一种基于纳米改性陶粒的光催化喷浆涂层的制备方法技术

本发明专利技术提出的是一种基于纳米改性陶粒的光催化喷浆涂层的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）轻质多孔陶粒制备；（2）纳米光催化剂溶胶制备；（3）纳米改性陶粒制备；（4）以纳米改性陶粒为轻骨料制备混凝土喷浆；（5）建筑物表面喷涂；（6）光催化喷浆涂层固化。纳米改性陶粒因其轻质性在喷浆涂层表面聚集粘结，提高了光催化剂的暴露面积、反应活性和固着强度；多孔陶粒的强吸附性有利于将污染物在涂层表面浓缩，增强纳米光催化降解效率，保证污染物去除的高效性、稳定性、持久性和经济性。

Preparation method of photocatalytic shotcrete coating based on nano modified ceramsite

The present invention is a preparation method of a photocatalytic spray coating based on nano modified ceramsite, which includes the following steps: (1) preparation of light porous ceramsite; (2) preparation of nano photocatalyst sol; (3) nano modified ceramsite preparation; (4) preparation of concrete spray with nano modified ceramsite as lightweight aggregate; (5) The surface of the building is sprayed; (6) the photocatalytic spray coating is solidified. The nano modified ceramsite is aggregated on the surface of the spray coating on the basis of its light quality, which improves the exposure area, reactive activity and solid strength of the photocatalyst. The strong adsorption of the porous ceramsite is beneficial to concentrate the pollutants on the coating surface, enhance the nano photocatalytic degradation efficiency, and ensure the efficiency, stability and holding of the removal of the contaminants. Long and economical.

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米改性陶粒的光催化喷浆涂层的制备方法
本专利技术涉及的是一种基于纳米改性陶粒的光催化喷浆涂层的制备方法，属于净污材料制备

