專利名稱：用于吸收汽車尾氣的可再生型瀝青混合料改性劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及道路復合材料及環(huán)境保護交叉領(lǐng)域，尤其涉及使用多孔材料制備用于吸收汽車尾氣的可再 生型浙青混合料改性劑及制備方法。
背景技術(shù)：
經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展極大地推動了國民對汽車需求的熱情。然而，因汽車數(shù)量的劇增，大量尾氣的產(chǎn)生給城市環(huán)境造成了沉重的壓力。在城市生活環(huán)境日益惡化、國民環(huán)保意識日益增強的形勢下，如何有效地處理汽車尾氣已經(jīng)成為環(huán)境保護領(lǐng)域，尤其是道路環(huán)境保護領(lǐng)域刻不容緩的課題之一。已應用或在研究的處理氣體的方法多種多樣，包括微生物吸收轉(zhuǎn)化法、光電催化轉(zhuǎn)化法、熱催化法轉(zhuǎn)化法、物理與化學法等多種方法。微生物吸收轉(zhuǎn)化法環(huán)保、經(jīng)濟，但是微生物生長與生存條件苛刻，多處于無氧、潮濕環(huán)境，且吸收轉(zhuǎn)化效率低；光電催化轉(zhuǎn)化法，催化轉(zhuǎn)化效率低，不經(jīng)濟，更致命的缺陷是在尾氣轉(zhuǎn)化過程中容易產(chǎn)生次級污染氣體，不適合道路這種開放條件；熱催化轉(zhuǎn)化法能耗高，次級污染嚴重，使用溫度條件苛刻，一般在100°C以上的條件下實施，嚴重影響了路面，尤其是浙青混合料路面的結(jié)構(gòu)性、功能性，大幅縮短了其使用壽命。物理法，經(jīng)濟環(huán)保，但是吸收氣體的容量與深度有限，化學法吸收容量大，深度高，但化學試劑卻容易腐蝕結(jié)合料與集料。因而，由于這些方法自身的局限性和道路領(lǐng)域的特殊性，導致它們難以在道路領(lǐng)域應用。因此，本領(lǐng)域迫切希望能有一種可反復再生的、經(jīng)濟環(huán)保、吸收效率高的用于吸收汽車尾氣的浙青混合料改性劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有用于吸收汽車尾氣的道路環(huán)保技術(shù)存在的不足，提供一種用于吸收汽車尾氣的浙青混合料改性劑的制備方法。本發(fā)明的浙青混合料改性劑對汽車尾氣的吸收能力高效，改性劑經(jīng)濟、環(huán)保，且容易再生，可循環(huán)使用，制備該改性劑的操作方法簡單易行。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種用于吸收汽車尾氣的可再生型浙青混合料改性劑，包括下述組分及其重量份混合而成多孔材料80 90份，用于浸潰所述多孔材料的堿性化合物10 20份。進一步優(yōu)選地，所述多孔材料為粉末活性炭、活性炭顆粒、活性炭纖維、炭黑、介孔氧化鋁、活性氧化鋁中的一種或多種；其中所述粉末活性炭與所述活性炭纖維的粒子直徑范圍為0. 01 500 iim，微孔徑范圍為I 300nm，比表面積為500 1600m2/g ;所述活性炭顆粒及所述炭黑的粒子直徑范圍為0. I 20mm，微孔徑范圍為I 500nm，比表面積為400 1200m2/g ;所述介孔氧化鋁與所述活性氧化鋁的粒子直徑范圍為0. I 20mm，微孔徑范圍分別為I. 5 50nm和I lOOOOnm,比表面積為200 900m2/g。
