專利名稱：可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型人造骨料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)保型材料領(lǐng)域，具體涉及一種可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型人造骨料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)、汽車行駛、建筑裝飾裝修等過(guò)程中排放的氣體污染物引起的空氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。氣體污染物主要成分包括CO (—氧化碳)、N0X (氮氧化物，特別是NO和N02)、S0x(SO2 二氧化硫，SO1 一氧化硫)、HS (硫化氫)、未充分燃燒的HC (碳?xì)浠衔?、顆粒物PM等。污染氣體會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)、酸雨和城市光化學(xué)煙霧，并在土壤中形成有害物質(zhì)的沉積。多數(shù)氣體污染物有毒性，并有致癌、致畸、致突變等作用，此外，氣體污染物還具有一定的生物積累性。人類長(zhǎng)期直接接觸氣體污染物或間接接觸其生物累積產(chǎn)物，一方面可能導(dǎo)致急性中毒反應(yīng)，另一方面，也會(huì)直接刺激人體呼吸道，降低呼吸系統(tǒng)的免疫力，致使包括呼吸系統(tǒng)在內(nèi)的各部位腫瘤發(fā)病率升高。為應(yīng)對(duì)氣體污染物造成的問(wèn)題，減小其危害，各國(guó)紛紛建立各種排放法規(guī)、排放標(biāo)準(zhǔn)，投入大量的資金和人力開(kāi)展針對(duì)減排、控排方法的研究。這些措施在減少氣體污染物總體排放量方面獲得了一定的成效。但由于氣體污染物(尤其是汽車尾氣)的排放主要集中在人口稠密地區(qū)，因此減少排放的措施并不能使氣體污染物在大中型城市或人口聚集區(qū)的富集問(wèn)題得到根本改觀。在這種情況下，具有分解氣體污染物功能的材料的應(yīng)用越來(lái)越受到研究者的重視。以TiO2 (二氧化鈦)和Bi2O3 (氧化鉍)為代表的一類金屬氧化物光催化劑，在自然光(紫外線)激發(fā)下，即可 作為催化劑將氣體污染物的主要有害物質(zhì)(CO、NOx, SO2, HC等)分解凈化成無(wú)毒、無(wú)害、中性的硝酸、碳酸或硫酸化合物。這類金屬氧化物光催化劑自身具備的安全、耐光化學(xué)腐蝕、無(wú)二次污染、無(wú)需附加能源(除太陽(yáng)能外)，不需通過(guò)再次處理即可長(zhǎng)期保持較高的污染物凈化能力等優(yōu)點(diǎn)。相關(guān)領(lǐng)域研究者對(duì)光催化劑在建筑和道路工程建設(shè)中的應(yīng)用已進(jìn)行了一些嘗試，大致可分為以下兩類:
1.將光催化材料與路面漆、有機(jī)溶劑或特定負(fù)載體混合，制成可分解氣體污染物的涂料，噴涂在道路設(shè)施表面，使其發(fā)揮降解氣體污染物的效果。中國(guó)專利CN200910185024.8公開(kāi)的一種膠粉負(fù)載型路面汽車尾氣污染物降解復(fù)合材料的制備方法；中國(guó)專利CN201110105933.3公開(kāi)的一種利用納米TiO2分解汽車尾氣污染物的方法；中國(guó)專利CN200610063548.6，公開(kāi)的一種摻加了 TiO2并能吸收分解汽車尾氣的路面涂層及其制備方法；中國(guó)專利CN200710144762.9公開(kāi)的一種添加納米TiO2的道面噴涂料的方法都屬于這類技術(shù)。這類噴涂類技術(shù)或產(chǎn)品，涂敷厚度小，抗磨耗性差，存在耐久性不足等問(wèn)題。在交通荷載和環(huán)境氣候的共同作用下，具備光催化性的氣體污染物涂敷層將迅速磨耗，致使光催化劑大量流失，其氣體污染物的降解性能將會(huì)在短期內(nèi)大幅下降甚至消失。