技术介绍
光催化氧化技术因具有对污染物降解效率高、反应快速、能耗低、无二次污染、适用范围广等优点已被广泛应用于污染环境治理和修复中；而在水污染修复中，光催化氧化技术的应用因粉末状光催化剂难回收、易被流水冲散等问题而受到限制；为充分发挥纳米光催化剂对水体中污染物的化学消减作用，很多研究者将纳米光催化剂负载于一些载体材料(如活性炭、沸石、玻璃)上或通过直接内掺制成环保砖块后再进行应用；然而，在材料负载或内掺制备过程中，大部分纳米光催化剂极易在载体材料内部封存、难以表面暴露、难以被太阳光诱发反应，大大降低了其对太阳能的利用和光催化净污效率。近年来，人们尝试将纳米光催化剂直接涂覆在载体材料表面，或在支撑载体上制作光催化功能涂层。如专利申请号CN201710253737.8公开了一种以混凝土为基体的可见光催化涂层及其制备方法，将混凝土基底直接浸入纳米光催化分散液中；上述方法制备的光催化涂层在实际应用中极易脱落失活、难以稳定固着、使用寿命很短、光催化净污效率也不稳定；再如专利申请号CN201710108155.0公开了一种可见光响应的光催化透水砖，通过分层制备将纳米光催化剂集中固化在上部水泥光催化层中，但该技术存在制作工序繁琐、过程复杂、制作成本高、难以在实际建筑工程中大范围推广应用等问题；因此，亟需研发一种纳米光催化剂表面暴露面积大、降解效率高、不易流失脱落、实施简单方便、造价低廉、易推广应用的建筑物表面光催化功能涂层制备技术。
技术实现思路
本专利技术涉及的是一种基于纳米改性陶粒的光催化喷浆涂层的制备方法，其目的旨在提供一种光催化净污稳定高效、光催化剂附着结合紧密、工程实施简单、造价低廉、可大规模推广应用的建筑物表面光催化喷浆涂层制作方法。本专利技术的技术解决方案：一种基于纳米改性陶粒的光催化喷浆涂层的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）轻质多孔陶粒制备；（2）纳米光催化剂溶胶制备；（3）纳米改性陶粒制备；（4）以纳米改性陶粒为轻骨料制备混凝土喷浆；（5）建筑物表面喷涂；（6）光催化喷浆涂层固化。纳米改性陶粒因其轻质性在喷浆涂层表面聚集粘结，提高了光催化剂的暴露面积、反应活性和固着强度，纳米光催化剂不易脱落流失；多孔陶粒的强吸附性有利于将污染物在涂层表面浓缩，增强纳米光催化降解效率，保证污染物去除的高效性、稳定性、持久性和经济性。本专利技术的优点：（1）混凝土砂浆中加入纳米改性陶粒轻骨料可提高纳米光催化剂在喷浆涂层的表面暴露面积和光催化效率；（2）多孔陶粒对环境中污染物具有强吸附性，可提高喷浆涂层表面污染物的浓度，有助于提高光催化剂对污染物的降解去除效率；（3）纳米光催化剂在喷浆涂层中可与多孔陶粒紧密附着、强力结合、不易脱落流失，保证了其降解性能的持久性和稳定性；（4）借助自然光辐射即可将接触水体或空气中污染物降解去除，节能环保，无二次污染，且喷浆制备工艺简单、造价低廉、可大规模推广使用。具体实施方式一种基于纳米改性陶粒的光催化喷浆涂层的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）轻质多孔陶粒制备；（2）纳米光催化剂溶胶制备；（3）纳米改性陶粒制备；（4）以纳米改性陶粒为轻骨料制备混凝土喷浆；（5）建筑物表面喷涂；（6）光催化喷浆涂层固化。所述步骤（1）轻质多孔陶粒制备：制备方法优选高温烧结法，具体方法如下：1）选取轻质多孔陶粒制备的原料；2）在原料中再添加原料总重量0.5%-1%的氧化钛为助烧结剂、15%-25%的碳酸氢铵为发泡剂、55%-65%的水为粘结剂，搅拌均匀，用成球仪制成直径为0.5cm-1.2cm的多孔陶粒坯体；3）将多孔陶粒坯体在高温烧结炉中以1100℃烧结1h，冷却后制成粒径为2mm-5mm的轻质多孔陶粒。所述轻质多孔陶粒制备的原料不受限定，考虑固体废弃物回收再利用需求优选粉煤灰、底泥、活性污泥、垃圾中的一种或若干种。所述步骤（2）纳米光催化剂溶胶制备：为提高纳米光催化剂对光能的利用效率，纳米光催化剂优选对可见光响应的N掺杂纳米TiO2，制备方法优选溶胶-凝胶法，具体为：1）将尿素以终浓度为0.02gml-1溶解在pH为2的乙醇溶液中（乙醇溶液的pH值由盐酸调节），记为A溶液；2）将钛酸丁酯以终浓度为0.06gml-1溶解在乙醇溶液中，记为B溶液；3）对A溶液进行搅拌，同时将B溶液以120滴/分钟的速度滴加到A溶液中，持续搅拌直至形成均匀溶胶，即制成N掺杂纳米TiO2溶胶。所述步骤（3）纳米改性陶粒制备：制备方法优选浸渍-烧结法，具体为将步骤（1）制备的轻质多孔陶粒浸泡在步骤（2）制备的纳米光催化剂溶胶中浸泡30min-50min，取出后在100℃条件下焙烘直至干燥，重复上述浸泡-焙烘步骤3次后形成负载纳米光催化剂的多孔陶粒，将负载纳米光催化剂的多孔陶粒在300℃-500℃条件下烧结2h-3h，冷却后即可获得纳米改性陶粒。所述步骤（4）以纳米改性陶粒为轻骨料制备混凝土喷浆：将水泥、水、砂、骨料、减水剂混合均匀制成喷浆，其中水泥优选为42.5级普通水泥、砂优选级配为0.15mm-4.75mm的天然砂、骨料为步骤（3）中制得纳米改性陶粒、减水剂优选减水率为20%的萘系减水剂，喷浆粉体中水泥、水、砂、骨料、减水剂的混合比例优选为（0.6-1.2）：（0.5-1.0）：（1.5-2.2）：（1.5-2.2）：（0.015-0.025）重量比，在搅拌机中搅拌均匀后即制得混凝土喷浆。所述步骤（5）建筑物表面喷涂：首先对水工建筑物表面进行喷水预处理，以冲去表面浮灰并保证喷涂面湿润，然后将步骤（4）制备的以纳米改性陶粒为轻骨料制备的混凝土喷浆加入喷浆装置的送料箱，通过喷浆装置在水工建筑物表面进行喷涂形成涂层，喷浆装置优选混凝土喷浆机，浆液喷涂时工作压力为6MPa-8MPa，喷嘴口径优选0.5cm-0.8cm，涂层厚度优选1.0cm-5cm，喷涂时喷嘴距建筑物表面的距离优选30cm-50cm。所述步骤（6）光催化喷浆涂层固化：为保证光催化喷浆涂层与建筑物材料的粘结强度，提高喷浆涂层的稳定性和持久性，在步骤（5）结束1d内至少保证三次浆液表面喷水保湿处理，待涂层完全固化干燥后即制作完成。混凝土喷浆在建筑物表面喷涂后，因其中轻质多孔陶粒的低密度、轻质性向涂层表面运动迁移、聚集粘结，提高了陶粒表面所负载的纳米光催化剂的暴露面积、光反应活性和固着强度，纳米光催化剂不易脱落流失；此外，多孔陶粒的强吸附性有利于将污染物在喷浆涂层表面浓缩，进而提高对污染物的光催化降解去除效率。本专利技术将负载纳米光催化剂的多孔陶粒作为轻骨料制备混凝土喷浆，利用多孔陶粒的轻质性易于在喷浆涂层表面聚集粘结，进而提高陶粒表面所负载的纳米光催化剂的暴露面积、光反应活性和固着强度；此外，多孔陶粒的强吸附性有利于将污染物在喷浆涂层表面浓缩，有利于增强纳米光催化剂的降解效率。以下通过具体实施例详细说明专利技术的实施步骤，目的在于使本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术；应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1一种基于纳米改性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于纳米改性陶粒的光催化喷浆涂层的制备方法，其特征是包括如下步骤：（1）轻质多孔陶粒制备；（2）纳米光催化剂溶胶制备；（3）纳米改性陶粒制备；（4）以纳米改性陶粒为轻骨料制备混凝土喷浆；（5）建筑物表面喷涂；（6）光催化喷浆涂层固化。