進一步優(yōu)選地，所述堿性化合物為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或兩種。本專利同時還公開了一種可再生型浙青混合料改性劑的制備方法，制備步驟如下(一 )在密閉條件下，將所述堿性化合物和純凈水配制成堿濃度為10 40wt%的溶液；( 二 )將所述多孔材料置于裝有40 60°C去離子水的容器中，用超聲清洗機以25000 100000Hz的頻率清洗所述多孔材料5 IOmin ；(三)將所述多孔材料置于50 100°C的恒溫真空烘箱中干燥5 IOh;(四)將所述多孔材料放入步驟(一)配制的溶液中，浸潰30 60min；(五)將浸潰后的多孔材料放置于50 100°C的恒溫真空烘箱中干燥5 10h，制備得到可再生型浙青混合料改性劑。 本發(fā)明的浙青混合料改性劑對汽車尾氣的吸收能力高效，經(jīng)濟、環(huán)保，易再生，可循環(huán)使用，制備該改性劑的方法簡單易行。與現(xiàn)有道路汽車尾氣處理技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點I)本發(fā)明制備改性劑所用的組分在市場上普遍，且廉價，容易獲取。2)本發(fā)明制備改性劑所使用多孔材料，是一種高比表面積材料，微觀表面張力大，容易捕獲氣體分子，尤其是對汽車尾氣吸收容量大。3)本發(fā)明制備改性劑所用的堿性化合物，容易與尾氣中多種酸性氣體發(fā)生化學反應，使其從空氣中徹底固定下來。4)本發(fā)明制備改性劑的方法、工藝及所使用設備簡單易行，且環(huán)保，無次級污染產(chǎn)生。5)本發(fā)明制備的改性巧妙地結(jié)合和運用了物理吸附與化學反應這兩種原理，一方面，多孔材料作為載體，能夠大量吸附氣體；另一方面，堿性化合物可以直接與酸性氣體發(fā)生化學反應。因此，從氣體動力學角度出發(fā)，相對堿性化合物不易直接從大氣中捕獲酸性氣體分子，富集在多孔材料微觀表面的堿性化合物更容易與酸性氣體接觸并發(fā)生反應。6)本發(fā)明制備的改性劑應用簡單，既可以與浙青、集料一起拌和，又可以在浙青混合料攤鋪后撒在路面，再經(jīng)壓實固定。7)本發(fā)明制備的改性劑在路面應用一定周期后，可以通過路面養(yǎng)護設備回收，經(jīng)過清洗及再活化處理后，可以循環(huán)再應用，尤其對于排水路面，回收和循環(huán)應用效果更好。
具體實施例方式下面將結(jié)合具體實施實例對本發(fā)明進行一步說明。實施例I首先用純凈水配制濃度為30wt%的氫氧化鈉溶液；然后將顆粒直徑為1mm，微觀孔徑范圍為3 150nm，比表面積為700m2/g的活性炭顆粒放置于50°C去離子水中，用超聲清洗機以40000Hz的頻率清洗8min ;再次在75°C恒溫真空烘箱中將其干燥6. 5h ;最后將烘干的活性炭顆粒浸潰在氫氧化鈉溶液中40min ;最后再將吸附了氫氧化鈉的活性炭放置在75°C恒溫真空烘箱中，干燥7h，即制備得到一種可用于作為吸收汽車尾氣的浙青混合料的改性劑。實施例2
首先用純凈水配制濃度為40wt%的氫氧化鈉溶液；然后將顆粒直徑為2mm，微觀孔徑范圍為I lOOOOnm，比表面積為150m2/g的活性氧化鋁顆粒放置于60°C去離子水中，用超聲清洗機以60000Hz的頻率清洗6min ;再次在80°C恒溫真空烘箱中將其干燥5h ;最后將烘干的活性炭顆粒浸潰在氫氧化鈉溶液中50min ;最后再將吸附了氫氧化鈉的活性炭放置在85°C恒溫真空烘箱中，干燥8h，即制備得到一種可用于作為吸收汽車尾氣的浙青混合料的改性劑。實施例3首先用純凈水配制濃度為35wt%的氫氧 化鉀溶液；然后將顆粒直徑為2_，微觀孔徑范圍為I. 5 45nm，比表面積為360m2/g的介孔氧化鋁顆粒放置于65°C去離子水中，用超聲清洗機以80000Hz的頻率清洗9min ;再次在85°C恒溫真空烘箱中將其干燥5h ;最后將烘干的活性炭顆粒浸潰在氫氧化鉀溶液中60min ;最后再將吸附了氫氧化鉀的活性炭放置在85°C恒溫真空烘箱中，干燥6h，即制備得到一種可用于作為吸收汽車尾氣的浙青混合料的改性劑。實施例4首先用純凈水配制濃度為25 〖％的氫氧化鈉溶液；然后將微觀粒子直徑范圍為