2.將光催化劑直接混合在膠結(jié)料中，如混合在作為膠結(jié)料的浙青、水泥或樹(shù)脂等基質(zhì)中，依靠膠結(jié)材料外露的表面實(shí)現(xiàn)吸附和降解氣體污染物的作用。中國(guó)發(fā)明專利CN03131764.2給出的一種具有簡(jiǎn)潔汽車尾氣功能的浙青及其制備工藝即屬于這類技術(shù)。該發(fā)明涉及的處理機(jī)動(dòng)車輛尾氣的機(jī)動(dòng)車尾氣降解浙青，包括納米TiO2粉和浙青，其中TiO2含量為浙青質(zhì)量的5-15%。制備方法為，將占浙青質(zhì)量的5%-15%的納米TiO2粉摻入150-180°C浙青中并以不低于4000轉(zhuǎn)/分的速度攪拌至分散均勻。這類方法使得光催化劑粉體幾乎完全被分散和包裹于膠結(jié)料基質(zhì)內(nèi)部，光催化劑很難與氣體污染物充分接觸，導(dǎo)致光催化劑的降解效率較低。同時(shí)，類似于噴涂類產(chǎn)品，隨著道路結(jié)構(gòu)表面的磨耗，骨料大量外露，光催化劑與污染氣體和激發(fā)能量(陽(yáng)光)的接觸面將進(jìn)一步減小，會(huì)嚴(yán)重阻礙光催化反應(yīng)，降低氣體污染物的降解率。此外，現(xiàn)有技術(shù)中多單獨(dú)采用未經(jīng)改性的TiO2等光催化劑，還存在以下不足:催化劑只能利用占太陽(yáng)頻譜范圍4 %的紫外光部分，光譜響應(yīng)范圍窄，對(duì)太陽(yáng)能的有效利用率低JiO2等的固定化條件苛刻，難以在既保持高催化活性又滿足特定材料理化性能要求的前提下在不同材料表面均勻、牢固地負(fù)載。為提高光催化劑性能，有研究指出，在光催化劑中適量摻入稀土元素，經(jīng)混合及高溫焙燒過(guò)程，可實(shí)現(xiàn)對(duì)TiO2的改性，在有效擴(kuò)展TiO2等光催化劑的光譜響應(yīng)范圍的同時(shí)，提高對(duì)目標(biāo)降解物的吸附能力，增強(qiáng)降解活性。稀土的摻入也可同時(shí)大幅提高TiO2等光催化劑在高溫加工過(guò)程中的穩(wěn)定性，保 持其高催化活性，降低固定化的難度。然而，利用摻入稀土材料進(jìn)行光催化材料改性需經(jīng)過(guò)高溫焙燒和長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)，因此單獨(dú)制備改性TiO2, Bi2O3等光催化劑能耗大，經(jīng)濟(jì)成本過(guò)高，不易推廣。除以上技術(shù)外，目前為止還沒(méi)有與氣體污染物降解相關(guān)的道路、建筑骨料產(chǎn)品和制備技術(shù)。制備含有光催化劑成分的人工骨料，可廣泛應(yīng)用于道路、建筑、裝飾工程領(lǐng)域，達(dá)到降解氣體污染物的目的。人工制備能夠降解氣體污染物的骨料具備多項(xiàng)優(yōu)勢(shì):首先，人工骨料強(qiáng)度大，其包覆表面抗磨耗性能好，使用過(guò)程中的磨耗低，光催化劑流失量小。其次，人工骨料表面包覆厚度充足且可控，足以使其滿足全壽命周期的磨耗量，當(dāng)光催化劑均勻分布于人工骨料包覆層時(shí)，即使骨料在結(jié)構(gòu)使用周期內(nèi)發(fā)生一定磨耗，也不會(huì)產(chǎn)生光催化劑有效劑量下降的問(wèn)題，可有效避免因路面磨耗造成降解能力下降的問(wèn)題。同時(shí)，人工骨料較大的表面積也可保障目標(biāo)反應(yīng)物與催化劑充分接觸。