تثبیت خاک با استفاده از رسوب باکتریایی کربنات کلسیم
General Material Designation
[پایاننامه]
First Statement of Responsibility
/مهدی ملکی کاکلر
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: مهندسی شیمی
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۳۹۴
PHYSICAL DESCRIPTION
Specific Material Designation and Extent of Item
۱۵۲ ص
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی - الکترونیکی
INTERNAL BIBLIOGRAPHIES/INDEXES NOTE
Text of Note
کتابنامه در آخر پایان نامه
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
دکتری
Discipline of degree
مهندسی شیمی
Date of degree
۱۳۹۴/۱۱/۰۰
Body granting the degree
صنعتی سهند
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
تثبیت خاک با استفاده از رسوب باکتریایی کربنات کلسیم در سال های اخیر، امکان استفاده از فرآیندهای بیولوژیکی به منظور بهبود خواص مکانیکی خاک مورد توجه زیادی واقع شده است .این تحقیق به نقش فن آوری سیمان بیولوژیکی بر پایه رسوب میکروبی کربنات(MICP) ، به منظور برنامههای مقاوم سازی خاک میپردازد .در این فناوری ابتدا اوره توسط آنزیم اورهآز باکتری هیدرولیز و سپس در حضور یون های کلسیم ترسیب کربنات کلسیم اتفاق میافتد .به منظور کاهش هزینه های رسوب میکروبی کربنات، رشد باکتری Sporosarcina pasteurii در غلظتهای مختلف سدیم استات / عصاره مخمر در مقدار اکسیژن شیمیایی مورد نیاز ثابت برای تولید بهینه از آنزیم اوره آز انجام شد .بهینه سازی شرایط کشت با استفاده از روش طرح کامپوزیت مرکزی (CCD) در سه سطح و بر اساس روش سطح پاسخ مورد بررسی قرار گرفت .توافق خوبی بین مقادیر پیش بینی شده فعالیت آنزیمی با نتایج تجربی مشاهده شد) مقدار R۲ برابر با ۰/۹۷۳ هر سه متغیر مستقل انتخاب شده نقش مهمی در بازده فعالیت آنزیمی داشتند .حداکثر فعالیت آنزیمی( شرایط بهینه) نیز در غلظت عصاره مخمر۵- g. L ۱، غلظت NH۴ + برابر۹/۶۹ - g. L ۱و زمان ۶۰ ساعت برابر با۲/۹۸ - mM urea. min ۱به دست آمد .پس از آن، یک روش تزریق جدید با عنوان تزریق بچهای متوالی برای تزریق باکتری ها و محلول سمانتاسیون در فعالیت بهینه اورهآز به دست آمده پیشنهاد شد .پس از چهار بار تزریق باکتری ها و محلول سمانتاسیون، مقاومت فشاری محصور نشده حداکثر تا ۷۹۵ کیلو پاسکال با توزیع یکنواخت CaCO۳ حتی برای ماسه بد دانهبندی شده به دست آمد .رویکرد تجربی ارائه شده برای بهینه سازی فعالیت اوره آز و تولید مقاومت در محیط متخلخل می تواند برای طراحی پروتکل بهسازی در فرآیندهای مهندسی عملی مورد استفاده قرار گیرد .در نهایت، درتحقیق حاضر، اثر فرآیند ترسیب میکروبی کربنات کلسیم (MICP) به عنوان یک روش بیولوژیک سبز و سازگار با محیط زیست جهت کنترل فرسایش بادی و تثبیت شنهای روان مورد مطالعه قرار گرفته است .بدین منظور با استفاده از یک دستگاه تونل باد، فرسایش نمونههای سیمانی شده بیولوژیکی در طیفی از سرعتهای مختلف باد در دامنهی ۱۰ تا ۵۵ کیلومتر بر ساعت در ارتفاع ۱۰ سانتیمتری از کف تونل شبیهسازی گردید .نتایج نشان داد که در تمامی سرعتهای باد تیمار MICP در مقایسه با نمونههای شاهد کاهش معنیداری در مقدار فرسایش خاک ایجاد کرده است .با این حال تاثیر MICP در سرعتهای بالا بسیار چشمگیر بود به طوری که شار تلفات خاک در تیمار شاهد و تیمار MICP در سرعت ۵۵ کیلومتر در ساعت به ترتیب ۲۴۰ در مقابل ۲/۱۳ کیلوگرم بر متر مربع بر ساعت بود .نتایج آزمایش مقاومت فروروی نشان داد که کاربرد MICP تا حدود ۳ برابر سبب افزایش مقاومت فروروی لایهی سطحی نمونهها شده است که نشاندهنده تشکیل لایه مقاوم سطحی بر روی نمونههای سیمانی شده است .بررسی رسوبات کربنات کلسیم با استفاده از آنالیز XRD و SEM نیز نشان داد رسوبات کربنات کلسیم بیشتر به شکل کریستالهای واتریت میباشد که به صورت یک پل ارتباطی سبب اتصال ذرات سست ماسه به یکدیگر شده و مقاومت آنها را در مقابل تنش برشی باد افزایش میدهد