0.01 50 ii m,微孔徑范圍為I 150nm，比表面積為800m2/g的活性炭纖維，放置于60°C去離子水中，用超聲清洗機以100000Hz的頻率清洗IOmin ;再次在100°C恒溫真空烘箱中將其干燥5. 5h ;最后將烘干的活性炭顆粒浸潰在氫氧化鈉溶液中60min ;最后再將吸附了氫氧化鈉的活性炭放置在100°C恒溫真空烘箱中，干燥7h，即制備得到一種可用于作為吸收汽車尾氣的浙青混合料的改性劑。實施例5本實施例將以制備馬歇爾車轍試樣的形式，應用本發(fā)明的改性劑，并且用多種酸性氣體模擬汽車尾氣，檢驗使用了本發(fā)明的改性劑的浙青混合料對這些氣體的吸收效果。(I)改性劑制備本發(fā)明可以采用上述四個實施例中任一實施例制得的改性劑進行模擬檢驗，但為了清楚的說明本發(fā)明改性劑的制備過程，在本實施例中采用同樣的制備方法制備改性劑。首先用純凈水配制濃度為35wt%的氫氧化鉀溶液；然后將顆粒直徑為0. 5mm,微觀孔徑范圍為10 300nm，比表面積為650m2/g的活性炭顆粒放置于60°C去離子水中，用超聲清洗機以50000Hz的頻率清洗IOmin ;再次在100°C恒溫真空烘箱中將其干燥5h ;最后將烘干的活性炭顆粒浸潰在氫氧化鉀溶液中50min ;最后再將吸附了氫氧化鉀的活性炭放置在100°C恒溫真空烘箱中，干燥7h即制備得到一種可用于作為吸收汽車尾氣的浙青混合料的改性劑。(2)浙青混合料的制備按照規(guī)范JTGF40-2004熱拌浙青混合料配合比設計方法，在180°C拌合，于150°C輪碾成型，以AC-13為級配類型，進行馬歇爾最佳油石比設計實驗，確定最佳用油量為4.3%。本實施例中浙青混合料的組分及含量見表I表I浙青混合料組成類別名稱含量礦料輝綠巖95.5%
浙青 SBS改性重交道路浙青 4.5%礦料級配見表2表2礦料組成
篩孔尺寸(mm) 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 16.0 合成級配11.5 11.0 13.5 16.2 18.1 24.3 25.3 71.8 96.0 100.0 (3)改性劑的使用在輪碾成型馬歇爾車轍試驗試樣之前，將改性劑以100g/m2的撒布量，均勻撒在浙青混合料表面，然后再輪碾成型，制備得到摻有該改性劑的馬歇爾車轍試驗試樣。(4)對近似汽車尾氣的混合氣體的吸收效果測試在室溫條件下，將應用與未應用了本發(fā)明改性劑的馬歇爾車轍試驗試樣分別放置于兩個體積規(guī)格均為ImX2mX2m的密封方形玻璃容器中，這兩個容器中均含有N0、S02、C0、CO2, NO2五種氣體，兩個方形玻璃容器中氣體的濃度也相同，玻璃容器中各氣體的初始濃度以及試樣放置Ih和2h后的濃度情況見表3。表3玻璃容器中氣體的濃度
氣體及濃度(mol/L)
樣品 NO SO2 CO CO2 NO2 初始濃度 1.000 2.500 1.100 2.800 0.700
0.998 2.497 1.099 2.789 0.699i式$放置 Ih______
LgH生齊 IJ 0.998 2.497 1.099 2.789 0.699
試樣放置2h
性齊 B式 0.478 2.031 0.765 2.161 0.315樣放置Ih______
生齊 IJi式 0.337 1.679 0.493 1.886 0.233
樣放置2h從表3可知,無論未摻入本發(fā)明改性劑的馬歇爾車轍試驗試樣放置于玻璃容器后lh，還是2h，各氣體濃度都只有小幅度的降低，這是由于試樣自身的表面構(gòu)造，吸收了空氣中少量氣體的緣故，但是吸收容量極其有限，Ih與2h后的濃度基本相同，可見未摻入改性劑的試樣易吸收飽和，總體上，各氣體濃度幾乎未發(fā)生變化。而對于放置了摻入了本發(fā)明改性劑的試樣玻璃容器，其中的各氣體濃度在Ih后，顯著降低，并且2h后進一步下降，可見摻入了改性劑的馬歇爾車轍試樣對吸收容量大，吸收能力強。(5)改性劑的再生將在密封玻璃容器中放置了 2h的摻入改性劑的3份馬歇爾車轍試樣分別放入裝有純凈水的超聲清洗機中，以100000Hz的頻率清洗20min，待清洗后，又將其放入ImX 2mX 2m的密封方形玻璃容器中2h，容器中各氣體的濃度與表3中初始濃度相同。試樣放入玻璃容器前、放入2h后、清洗干燥后以及清洗干燥再放入2h后的質(zhì)量見表4。表4馬歇爾車轍試樣的質(zhì)量列表