在人工骨料中加入適當(dāng)?shù)纳希€可制備出彩色人工骨料，既可豐富裝飾裝修工程原材料的備選色彩，又可應(yīng)用于“環(huán)境友好型，交通友好型”道路工程的實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)缺陷及技術(shù)空白而作出的，本發(fā)明提出可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型人造骨料及其制備方法。本發(fā)明提出的可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型人造骨料，該骨料由作為核心的基礎(chǔ)材料、作為包覆層的光催化性集料包覆漿和有機(jī)分散劑組成，其中:基礎(chǔ)材料和光催化性集料包覆漿按重量百分比計(jì):基礎(chǔ)材料占8(Γ97%，光催化性包覆漿占3°/Γ20%，兩者總重量滿足100% ;有機(jī)分散劑采用外摻方式，其重量為光催化性集料包覆漿的0.19Γ0.3% ；所述基礎(chǔ)材料為礦物顆粒、冶金礦渣、廢棄混凝土或再生混凝土等中任一種；光催化性集料包覆漿由微晶玻璃粉主劑、助齊 、粘結(jié)齊 、光催化劑、功能性添加劑和水組成，以重量百分比計(jì):微晶玻璃粉主劑10 35%，助劑0 8%，粘結(jié)劑10 40%，光催化劑10 30%，功能性添加劑(Γ28%，其余為水，其總重量滿足100% ;所述的有機(jī)分散劑為環(huán)氧乙烷與高級(jí)脂肪醇的縮合物。本發(fā)明中，基礎(chǔ)材料可以選取礦物顆粒(石英，玄武巖或輝綠巖等中一種)、冶金礦渣(鋼渣，爐渣或銅渣等中一種)、廢棄混凝土 (建筑物廢棄混凝土和道路廢棄混凝土等)或再生混凝土塊(經(jīng)破碎，篩分等簡(jiǎn)單加工的廢棄混凝土)等。這些無(wú)機(jī)礦物或礦渣，先后經(jīng)顎式破碎機(jī)和圓錐式破碎機(jī)進(jìn)行破碎。得到的破碎后顆粒的外形以三方或四方棱錐為主，占80%以上。上述破碎后顆粒經(jīng)篩分、洗滌和烘干，制備成單一粒徑或具有一定粒徑級(jí)配的顆粒。本發(fā)明中，微晶玻璃粉主劑由氧化鋯、純堿、長(zhǎng)石、石灰石、氧化鋅和石英組成，重量百分比計(jì)為:
氧化錯(cuò)0 10%,
純堿10 30%，
長(zhǎng)石10 25%,
石灰石2 21%,
氧化鋅3 12%，
其余為石英，其總重量滿足100%。本發(fā)明中，加入 助劑是為了達(dá)到助溶目的。助劑為硼酸，或可在硼酸中加入占硼酸重量0.5°/Γ5%的硝酸鉀，增加其助溶的能力。本發(fā)明中，所述粘結(jié)劑為無(wú)機(jī)粘結(jié)劑。無(wú)機(jī)粘結(jié)劑選用硅溶膠、硅酸鈉、多聚磷酸鈉、磷酸氫二鋁一種或兩種及兩種以上混合物。本發(fā)明中，所述光催化劑采用納米TiO2, Bi2O3等金屬氧化物中的一種或兩種及兩種以上的混合物。本發(fā)明可根據(jù)道路、建筑、裝修工程的實(shí)用或美觀需要，選擇性摻加功能性添加齊 。功能性添加劑包括穩(wěn)定-改性類添加劑(包括稀土、高嶺土及稀土 -高嶺土混合物)，不同顏色的無(wú)機(jī)色料及熒光劑等。不同的功能性添加劑可同時(shí)摻加。本發(fā)明中，所述穩(wěn)定-改性類添加劑:單獨(dú)摻加稀土,可采用包含Gd、Nd、La、Pr、Er、Ce、Sm等多種稀土元素氧化物的原始稀土混合物，也可采用經(jīng)加工，單一元素含量較高的稀土原料，稀土原料用量為光催化性集料包覆漿重量的廣10%。當(dāng)單獨(dú)摻加高嶺土，高嶺土用量為光催化性集料包覆漿重量的2 10%。當(dāng)摻加任意配比的稀土 -高嶺土混合物，其用量為光催化性集料包覆漿重量的2 18%。本發(fā)明中，所述不同顏色的無(wú)機(jī)色料，包括簡(jiǎn)單金屬氧化物色料、鈣鈦礦型色料或尖晶石型色料，用于制備彩色氣體污染物降解骨料，用量為:光催化性集料包覆漿重量的3 25%。所述熒光劑用于制備熒光氣體污染物降解骨料，其用量為:光催化性集料包覆漿重量的0.3 3%。本發(fā)明提出的可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型高性能人造骨料的制備方法，具體步驟如下:
(I)將基礎(chǔ)材料經(jīng)破碎機(jī)進(jìn)行破碎，得到外形以三方或四方棱錐顆粒占80%以上的破碎顆粒，再經(jīng)篩分、洗漆和烘干，制備成0mnT5_粒徑的基礎(chǔ)材料顆粒；
(2)按比例稱取制備光催化性集料包覆漿所用原料，倒入球磨機(jī)進(jìn)行混合球磨至色漿細(xì)度達(dá)5um以下，得到光催化性集料包覆漿；
(3)包裹表面層工藝
在步驟(2)得到的光催化性集料包覆漿中加入有機(jī)分散劑，該有機(jī)分散劑為環(huán)氧乙烷與高級(jí)脂肪醇的縮合物，有機(jī)分散劑的加入量為光催化性集料包覆漿重量的0.19Γ0.3%。力口入有機(jī)分散劑后進(jìn)行充分的攪拌，靜置備用；
按每IOOOg烘干的步驟(I)得到的干凈破碎顆粒，與3(T200g含有機(jī)分散劑的人工光催化性集料包覆漿進(jìn)行混和，完全包裹后，通入熱空氣，烘干被包裹的顆粒，熱風(fēng)溫度為8(T200°C，直至人工骨料顆粒的含水率小于0.3%為止；
(4)煅燒
將步驟(3)得到的人工骨料顆粒采用回轉(zhuǎn)窯設(shè)備進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為400-1200°C，保證保溫時(shí)間0.5-6h，制得氣體污染物降解骨料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，工業(yè)制造、汽車行駛、建筑裝修等生產(chǎn)生活行為中排放的氣體污染物所引起的空氣污染日益嚴(yán)重。為應(yīng)對(duì)氣體污染物造成的問(wèn)題，減小其危害，本發(fā)明提出了一種氣體污染物降解骨料的制備技術(shù)。該骨料由基礎(chǔ)材料和光催化性集料包覆漿組成?；A(chǔ)材料為礦物顆粒、冶金礦渣、廢棄混凝土或再生混凝土等。光催化性集料包覆漿配方中主要成分包括微晶玻璃粉主劑、助劑、粘結(jié)劑、以Ti02，Bi2O3為代表的光催化劑、添加劑和水。添加劑根據(jù)骨料的制備條件及產(chǎn)品使用要求確定，可選擇起穩(wěn)定-改性作用的材料(稀土，聞嶺土及稀土 _聞嶺土混合物)、無(wú)機(jī)色料、突光粉等。本發(fā)明主要應(yīng)用于材料生產(chǎn)領(lǐng)域，其產(chǎn)品——人造骨料可大幅降低氣體污染物的濃度，改善氣體污染物在人口聚集區(qū)，工業(yè)區(qū)或新裝修房屋內(nèi)富集的現(xiàn)象。因此，本發(fā)明涉及的產(chǎn)品可作為原材料廣泛應(yīng)用于人口稠密或氣體污染物富集地區(qū)的道路、建筑、裝飾等設(shè)施的建設(shè)，尤其適用于十字路口交匯處、急轉(zhuǎn)彎處、公交車道、環(huán)形路段、醫(yī)院入口處、工業(yè)廠區(qū)道路、人行道等的鋪面建設(shè)工程以及工業(yè)廠區(qū)廠房立面處理，道路周邊墻面裝飾、新建住房室內(nèi)裝修等建筑裝飾裝修工程。本發(fā)明具體優(yōu)點(diǎn)如下:
(I)本發(fā)明首次提出通過(guò)在人工骨料的制備過(guò)程中，加入TiO2, Bi2O3等光催化劑成分，制成可降解氣體污染物的環(huán)保型骨料的方法，即氣體污染物降解骨料制備技術(shù)。填補(bǔ)了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)空白。(2)本發(fā)明在不增加總能耗的前提下，實(shí)現(xiàn)了光催化劑的氣體污染物降解效率提升:提出根據(jù)人工骨料制備過(guò)程中的煅燒及保溫條件，在骨料生產(chǎn)過(guò)程中適量加入稀土等穩(wěn)定-改性材料，以減少光催化劑在高溫加工條件下由于晶粒形態(tài)變化而導(dǎo)致的催化活性損失，同時(shí)充分利用骨料加工過(guò)程中的能量，實(shí)現(xiàn)光催化劑摻入稀土改性的目的。(3)本發(fā)明涉及的人工骨料在其應(yīng)用的全壽命周期中都具有穩(wěn)定的氣體污染物降解能力。利用本發(fā)明提供的技術(shù)制備的骨料包覆層具有一定的厚度，抗磨耗性能好，光催化劑分布均勻，對(duì)大氣污染物中HC、CO、NOx, SOx等有毒氣體的降解效率可長(zhǎng)期保持在60%以上。
(4)本發(fā)明涉及材料的再生利用。利用本發(fā)明制備的人工骨料，其基礎(chǔ)材料可選用冶金礦渣(鋼渣、爐渣、銅渣等)、廢棄混凝土或再生混凝土塊等建筑廢棄物，實(shí)現(xiàn)對(duì)這類廢棄物的循環(huán)利用。(5)本發(fā)明涉及的產(chǎn)品，可滿足多樣化的工程需求。本發(fā)明提出:在的骨料制備基本物料中，可根據(jù)工程的實(shí)際需要，加入適量的色料或熒光劑，制備出彩色或熒光人工骨料，既可豐富裝飾裝修工程原材料的備選色彩，又可應(yīng)用于“環(huán)境友好型，交通友好型”道路工程的實(shí)施。(6)本發(fā)明具有實(shí)用性強(qiáng)、工藝簡(jiǎn)單、原料易于取得、實(shí)施方法可操作性高、易于應(yīng)用、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。利用本發(fā)明制備的人工骨料力學(xué)性能指標(biāo)優(yōu)良，可循環(huán)回收再造，無(wú)任何毒性及有害物質(zhì)，節(jié)能環(huán)保，使用安全。該骨料可廣泛應(yīng)用于道路、建筑、裝飾工程，在實(shí)現(xiàn)骨料基本使用性能的前提下，達(dá)到降解氣體污染物、改善環(huán)境、提高生活質(zhì)量目的。因此，本發(fā)明提供的技術(shù)具有極高的環(huán)境效益和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。實(shí)施例1
制備顏色為黃色并具有熒光效果的氣體污染物降解骨料 O人工骨料基礎(chǔ)材料及制備
基礎(chǔ)材料選取礦物顆粒(輝綠巖)，先后經(jīng)顎式破碎機(jī)和圓錐式破碎機(jī)進(jìn)行破碎，得到外形以三方或四方棱錐顆粒占80%以上的破碎顆粒，再經(jīng)篩分、洗滌和烘干，制備成0mnT5mm粒徑的基礎(chǔ)材料顆粒。2)光催化性集料包覆漿組分與制備
光催化性集料包覆漿中成分為微晶玻璃粉主劑、助劑、粘結(jié)劑、光催化劑、功能性添加劑和水。微晶玻璃粉主劑，其配方組成以重量百分比計(jì)為:氧化錯(cuò)6%,純堿23%,長(zhǎng)石23%,石灰石15%，氧化鋅6%，石英27%。上述光催化性集料包覆漿配方中助劑為上述光催化性集料包覆衆(zhòng)重量4%的硼酸。上述光催化性集料包覆漿配方中所加入粘結(jié)劑為無(wú)機(jī)粘結(jié)劑。無(wú)機(jī)粘結(jié)劑選用磷
酸氫二招。光催化劑采用納米Ti02。光催化性集料包覆漿選擇性摻加的功能性添加劑包括穩(wěn)定-改性類添加劑(稀土 -高嶺土混合物)、無(wú)機(jī)色料和熒光劑。穩(wěn)定-改性類添加劑，采用包含Gd、Nd、La、Pr、Er、Ce、Sm等多種稀土元素氧化物的原始稀土與高嶺土的混合物，其質(zhì)量百分比為稀土 40%，高嶺土 60%。稀土 -高嶺土混合物用量為催化性集料包覆漿重量的12.5%。黃色無(wú)機(jī)色料，采用鐵黃，用量為:光催化性集料包覆漿重量的5%。熒光劑采用熒光粉，其用量為:光催化性集料包覆漿配方重量的0.5%。 光催化性集料包覆漿中各成分以重量百分比計(jì)算:微晶玻璃粉主劑24%，助劑4%，無(wú)機(jī)粘結(jié)劑20%，光催化劑11%，功能性添加劑18%，水23%。將上述原料按配比稱量后，倒入球磨機(jī)進(jìn)行混合球磨至色漿細(xì)度達(dá)5um以下。