【技术特征摘要】
1.基于纳米改性陶粒的光催化喷浆涂层的制备方法，其特征是包括如下步骤：（1）轻质多孔陶粒制备；（2）纳米光催化剂溶胶制备；（3）纳米改性陶粒制备；（4）以纳米改性陶粒为轻骨料制备混凝土喷浆；（5）建筑物表面喷涂；（6）光催化喷浆涂层固化。2.根据权利要求1所述基于纳米改性陶粒的光催化喷浆涂层的制备方法，其特征是所述步骤（1）轻质多孔陶粒制备：制备方法采用高温烧结法，具体方法如下：1）选取轻质多孔陶粒制备的原料；2）在原料中再添加原料总重量0.5%-1%的氧化钛为助烧结剂、15%-25%的碳酸氢铵为发泡剂、55%-65%的水为粘结剂，搅拌均匀，用成球仪制成直径为0.5cm-1.2cm的多孔陶粒坯体；3）将多孔陶粒坯体在高温烧结炉中以1100℃烧结1h，冷却后制成粒径为2mm-5mm的轻质多孔陶粒。3.根据权利要求2所述基于纳米改性陶粒的光催化喷浆涂层的制备方法，其特征是所述轻质多孔陶粒制备的原料为粉煤灰、底泥、活性污泥、垃圾中的一种或若干种。4.根据权利要求1所述基于纳米改性陶粒的光催化喷浆涂层的制备方法，其特征是所述步骤（2）纳米光催化剂溶胶制备：制备方法采用溶胶-凝胶法，具体如下：1）将尿素以终浓度为0.02gml-1溶解在pH为2的乙醇溶液中，乙醇溶液的pH值由盐酸调节，记为A溶液；2）将钛酸丁酯以终浓度为0.06gml-1溶解在乙醇溶液中，记为B溶液；3）对A溶液进行搅拌，同时将B溶液以120滴/分钟的速度滴加到A溶液中，持续搅拌直至形成均匀溶胶，即制成N掺杂纳米TiO2溶胶。5.根据权利要求1所述基于纳米改性陶粒的光催化喷浆涂层的制备方法，其特征是所述步骤（3）纳米改性陶粒制备：制备方法采用浸渍-烧结法，具体为将步骤（1）制备的轻质多孔陶粒浸泡在步骤（2）制备的纳米光催化剂溶胶中浸泡30min-50min，取出后...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈娟，王沛芳，王超，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32