權(quán)利要求
1.一種用于吸收汽車尾氣的可再生型浙青混合料改性劑，其特征在于包括下述組分及其重量份混合而成多孔材料80 90份，用于浸潰所述多孔材料的堿性化合物10 20份。
2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的可再生型浙青混合料改性劑，其特征在于所述多孔材料為粉末活性炭、活性炭顆粒、活性炭纖維、炭黑、介孔氧化鋁、活性氧化鋁中的一種或多種；其中所述粉末活性炭與所述活性炭纖維的粒子直徑范圍為0. 01 500 y m，微孔徑范圍為I 300nm,比表面積為500 1600m2/g ;所述活性炭顆粒及所述炭黑的粒子直徑范圍為0. I 20mm，微孔徑范圍為I 500nm，比表面積為400 1200m2/g ;所述介孔氧化鋁與所述活性氧化鋁的粒子直徑范圍為0. I 20mm，微孔徑范圍分別為I. 5 50nm和I lOOOOnm，比表面積為200 900m2/g。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的可再生型浙青混合料改性劑，其特征在于所述堿性化合物為氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或兩種。
4.一種如權(quán)利要求I 3任一權(quán)利要求所述的可再生型浙青混合料改性劑的制備方法，其特征在于制備步驟如下 (一)在密閉條件下，將所述堿性化合物和純凈水配制成堿濃度為10 40wt%的溶液； (二)將所述多孔材料置于裝有40 60°C去離子水的容器中，用超聲清洗機以25000 100000Hz的頻率清洗所述多孔材料5 IOmin ； (三)將所述多孔材料置于50 100°C的恒溫真空烘箱中干燥5 IOh; (四)將所述多孔材料放入步驟(一)配制的溶液中，浸潰30 60min； (五)將浸潰后的多孔材料放置于50 100°C的恒溫真空烘箱中干燥5 10h，制備得到可再生型浙青混合料改性劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于吸收汽車尾氣的可再生型瀝青混合料改性劑，包括下述組分及其重量份混合而成多孔材料80～90份，用于浸漬所述多孔材料的堿性化合物10～20份。本專利同時還公開了改性劑的制備方法，制備步驟如下(一)將所述堿性化合物和純凈水配制成堿濃度為10～40wt％的溶液；(二)將所述多孔材料置于裝有40～60℃去離子水的容器中，用超聲清洗機清洗所述多孔材料5～10min；(三)將所述多孔材料置于50～100℃的恒溫真空烘箱中干燥5～10h；(四)將所述多孔材料放入配制的溶液中，浸漬；(五)將浸漬后的多孔材料放置于恒溫真空烘箱中干燥5～10h，制備得到可再生型瀝青混合料改性劑。本發(fā)明的瀝青混合料改性劑對汽車尾氣的吸收能力高效，改性劑經(jīng)濟、環(huán)保，且容易再生，可循環(huán)使用，制備該改性劑的操作方法簡單易行。
文檔編號B01D53/92GK102728328SQ20111043711
公開日2012年10月17日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者李交, 胡睿, 赫振華, 連萍, 鄧國民, 閆國杰, 陳愛民, 馬利志 申請人:上海寰保渣業(yè)處置有限公司, 上海浦東路橋建設股份有限公司, 上海浦東路橋瀝青材料有限公司