3)包裹表面層工藝
在上述制備好的上述光催化性集料包覆漿中加入有機(jī)分散劑，該有機(jī)分散劑為環(huán)氧乙烷與高級(jí)脂肪醇的縮合物，有機(jī)分散劑的加入量為0.2%。加入有機(jī)分散劑后進(jìn)行充分的攪拌，靜置備用。按每IOOOg烘干的破碎顆粒，與IOOg含有機(jī)分散劑的人工光催化性集料包覆漿進(jìn)行混和，完全包裹后，通入熱空氣，烘干被包裹的顆粒，熱風(fēng)溫度為135°C，直至人工骨料顆粒的含水率小于0.3%為止。4)煅燒
將上述烘干的人工骨料顆粒采用回轉(zhuǎn)窯設(shè)備進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為700°C，保證保溫時(shí)間4h，制得顏色為黃色并具有熒光效果的氣體污染物降解骨料。實(shí)施例2
制備顏色為綠色的氣體污染物降解骨料 O人工骨料基礎(chǔ)材料及制備
基礎(chǔ)材料選取礦物顆粒(輝綠巖)，先后經(jīng)顎式破碎機(jī)和圓錐式破碎機(jī)進(jìn)行破碎，得到外形以三方或四方棱錐顆粒 占80%以上的破碎顆粒，再經(jīng)篩分、洗滌和烘干，制備成3mnT5mm粒徑的基礎(chǔ)材料顆粒。2)光催化性集料包覆漿組分與制備
光催化性集料包覆漿中成分為微晶玻璃粉主劑、助劑、粘結(jié)劑、光催化劑、功能性添加劑和水。微晶玻璃粉主劑，其配方組成以重量百分比計(jì)為:氧化錯(cuò)6%,純堿24%,長(zhǎng)石20%,石灰石18%，氧化鋅4%，石英28%。上述光催化性集料包覆漿配方中助劑為上述光催化性集料包覆漿重量3.9%的硼酸。另選擇摻加占集料包覆漿重量0.1%的硝酸鉀。上述光催化性集料包覆漿配方中所加入粘結(jié)劑為無(wú)機(jī)粘結(jié)劑。無(wú)機(jī)粘結(jié)劑選用多聚憐酸納。光催化劑采用納米TiO2, Bi2O3混合物，納米TiO2,納米Bi2O3比例為6:4。光催化性集料包覆漿選擇性摻加的功能性添加劑包括穩(wěn)定-改性類添加劑(稀土 -高嶺土混合物)和無(wú)機(jī)色料。穩(wěn)定-改性類添加劑，采用包含Gd、Nd、La、Pr、Er、Ce、Sm等多種稀土元素氧化物的原始稀土。稀土用量為催化性集料包覆漿重量的8%。綠色無(wú)機(jī)色料，采用鉻綠，用量為:光催化性集料包覆漿重量的8%。光催化性集料包覆漿中各成分以重量百分比計(jì)算:微晶玻璃粉主劑27%，助劑4%，無(wú)機(jī)粘結(jié)劑23%，光催化劑10%，功能性添加劑16%，水20%。將上述原料按配比稱量后，倒入球磨機(jī)進(jìn)行混合球磨至色漿細(xì)度達(dá)5um以下。3)包裹表面色層工藝
在上述制備好的上述光催化性集料包覆漿中加入有機(jī)分散劑，該有機(jī)分散劑為環(huán)氧乙烷與高級(jí)脂肪醇的縮合物，有機(jī)分散劑的加入量為0.2%。加入有機(jī)分散劑后進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，靜直備用。按每IOOOg烘干的破碎顆粒，與80g含有機(jī)分散劑的人工光催化性集料包覆漿進(jìn)行混和，完全包裹后，通入熱空氣，烘干被包裹的顆粒，熱風(fēng)溫度為135°C，直至人工骨料顆粒的含水率小于0.3%為止。
4)煅燒
將上述烘干的人工骨料顆粒采用回轉(zhuǎn)窯設(shè)備進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為500°C，保證保溫時(shí)間4.5h，制得顏色為綠色的氣體污染物降解骨料。將實(shí)施例1、2所制得的產(chǎn)品測(cè)定其硬度、吸水率、壓碎值、耐酸度、耐堿度、耐化學(xué)腐蝕、耐水性和分解率等，其結(jié)果如下表:
表骨料的技術(shù)性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型人造骨料，其特征在于該骨料由作為核心的基礎(chǔ)材料、作為包覆層的光催化性集料包覆漿和有機(jī)分散劑組成，其中:基礎(chǔ)材料和光催化性集料包覆漿按重量百分比計(jì):基礎(chǔ)材料占8(Γ97%，光催化性包覆漿占3°/Γ20%，兩者總重量滿足100% ;有機(jī)分散劑采用外摻方式，其重量為光催化性集料包覆漿的0.19Γ0.3% ；所述基礎(chǔ)材料為礦物顆粒、冶金礦渣、廢棄混凝土或再生混凝土等中任一種；光催化性集料包覆漿由微晶玻璃粉主劑、助劑、粘結(jié)劑、光催化劑、功能性添加劑和水組成，以重量百分比計(jì):微晶玻璃粉主劑10 35%，助劑0 8%，粘結(jié)劑10 40%，光催化劑10 30%，功能性添加劑(Γ28%，其余為水，其總重量滿足100% ;所述的有機(jī)分散劑為環(huán)氧乙烷與高級(jí)脂肪醇的縮合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型人造骨料，其特征在于所述礦物顆粒為石英，玄武巖或輝綠巖中一種，所述冶金礦渣為鋼渣，爐渣或銅渣中一種，所述廢棄混凝土為建筑物廢棄混凝土或道路廢棄混凝土，所述再生混凝土塊為經(jīng)破碎，篩分加工的廢棄混凝土 ；所述礦物顆粒、冶金礦渣、廢棄混凝土和再生混凝土塊先后經(jīng)顎式破碎機(jī)和圓錐式破碎機(jī)進(jìn)行破碎；得到的破碎后顆粒的外形以三方或四方棱錐為主，占80%以上；破碎后顆粒經(jīng)篩分、洗滌和烘干，制備成單一粒徑或具有一定粒徑級(jí)配的顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型人造骨料，其特征在于微晶玻璃粉主劑由氧化鋯、純堿、長(zhǎng)石、石灰石、氧化鋅和石英組成，其重量百分比計(jì)為: 氧化錯(cuò)0 10%, 純堿10 30%， 長(zhǎng)石10 25%, 石灰石2 21%, 氧化鋅3 12%， 其余為石英，其總重量滿足100%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型人造骨料，其特征在于所述助劑為硼酸，或在硼酸中加入占硼酸重量0.59Γ5%的硝酸鉀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型人造骨料，其特征在于所述粘結(jié)劑為無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，無(wú)機(jī)粘結(jié)劑選用硅溶膠、硅酸鈉、多聚磷酸鈉或磷酸氫二鋁一種或兩種及兩種以上混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型人造骨料，其特征在于所述光催化劑采用納米TiO2或Bi2O3金屬氧化物中的一種或兩種及兩種以上的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型人造骨料，其特征在于所述環(huán)保型人造骨料材料中摻加功能性添加劑，功能性添加劑包括穩(wěn)定-改性類添加齊U，不同顏色的無(wú)機(jī)色料及熒光劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型人造骨料，其特征在于所述穩(wěn)定-改性類添加劑:單獨(dú)摻加稀土，采用包含Gd、Nd、La、Pr、Er、Ce或Sm的稀土元素氧化物的原始稀土混合物，或采用經(jīng)加工，單一元素含量較高的稀土原料，稀土原料用量為光催化性集料包覆漿重量的廣10% ;當(dāng)單獨(dú)摻加高嶺土，高嶺土用量為光催化性集料包覆漿重量的2 