：(18～36)。
6.根据权利要求4所述的微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，其特征在于，所述循环流化床粉煤灰为循环流化床锅炉燃煤产生的固体废弃物，所述循环流化床粉煤灰包括如下质量百分含量的组分：SiO2≥35％，f-CaO≤4％，SO3≤3％，比表面积为330～400m2/kg，80μm筛余为15％～20％。
7.根据权利要求4所述的微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，其特征在于，所述胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906菌液中菌浓度为106～107个/mL，菌液的黏度为2～15mPa·s。
8.根据权利要求4所述的微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料，其特征在于，所述醋糟浸出液的制备方法包括如下步骤：将水和新鲜醋糟按质量比(800～1000)：1的比例混合，4～10℃条件下静置24～36h后，过滤除去固体醋糟，得到醋糟浸出液。
9.权利要求4～8任一项所述微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将循环流化床粉煤灰、权利要求1所述的胶质类芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)LT1906的菌液和醋糟浸出液混合，得到所述微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料。
10.权利要求4～8任一项所述的微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料或权利要求9所述的制备方法得到的微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料在建材领域中的应用。
CN202110101660.9A 2021-01-26 2021-01-26 一种胶质类芽孢杆菌、微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料及方法和应用 Active CN112877234B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110101660.9A CN112877234B (zh) 2021-01-26 2021-01-26 一种胶质类芽孢杆菌、微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料及方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110101660.9A CN112877234B (zh) 2021-01-26 2021-01-26 一种胶质类芽孢杆菌、微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料及方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112877234A CN112877234A (zh) 2021-06-01
CN112877234B true CN112877234B (zh) 2021-10-15

Family

ID=76051847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110101660.9A Active CN112877234B (zh) 2021-01-26 2021-01-26 一种胶质类芽孢杆菌、微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料及方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112877234B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114835465A (zh) * 2022-04-07 2022-08-02 太原理工大学 一种利用循环流化床粉煤灰改善生物水泥胶结砂土的方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2626543C2 (ru) * 2015-11-09 2017-07-28 Общество с ограниченной ответственностью "Промышленные Инновации" Штамм бактерий Paenibacillus mucilaginosus, способ стимуляции роста и защиты растений от болезней и применение штамма бактерий Paenibacillus mucilaginosus в качестве удобрения и агента биологического контроля (противопатогенного средства) в профилактике и/или лечении заболевания растений
CN107129243A (zh) * 2017-04-25 2017-09-05 东南大学 一种基于微生物加速矿化制备赤泥建材制品的方法
CN108358572A (zh) * 2018-04-28 2018-08-03 武汉科技大学 一种碱激发增强型硫铝酸盐水泥基材料的制备方法
CN108892428A (zh) * 2018-08-20 2018-11-27 长安大学 细菌用于粉煤灰固化的应用
CN110734350A (zh) * 2019-11-13 2020-01-31 徐州意创化工科技有限公司 一种用于纯cfb脱硫灰土壤化的活化剂及其应用
CN111548034B (zh) * 2020-06-19 2022-01-11 中山大学 一种利用循环流化床粉煤灰的辅助胶凝材料及其制备方法
CN112174553A (zh) * 2020-10-13 2021-01-05 张延年 一种复合激活低钙粉煤灰水泥及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112877234A (zh) 2021-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110156367B (zh) 由工业固废湿磨制备纳米c-s-h凝胶早强剂的方法
CN110041028A (zh) 一种利用建筑垃圾的再生混凝土及其制备方法
CN107602023B (zh) 一种大掺量粉煤灰混凝土及其制备方法
CN113336516A (zh) 一种采用多元固废制备的胶凝材料及其协同调控方法
CN115028416B (zh) 利用工业废渣的低收缩混凝土及其制备方法
CN115093150A (zh) 一种提高磷石膏基胶凝材料凝结硬化性能及抗碳化性能的改性剂
CN112592143B (zh) 一种粘土-矿渣基港口抗震加固矿物注浆材料及制备方法
CN114605121B (zh) 一种钨尾矿蒸压加气混凝土及其制备方法
CN114213095A (zh) 一种碱激发磷石膏自流平砂浆
CN112592145A (zh) 一种早强磷石膏膨胀砂浆的制备方法
CN112877234B (zh) 一种胶质类芽孢杆菌、微生物激发循环流化床粉煤灰胶凝材料及方法和应用
CN115073028A (zh) 一种环保型轻质胶凝材料及其制备方法
Liu et al. The bio-activation of pozzolanic activity of circulating fluidized-bed fly ash by Paenibacilllus mucilaginosus
CN112174553A (zh) 一种复合激活低钙粉煤灰水泥及其制备方法
CN110451876B (zh) 一种建筑垃圾废弃砖为载体的自修复混凝土及其制备方法
CN116835896A (zh) 一种改性氟石膏及其制备方法和应用
Kusbiantoro et al. Strength and microstructural properties of mortar containing soluble silica from sugarcane bagasse ash
CN116283139A (zh) 一种蒸压加气混凝土废料碳化再利用方法
US20230406772A1 (en) Paenibacillus Mucilaginosus, Microorganism-Activated Circulating Fluidized Bed (CFB) Fly Ash-Based Cementitious Material, Preparation Method and Use
CN114702255A (zh) 一种利用低活性酸性矿渣制备的超硫酸盐水泥及其制备方法
CN113185229A (zh) 一种绿色高性能再生混凝土及其制备方法
CN112919846A (zh) 一种尾矿制备混凝土掺合料的方法
CN112225485A (zh) 晶核剂、铜尾矿蒸压加气混凝土制品、制备方法、应用
CN114988729B (zh) 一种提高贝利特硫铝酸盐水泥抗折强度的方法及其应用
Zhang et al. Effect of microbially induced carbonate precipitation (MICP) on the early strength enhancement and micromechanical properties in fly ash blended cement

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Liang Haixia

Inventor after: Tian Baohua

Inventor after: Liu Yunqi

Inventor after: Li Yu

Inventor after: Zhai Limin

Inventor before: Liang Haixia

Inventor before: Tian Baohua

Inventor before: Liu Yunqi

Inventor before: Li Yu

Inventor before: Zhai Limin

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20210601

Assignee: Jiexiu Dehui Energy Co.,Ltd.

Assignor: Taiyuan University of Technology

Contract record no.: X2022140000008

Denomination of invention: A kind of colloidal bacillus, microbial activated circulating fluidized bed fly ash cementitious material and its method and Application

Granted publication date: 20211015

License type: Common License

Record date: 20220714