دانلود رایگان ترجمه مقاله عوامل موثر بر کارایی کودهای شیمیایی ناشی از رسوبات کربنات کلسیم – ASCE 2012

asce1

دانلود رایگان مقاله انگلیسی عوامل موثر بر كارايی رسوبات كلسيت ميكروبی به همراه ترجمه فارسی

 

عنوان فارسی مقاله: عوامل موثر بر كارايی رسوبات كلسيت ميكروبی
عنوان انگلیسی مقاله: Factors Affecting Efficiency of Microbially Induced Calcite Precipitation
رشته های مرتبط: مهندسی عمران، خاک و پی
فرمت مقالات رایگان مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF میباشند
کیفیت ترجمه کیفیت ترجمه این مقاله عالی میباشد 
توضیحات ترجمه این مقاله به صورت خلاصه انجام شده است.
نشریه ASCE
کد محصول f152

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

دانلود رایگان مقاله انگلیسی

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

دانلود رایگان ترجمه مقاله

خرید ترجمه با فرمت ورد

خرید ترجمه مقاله با فرمت ورد
جستجوی ترجمه مقالات جستجوی ترجمه مقالات مهندسی عمران

 

 

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

تاثير غلظت مايع
اين نتايج براساس نتايج استفاده از ۲۵% و ۵% مول مي باشند . در طول مدت انجام آزمايش نمونه هاي داراي غلظت بالاتر و تزريقات كمتر گونه هاي سخت تري را توليد كرده اند اين مطالب دلالت بر اين دارد كه غلظت مواد ورودي بر الگوي رسوب تاثير مي گذارد . نويسندگان اين مورد را با تصوير برداري SEM از نمونه ها انجام مي دهند. ميكروسكوپي الكترون هم براي دوسري از نمونه ها انجام مي شود سري اول تزريق با غلظت ۵% مول در هر ۱۲ ساعت است و در سري دوم تزريق ۲۵% مول در هر ۶ ساعت است . حجم كلي تزريق ها متغير است شكل هاي ۷ و۸ هم رشد كريستال CaCO3 را در دو سري نشان مي دهد براي اطمينان از واقعي يودن تصاوير چند مرتبه اين كار انجام مي شود . در شكل ۹ ، تصوير نمونه هاي غلظت اموال رسوب ۷۰ كيلو گرم را نشان مي دهند .
عليرغم شباهت آشكار بين نمونه ها به غلظت هاي مختلف ، مشخص است كه پراكندگي ملات در معيار هاي مختلف مي باشد آزمايش مواد با غلظت كم منجر به پركندگي يكنواخت رسوب كلسيت در ملات مي شود كه در شكل ۷ نشان داده شده است . در رسوبات كم ، كريستال در تمام خاك وجود دارد زيرا در سطح اتفاق مي افتد . اين عامل با افزايش رسوب شفاف تر است به طوريكه كريستال هاي بيشتري مشاهده مي شوند .
وقتی که آزمایش با غلظت متوسط انجام می شود (۰٫۵ مول ) ، پراکندگی تصادفی تری مشاهده می شود که در شکل ۸ هم نشان داده شده است. این عدم یکنواختی برای رسوبات کمتر مشهود است . با تراکم کلسیت های بیشتر ، الگوهای رسوب تصادفی تر می شوند. برای رسوبات داده شده ، بعضی از نمونه ها نشان دهنده الگوی واحد هستند ( شکل ۸d) در حالیکه نمونه های دیگر پراکندگی نسبتا کمتری از کریستال CaCo3 را نشان می دهند ( شکل ۸e).

