碳酸盐矿化菌研究

论文题目: 碳酸盐矿化菌研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料学

作者: 王瑞兴

导师: 钱春香

关键词: 碳酸盐矿化菌,方解石,酶化,水可溶有机质

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 自然界中某些微生物可以通过其自身的生命活动,与周围环境介质之间不断发生酶化作用,逐渐矿化形成一种胶结物质——方解石。再经过漫长时期的累积,最终可以将自然界中沉积的疏松碎屑物质胶结形成坚硬的岩石。本研究将此类菌种命名为碳酸盐矿化菌。　受此自然现象启发,如果寻找到此类碳酸盐矿化菌,并提供其充分适宜的生存、繁殖和活化反应条件,加速其的酶化作用,快速沉积制备出CaCO3,就可以人为地通过微生物在较短时间内将石质材料胶结起来,应用于重大建筑工程和重要历史建筑物裂缝的修复,再生混凝土的胶结,乃至污水处理中重金属离子的沉淀分离。　本研究根据碳酸盐矿化菌的关键酶化特性,对菌株的选取开展了大量预研工作,最终从国外菌种保藏中心购回菌株A,对其的生理生化特性、个体生长特征、群体生长与繁殖规律、增量繁殖技术及保藏方法开展了较为细致的研究。研究证实菌株A具备碳酸盐矿化菌的关键酶化特性,生长繁殖较快,属嗜温型菌种,环境生长条件以pH=8.0为宜,但是在强碱环境中依然能显示出较强的生命活力。在研究菌株A的生理生化特性与环境影响因素的基础上,本研究利用碳酸盐矿化菌——菌株A生长繁殖过程中产生的酶化作用,适时引入Ca2+,24h内顺利沉积出直径小于10μm的球形CaCO3,经XRD分析证实为方解石晶型。改变若干环境反应条件,如pH、温度、底物、培养基、Ca2+源、Ca2+浓度及掺入时机等,CaCO3结晶形态和颗粒形貌均发生不同程度的改变。此外,本研究还利用人工提取的类似植物酶开展了对比实验,也顺利沉积出结晶较好的菱面体形态方解石,验证了碳酸盐矿化菌所具有的酶化特征乃是沉积矿化出CaCO3的关键。而菌体细胞膜界面处富含阴离子基团的水可溶有机质(SM)是CaCO3沉积矿化出的主要调节者和控制者,不断诱导方解石的生长,控制着CaCO3的晶型和形态。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 本文研究背景和意义

1.1.1 生物矿化及其作用

1.1.2 碳酸盐矿化菌在自然界成岩造丘中的作用

1.1.3 碳酸盐矿化菌在材料领域的应用前景和研究意义

1.2 国内外研究进展

1.3 本文的主要研究内容和意义

第二章 碳酸盐矿化菌的选育研究

2.1 碳酸盐矿化菌的特征与寻找

2.2 碳酸盐矿化菌的生理生化特性研究

2.2.1 菌株A 的酶化特性研究

2.2.2 菌株A 其它生理生化特性研究

2.3 碳酸盐矿化菌的生长与繁殖

2.3.1 碳酸盐矿化菌的活化与培养

2.3.2 碳酸盐矿化菌的生长繁殖

2.3.2.1 碳酸盐矿化菌的个体生长特征

2.3.2.2 碳酸盐矿化菌的群体生长测定

2.3.2.3 碳酸盐矿化菌群体的生长规律（生长曲线）

2.3.3 环境因素对碳酸盐矿化菌生长繁殖的影响

2.3.3.1 温度的影响

2.3.3.2 pH 值的影响

2.3.4 碳酸盐矿化菌的增量繁殖技术研究

2.4 碳酸盐矿化菌的保存与保藏

2.5 本章小结

第三章 碳酸盐矿化菌沉积碳酸钙研究

3.1 微生物沉积碳酸钙实验及其机理分析研究

3.1.1 微生物沉积碳酸钙实验

3.1.2 微生物沉积碳酸钙机理分析

3.2 植物酶沉积碳酸钙研究

3.3 外界条件对微生物沉积碳酸钙的影响研究

3.3.1 pH 值

3.3.2 温度

3.3.3 底物B

3.3.4 Ca~(2+)浓度及掺入时宜

3.3.5 Ca~(2+)源

3.3.6 培养基

3.4 本章小结

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

作者在读期间发表的论文清单

致谢

发布时间: 2007-03-12

参考文献

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• [4].二氧化碳与石灰联用再矿化工艺试验研究[D]. 刘怡.湖南大学2011

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