10% ;當(dāng)摻加任意配比的稀土 -高嶺土混合物，其用量為光催化性集料包覆漿重量的2 18%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型人造骨料，其特征在于所述不同顏色的無(wú)機(jī)色料，包括簡(jiǎn)單金屬氧化物色料、鈣鈦礦型色料或尖晶石型色料，用于制備彩色氣體污染物降解骨料，用量為:光催化性集料包覆漿重量的3 25% ;所述熒光劑用于制備熒光氣體污染物降解骨料，其用量為:光催化性集料包覆漿重量的0.3 3%。
10.一種如權(quán)利要求1所述的可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型高性能人造骨料的制備方法，其特征在于具體步驟如下: (1)將基礎(chǔ)材料經(jīng)破碎機(jī)進(jìn)行破碎，得到外形以三方或四方棱錐顆粒占80%以上的破碎顆粒，再經(jīng)篩分、洗漆和烘干，制備成0mnT5mm粒徑的基礎(chǔ)材料顆粒； (2)按比例稱取制備光催化性集料包覆漿所用原料，倒入球磨機(jī)進(jìn)行混合球磨至色漿細(xì)度達(dá)5um以下，得到光催化性集料包覆漿； (3)包裹表面層工藝 在步驟(2)得到的光催化性集料包覆漿中加入有機(jī)分散劑，該有機(jī)分散劑為環(huán)氧乙烷與高級(jí)脂肪醇的縮合物，有機(jī)分散劑的加入量為光催化性集料包覆漿重量的0.19Γ0.3% ；加入有機(jī)分散劑后進(jìn)行充分的攪拌，靜置備用；按每IOOOg烘干的步驟(I)得到的干凈破碎顆粒，與3(T200g含有機(jī)分散劑的人工光催化性集料包覆漿進(jìn)行混和，完全包裹后，通入熱空氣，烘干被包裹的顆粒，熱風(fēng)溫度為8(T200°C，直至人工骨料顆粒的含水率小于0.3%為止； (4)煅燒 將步驟(3)得到的人工骨料顆粒采用回轉(zhuǎn)窯設(shè)備進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為400-1200°C，保溫時(shí)間0.5-6h， 制得氣體污染物降解骨料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可通過(guò)光催化降解氣體污染物的環(huán)保型人造骨料及其制備方法。該氣體污染物降解骨料由基礎(chǔ)材料核心和光催化性集料包覆層組成。其生產(chǎn)配方包括基礎(chǔ)材料、光催化性集料包覆漿和有機(jī)分散劑等組分，關(guān)鍵成分包括光催化劑、功能性添加劑(穩(wěn)定、改性、裝飾類添加劑)等。制備過(guò)程如下1)基礎(chǔ)材料顆粒制備；2)光催化性集料包覆漿制備；3)基礎(chǔ)材料顆粒的表面包裹；4)煅燒和保溫。本發(fā)明實(shí)用性強(qiáng)、節(jié)能環(huán)保、實(shí)施方法可操作性高。產(chǎn)品力學(xué)性能好、安全無(wú)毒、耐腐蝕、無(wú)二次污染、在自然光激發(fā)下，可將氣體污染物主要有害物質(zhì)分解凈化，凈化能力高效持久。可作為原材料廣泛應(yīng)用于氣體污染物富集的道路、建筑、裝飾等設(shè)施的建設(shè)。
文檔編號(hào)C04B14/06GK103214202SQ201310111528
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者葉奮, 吳懷睿, 左鋒, 王素英, 黃運(yùn), 徐驍龍 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)