شکل های ۹و۱۰ نشان دهنده تفاوت های به دست آمده بین آزمایش با غلظت ۰٫۲۵ . ۰٫۵ مول در نقاط تماس ذرات دارند. برای آزمایش با غلظت ۰٫۲۵ مول ، (شکل ۹) کریستال های کلسیت ذرات هم اندازه بیشتری دارند و به حوبی پراکنده شده اند. در آزمایشات با غلظت ۰٫۵ مول ، (شکل ۱۰)کریستال ها از نظر مکانی به خوبی گسترده نشده اند و دارای اندازه های مختلف هستند( به طوری که در بعضی از مناطق ، رسوب جمع شده در کریستال های کلسیت منجر به ایجاد کریستال های بزرگتر می شوند) وقتی که بررسی برای غلظت های زیاد انجام می شود ، الگوی رسوب گیری یکنواختی کمتری با توجه به اندازه ذرات دارد که در شکل ۱۱ هم نشان داده شده است. این الگوهای مشاهده شده دلالت بر استفاده از غلظت کمتر مواد شیمیایی در تزریقات زیاد دارد که منجر به همگونی بیشتر ملات می شود.
دو مکانیزم عمدتا برای رسوب گیری در MICP گزارش شده اند. اولین مکانیزم این است که سلول ها به عنوان مناطق خنثی برای رسوب CACO3 عمل می کنند. مکانیزم دوم هم هیدرولیز اوره است که PH اطراف سلول را افزایش داده و شرایط مطلوب برای ایجاد رسوب ایجاد می کند.در این تحقیق ، پراکندگی باکتری تاثیری بر الگوهای رسوب گیری در غلظت های مختلف به کار گرفته شده ندارد.
یک تشریح برای تنوع ذکر شده در پراکندگی رسوب می تواند پراکندگی ملکولهای اوره با توجه به سلول های باکتریایی یاشد. در موارد وجود غلظت بیشتر برای اوره ، افزایش بیشتر در ph برای بعضی سلولهای ملکولی موجود اتفاق می افتد و بنابراین ، یک لایه ضخیم از رسوب شکل می گیرد. در مقابل ، در غلظت های کمتر ، مقادیر کمتری ازط رسوب کلسیت در هر تزریق مشاهده می شود و تعداد بیشتر تزریق می تواند امکان پراکندگی اوره را در سلول های باکتریایی سبب شده و منجر به پراکندگی بهتر رسوب شود.
گاندی و همکارانش در سال ۱۹۹۵ گزارش دادند که خنثی بودن ملکولهای جدید می تواند یک فرایند در رقابت با شکل گیری ذرات با توجه به شرایط خنثی سازی باشد. با در نظر گرفتن این نتایج ، سومانی در سال ۲۰۰۶ گزارش کرد که هر چه غلظت کربنات بیشتر باشد ، میانگین اندازه ذرات در رسوب بزرگتر می شود. در شزایط کم بودن غلظت کربنات ، یون های کربنات ممکن است از طریق خنثی سازی کلسی حاصل شود. چنین نتایجی بیانگر این است که برای اشباع بیشتر حاصل از فعالیت باکتری ، تمایل بیشتری برای رسوب روی کریستال ها مشاهده می شود.این نتیجه در ادامه توسط تحقیق سونیک و جکینز در سال ۱۹۸۰تایید شد زیرا بیان کردند که میزان اشباع لازم برای رسوب در محلول های همگون بیشتر است. این اشباع می تواند نتیجه تولید مواد ارگانیک تولید شده توسط باکتری ها از جمله مواد پلیمری باشد که به عنوان بازدارنده کریستالی عمل می کنند.
مشاهدات انجام شده توسط سوماری و همکارانش در سال ۲۰۰۶ نیز می توانند بیانگر این باشند که رسوبات دارای غلظت زیاد کلسیم می تواند از تراکم کم کربنات ایجاد شود که خود می تواند منجر به رسوی کریستال های کمتر شود. به هر حال ، این مورد می تواند در ابتدا تا زمانی اتفاق بیفتد که میزان کربنات در نتیجه غلظت زیاد اوره افزایش یابد . بنابراین ، افزایش اشباع محلول منجر به تراکم رسوب در کریستال های اولیه و شکل گیری کریستال های بزرگ یا احتمالا ترکیبی از ذرات با اندازه های مختلف می شود که برای داده های ۰٫۵ مول نشان داده شده است ( شکل های ۸ و ۱۰ ). برای غلظت های کمتر اوره-CaCl2 ، میزان اشباع در چنین شرایطی افزایش مییابد که منجر به رسوب همگون مستمر در ذرات خاک می شود
به عبارت دیگر ، بعضی از تحقیقات مثل تحقیق ساندی و سالوپک ساندی در سال ۲۰۰۵ نشان داد که علاوه بر قوانین کلی برای رسوب ، وجود ماکروملکولهای ارگانیک مثل آنزیم ها تاثیر مستقیم بر فرایند رسوب گیری از طریق مایع داردو رشد کریستال و یا حتی ساختار به دست آمده نیز تحت تاثیر قرار می گیرند. به علاوه، استاک فیشر و همکارانش در سال ۱۹۹۹ گزارش کردند که وجود سلول های میکروبی و آنزیم های اوره در اطراف سلول ها تاثیر زیادی بربر میزان تولید آمونیوم و رسوب دارند. ون پاسن در سال ۲۰۰۹ گزارش کرده است که چگونه سرعت واکنش و ترکیب در مراحل مختلف رسوب اتفاق می افتد و بر عرضه یون های کربنات در سطح کریستال تاثیر می گذارد.
این نتایج و مشاهدات مختلف باعث شده اند تا پیش بینی الگوهای رسوب برای غلظت های شیمیایی مختلف کار دشواری گردد. به هر حال ، الگوهای رسوب مشاهده شده در این تحقیق بیان می کنند که استفاده از غلظت های بیشتر نه تنها منجر به ایجاد مواد ضخیم تر کلسیت می شوند بلکه کاهش سریعتر در فعالیت باکتری را به همراه دارند. زیرا اوره در سلول های میکروبی موجودیت زیادی ندارد. یک بحث کامل از این اختلافات در الگوهای رسوب و اندازه کریستال می تواند موضوع تحقیقات آینده باشد.
الگوی رسوب CaCo3 می تواندذ تاثیر قابل توجهی بر کاربردهای ملات خها داشته باشد. این عامل بر میزان تماس بین ذرات خاک ازطریق ایجاد پیوند تاثیر می گذارد و بنابراین مقاومت و سختی موارد را سبب می شود. این عامل همچنین بر شکل/ساختار حفره ها از طریق تراکم کریستال ها تاثیر می گذارد که به نوبه خود بر ویژگیهای منفذ و محلول تاثیر می گذارد. تحقیقات بیشتر برای بررسی تاثیر الگوی رسوب بر تغییرات ویژگی های مهندسی از جمله نفوذ پذیری و مقاومت مورد نیاز است.

