碳酸酐酶提升活性氧化镁生物碳化技术固土效果的试验研究OA

碳酸酐酶(carbonic anhydrase,简称CA)是一种在自然界除真菌外的其他生物中广泛存在的酶,它不仅无毒、无害、价格低廉且已经大规模工业化生产,在食品和饮料工业领域得到广泛的应用。该酶可以显著提升CO_(2)水合反应生成CO_(3)^(2-)的速率(提升约10^(8)倍)。利用CA对活性氧化镁生物碳化(reactive magnesia cement,简称RMC)技术进行改良,催化促进RMC反应,固定更多的CO_(2)提高其碳化度,从而在土颗粒间生成更多起胶结作用的镁式碳酸盐(hydrated magnesium carbonates,简称HMCs),绿色、低成本、高效的提升RMC作用后土体的强度。研究发现:(1)CA可以高效地促进RMC水化形成的Mg(OH)_(2)碳化,形成更多的水菱镁矿和水碳镁石,所导致强度提升幅度可以达到74.6%。(2)随着养护时间的延长,CA对强度、碳化度的提升作用持续增强,提升幅度分别可以达到42.6%和153.7%。(3)CA催化碳化反应形成水菱镁矿和水碳镁石可以改良土体的孔隙结构,使土中较大的土体团粒内空隙转化为较小的颗粒间孔隙,使土体变得更致密。(4)在RMC碳化过程中,脲酶和CA存在协同矿化作用。CA的加入可以显著改善生物矿化速率和生物体的矿物质转运过程,可以极大地加快生物碳化反应进程,提升生物碳化反应速率和碳化产物生成量。提出的新技术具备广泛实际应用的前景和条件。