胶质芽孢杆菌改良煤矸石抗风蚀性能研究

摘要

煤矸石作为煤炭开采过程中产生的主要固体废弃物，其质地疏松，易受风蚀影响，产生大量粉尘，导致严重的环境污染。研究采用胶质芽孢杆菌对煤矸石颗粒进行胶结固化处理，改良煤矸石的抗风蚀能力，降低其对环境以及大气的污染。通过响应面法优化胶质芽孢杆菌产碳酸酐酶的培养条件，确定最优参数为温度31.2℃、培养时间48 h、装液量114.7 mL及接种量14%,酶活性达0.012 26 U。实验结果表明，温度、装液量、培养时间和接种量对酶活性具有显著影响，且温度与装液量、接种量与装液量之间存在显著的交互作用。在4～6级风速的模拟测试下微生物处理组质量损失量明显小于对照组质量损失量，在12 m/s的风速下，胶质芽孢杆菌处理后的煤矸石试样质量损失仅在2.0～7.5 g之间。研究表明，微生物固结层显著增强了煤矸石的抗风蚀性能，具备在实际工程中有效抑制风蚀和扬尘的应用潜力。

关键词

抗风蚀性能 / 微生物处理 / 煤矸石 / 响应面法 / 胶质芽孢杆菌 / 碳酸酐酶

基金资助

国家自然科学基金(52478478); 湖南省交通科技计划项目(202212)