بخشی از مقاله انگلیسی:

Effect of Liquid Media Concentration

These findings are based on the test results using 0.25 and 0.5 M liquid media. During the termination of the experiment, samples that were treated with a higher chemical concentration and a smaller number of injections seemed to produce more hardened specimens in which it was harder to dissociate the calcite by acid, and they had a greater tendency to clog. This indicates that the input chemical concentration potentially has an effect on the precipitation pattern. The authors investigated this by conducting SEM imaging on samples that had undergone treatments of different chemical concentrations. Scanning electron microscopy was conducted on two series of samples; the first series was of samples injected with a 0.5 M solution every 12 h, whereas the second series was of samples injected with a 0.25 M solution every 6 h. The total mass injections were varied. Figs. 7 and 8 show the development of CaCO3 crystals in the two series. To ensure that images taken were representative of the entire specimen, for each specimen, more than one sample was taken and several images were taken for each of these samples. In Fig. 9 an image of a sample treated with a 1 M urea-CaCl2 solution is shown at a precipitation value of 70 kg∕m3. Despite the apparent exterior resemblance between samples treated with different chemical concentrations, it was clear from the images that the cementation distributions were different at the microscale. A low-concentration treatment (0.25 M) was found to generally result in a uniform distribution of calcite precipitation at different levels of cementation, as shown in Fig. 7. At low precipitation values [Figs. 7(a) and 7(b)], crystals were distributed all over the sand grains where no areas of concentrated precipitation could be found, because precipitation seemed to take place over the surface of the sand grains rather than accumulating over the crystals. This was even clearer as precipitation increased [Figs. 7(d) and 7(e)], where a larger number of crystals covered the sand grains uniformly and the crystals size did not seem to be any larger as precipitation increased. When an intermediate concentration treatment (0.5 M) was performed, a more random distribution of cementation was observed, as shown in Fig. 8. This nonuniformity was clearer for lower precipitation values [up to 67 kg∕m3, as shown in Figs. 8(a) and 8(b)]. As more calcite accumulated, the precipitation pattern was more random. At a given amount of precipitation, some samples showed a nonuniform pattern [Fig. 8(d)], whereas others showed relatively more even spreading of CaCO3 crystals all over the samples [Fig. 8(e)]. Figs. 9 and 10 highlight the differences obtained between the 0.25 and the 0.5 M treatments at the particle contact points. For the 0.25 M treatment (Fig. 9), the calcite crystals all had a similar size, were very well distributed spatially, and covered the contact area uniformly. For the 0.5 M treatment (Fig. 10), the crystals were not very well distributed spatially and had different sizes (where at some locations precipitation accumulated over the calcite crystals, resulting in larger crystals rather than being uniformly distributed over the surface of the sand grains). When a high-concentration treatment (1 M) was performed, the precipitation pattern was less uniform with larger crystal sizes, as shown in Fig. 11. These observed patterns indicate that—in samples tested in this study—the use of lower chemical concentrations over a larger number of injections resulted in a more homogeneous cementation. Two mechanisms are typically reported for precipitation in MICP (Stocks-Fischer et al. 1999; DeJong et al. 2006; RebataLanda 2007). The first mechanism is that bacterial cells act as nucleation sites for CaCO3 precipitation (Ca2þ is bound to the cell, which is active precipitation). The second mechanism is the urea hydrolysis, which raises the pH around the cells and produces the conditions favoring precipitation. In this study, bacterial distribution was not expected to have an effect on precipitation patterns for different concentrations because bacteria were applied in the same way to all samples. An explanation of the noted variation in precipitation distribution could be the distribution of the urea molecules with respect to the bacterial cells. In the case of higher urea concentrations, a higher and more localized rise in pH takes place around some bacterial cells as more urea molecules are available, and thus a thick layer of precipitation takes place (i. e., the second mechanism is much more dominant than the first). In contrast, in lower concentrations, smaller amounts of calcite precipitate at every injection and the higher number of injections could allow the urea molecules to be distributed over more bacterial cells, resulting in an overall better distribution of precipitation. Gandhi et al. (1995) reported that nucleation of new crystals would compete with the process of crystal growth for the available supersaturation, such that the formation of fine particles depends on circumstances in which nucleation of new particles prevails over the growth of those that exist. Taking this finding into account, Somani et al. (2006) reported that the higher the carbonate concentration is, the larger the average particle size of precipitates becomes. At lower carbonate concentration, on the other hand, the carbonate ions may be consumed mainly by the nucleation of calcite rather than the growth of calcite crystals. Such results suggest that, at higher supersaturation resulting from bacterial activity (i. e., when enough urea for hydrolysis is available), there could be a greater tendency for precipitation over existing crystals (i. e., growth of crystals) rather than nucleation in new sites. This is also further supported by Snoeyink and Jenkins (1980), who stated that the necessary degree of supersaturation for precipitation tends to be larger for homogeneous nucleation (i. e., growth of calcite crystals) than for heterogeneous nucleation (i. e., nucleation over sand grains). Such high supersaturation may also be a result of organics produced by bacteria [such as extracellular polymeric substances (EPS)] acting as crystallization inhibitors (Rodriguez-Navarro et al. 2007). The observations made by Somani et al. (2006) could also defend that at high calcium concentrations precipitation will start at a relatively low carbonate concentration, which could result in smaller crystals precipitating. However, this could be the case only initially until carbonate levels increase as a result of high urea concentration (despite ongoing precipitation). Thus, increasing supersaturation in the solution would result in precipitation accumulating over these initial small crystals and formation of larger crystal sizes, or possibly a mixture of different sizes, as shown in the 0.5 M input cases (Figs. 8 and 10). For a low-input CaCl2-urea concentration (0.25 M), the level of supersaturation would not be expected to increase to such a condition, which results in continuous heterogeneous precipitation over the sand grains. On the other hand, some studies such as Sondi and SalopekSondi (2005) showed that, in addition to general precipitation rules, the presence of organic macromolecules, such as enzymes, directly affect the precipitation process either through nucleation, crystal growth, or even morphology obtained. Furthermore, StocksFischer et al. (1999) reported that the availability of microbial cells and the extracellular urease enzyme produced around these cells have a significant impact on the rate of ammonia production and, consequently, precipitation. Van Paassen (2009) reported how reaction (hydrolysis) and diffusion rates could also have a large impact on crystal properties at different stages of precipitation and should be taken into account when discussing distribution of solutes (urea molecules) with respect to crystals, because they could affect the supply of carbonate ions toward the crystal surface. These different findings and observations may make it difficult to predict a precipitation pattern for different chemical concentrations in the presence of bacteria and organic substances. However, the precipitation patterns observed in this study suggest that the use of higher concentrations not only results in thicker calcite matrices, but possibly also gives a faster decline in the bacterial activity, because the urea becomes less available to the encapsulated microbial cells to hydrolyze. A more detailed discussion of these differences in precipitation pattern and crystal size, along with the quantification of these differences, could be the subject of future study. The CaCO3 precipitation pattern could have a significant impact on applications targeted for biocementation. It will influence the amount of contact between soil grains by forming bridges between these grains, and thus the way in which load is transferred between them and the strength and stiffness of the material (Harkes et al. 2010). It also influences the pore space shape/structure through local accumulation of crystals, which could have an effect in the flow properties of porous media. Further work is needed to examine the effect of precipitation pattern on the change in engineering properties, such as permeability and stiffness/strength.

 

 

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *