一种功能化建筑废弃物材料及其资源化利用的制备方法技术

本发明专利技术属于废弃物再利用技术领域，涉及建筑废弃物的再利用，尤其涉及一种功能化建筑废弃物材料，以建筑废弃物碎粒为基体材料，其粒径在50～500μm，通过结合种子法、水热反应和热处理过程，在所述建筑废弃物碎粒上原位生长一层具有多级微纳米结构的TiO2纳米片涂层，对建筑废弃物进行功能化处理。本发明专利技术还公开了所述功能化建筑废弃物材料的资源化利用制备方法。本发明专利技术通过原位生长技术构筑一层具有诸多优良特性的微纳米结构的TiO2纳米片涂层，赋予无用甚至有害的建筑废弃物材料新的特性，实现资源化利用，得到的新材料具有意想不到的技术效果，例如在光催化、电池材料或特殊表面润湿性材料等领域将具有很大的应用潜力和广阔的应用前景。

A Preparation Method of Functional Building Waste Materials and Their Resource Utilization

The invention belongs to the technical field of waste reuse, and relates to the reuse of building waste, in particular to a functional building waste material, in which the particle size of building waste is 50-500 micron, and a layer of nano-sized titanium dioxide nanoparticles with multi-stage micro-structure is grown in situ on the building waste particle by combining seed method, hydrothermal reaction and heat treatment process. Rice sheet coating, functional treatment of construction waste. The invention also discloses a preparation method for the resource utilization of the functional building waste material. The invention constructs a layer of micro-nano-structured titanium dioxide nano-sheet coating with many excellent characteristics by in-situ growth technology, endows useless or even harmful building waste materials with new characteristics, realizes resource utilization, and obtains new materials with unexpected technical effects, such as photocatalysis, battery materials or special surface wettability materials, which will have great application in the fields of photocatalysis, battery materials or special surface wettability materials. Potential and broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种功能化建筑废弃物材料及其资源化利用的制备方法
本专利技术属于废弃物再利用
，涉及建筑废弃物的再利用，尤其涉及一种功能化建筑废弃物材料及其资源化利用的制备方法。
技术介绍
随着全球经济和科技的飞速发展和城市进程的加快，建筑业一直处于带动经济发展的领跑行业。但与此同时，建筑业以生产对环境有害的废物而闻名，占了废物流的很大一部分，建筑废弃物的有效处理是一个急需解决的难题。传统且最普遍的处理方法是填埋，这种传统的处理方法导致材料资源以及在材料制造中能源和成本的消耗。此外，选择填埋方式会增加额外的处置费用，且很容易达到最大填埋容量，并大大减少垃圾填埋场的使用寿命，带来更多的经济和生态问题。因此，建筑废弃物的管理需要朝着可持续发展的方向发展，其中建筑废弃物资源化是具有发展潜力和前景的一种方式。所谓“资源化”就是对建筑废弃物尽可能回收、再加工，使废弃资源实现再利用。建筑废弃物包括建筑渣土、废砖、废瓦、废混凝土、散落砂浆、钢材、木材、玻璃和塑料等，其中因建筑渣土、废砖、废瓦和废混凝土等难以处理且回收价值很低，资源化利用主要针对这几类废弃物进行。纳米级二氧化钛具有优良的化学稳定性、热稳定性、超亲水性，高比表面积和热导性等特点，被广泛地应用于在光催化领域、抗紫外材料、自清洁材料、传感器、电池原料光伏器件等领域，因其诸多功能和优势在全世界范围内得到了广泛研究。其物理化学性能不仅受到内在电子结构的影响，还与其尺寸、形貌和表面结构及性质都有密切的关系。纳米级二氧化钛由于尺寸的限制常与其他材料负载一起，利用纳米级二氧化钛的独特的物理化学性质与不同的基体材料共同作用，提高实用性，使其应用到各种领域中。本专利技术以难以处理的建筑废弃物为基体材料，在其上构筑具有优良特性的纳米二氧化钛，赋予建筑废弃物新的性能，实现功能化处理，使无用乃至有害的建筑废弃物垃圾变为有价值有意义的新材料，为建筑废弃物的“回收→处理→再生产→再利用”的产业化提供了新的方向。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是公开一种功能化建筑废弃物材料及其资源化利用的方法。该材料是以建筑废弃物碎粒为基体材料，通过原位生长技术在其上构筑具有微纳米级的TiO2纳米片涂层，赋予建筑废弃物新的特性，实现对建筑废弃物的无害化和资源化利用。技术方案：一种功能化建筑废弃物材料，以建筑废弃物碎粒为基体材料，其粒径在50～500μm，通过结合种子法、水热反应和热处理过程，在所述建筑废弃物碎粒上原位生长一层具有多级微纳米结构的TiO2纳米片涂层，对建筑废弃物进行功能化处理。本专利技术所述建筑废弃物，来源于无机建筑废弃物，如玻璃废弃物、砖块废弃物、石砌体废弃物、混凝土废弃物等。本专利技术所述建筑废弃物基体材料，将建筑废弃物进行分类、选取、清洗、破碎、研磨和过筛后即得。上述基于功能化建筑废弃物材料的资源化利用制备方法，具体包括以下步骤：a)将建筑废弃物基体材料用水和乙醇溶液洗涤3～5次，在60～100℃干燥3～6h，优选80℃干燥4h；b)按基体材料与钛源的质量比为1:2～10:1，优选5:1，将钛源滴加到基体材料中充分混合，室温自然干燥，得到钛前驱体种子包覆的基体材料；c)按0.5～2mol/L无机碱溶液与30wt%H2O2的体积比为20:1～160:1，优选无机碱溶液为1mol/L，且与H2O2的体积比为50:1，充分混合后得到无机碱/H2O2混合溶液；d)按每1g的钛前驱体包覆的基体材料中加入10～30mL的无机碱/H2O2混合溶液，优选15mL，将钛前驱体包覆的基体材料与无机碱/H2O2混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬反应釜中，120～180℃水热反应18～24h，优选140℃水热反应20h；所得粗品分别用水和乙醇洗涤3～5次，在40～80℃下真空干燥3～7h，优选60℃真空干燥5h，得到具有多级结构的钛前驱体包覆的建筑废弃物材料；e)将具有多级结构的钛前驱体包覆的建筑废弃物材料放置在管式炉中，200～600℃煅烧2～5h，优选400℃煅烧3h，得到具有多级结构TiO2纳米片包覆的功能化建筑废弃物材料。本专利技术较优公开例中，步骤b）所述钛源为钛酸四丁酯，钛酸四乙酯和钛酸四异丙酯等中的一种或多种组合，优选钛酸四丁酯。本专利技术较优公开例中，步骤c）所述无机碱为NaOH或KOH，优选NaOH。有益效果本专利技术公开了一种建筑废弃物的资源化利用方法，以建筑废弃物为基体材料，显著降低了建筑废弃物处理成本，避免了难降解、难处理的建筑废弃物在填埋后对生态环境的破坏。本专利技术在建筑废弃物基体材料上，通过原位生长技术构筑一层具有诸多优良特性的微纳米结构的TiO2纳米片涂层，赋予无用甚至有害的建筑废弃物材料新的特性，实现资源化利用，得到的新材料在光催化、电池材料及特殊表面润湿性材料等领域具有很大的应用潜力和广阔的应用前景；本专利技术所提出的建筑废弃物功能化处理方法，包括原材料的处理、化学反应及热处理等过程，工艺相对简单，不需要昂贵的设备和稀缺的原材料，易于实现工业化。附图说明图1.本专利技术所述功能化建筑废弃物材料的SEM图，其中，(a)废砖基体材料的SEM图；(b)低放大倍数的具有多级微纳米结构的TiO2纳米片包覆的废砖材料的SEM图；(c)高放大倍数的具有多级微纳米结构的TiO2纳米片包覆的废砖材料的SEM图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本专利技术，但本专利技术并不局限于以下实施例。实施例1一种功能化砖块建筑废弃物材料的资源化利用方法，具体步骤如下：a)将所选择的废砖基体材料用水和乙醇溶液洗涤4次，并在80℃下干燥4h；b)按废砖基体材料与钛酸四丁酯的质量比为5:1，将钛酸四丁酯滴加到废砖基体材料上，并使二者充分混合。然后放置在室温下，自然干燥，得到钛前驱体种子包覆的废砖基体材料；c)按1mol/LNaOH溶液与30wt%H2O2的体积比为50:1，将NaOH溶液与H2O2充分混合，得到NaOH/H2O2混合溶液；d)按每1g的钛前驱体包覆的基体材料中加入15mL的NaOH/H2O2混合溶液，将钛前驱体包覆的基体材料与NaOH/H2O2混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬反应釜中，在140℃反应20h，所得粗品分别用水和乙醇洗涤4次，在60℃下真空干燥5h，得到具有多级结构的钛前驱体包覆的废砖材料；e)将具有多级结构的钛前驱体包覆的废砖材料放置在管式炉中，在400℃下煅烧3h，得到具有多级结构TiO2纳米片包覆的功能化废砖材料。实施例2一种功能化废砖材料的资源化利用方法，具体步骤如下：a)将所选择的废砖基体材料用水和乙醇溶液洗涤3次，并在60℃下干燥6h；b)按废砖基体材料与钛酸四丁酯的质量比为10:1，将钛酸四丁酯滴加到废砖基体材料上，并使二者充分混合。然后放置在室温下，自然干燥，得到钛前驱体种子包覆的废砖基体材料；c)按2mol/LKOH溶液与30wt%H2O2的体积比为100:1，将NaOH溶液与H2O2充分混合，得到KOH/H2O2混合溶液；d)按每1g的钛前驱体包覆的基体材料中加入10mL的NaOH/H2O2混合溶液，将钛前驱体包覆的基体材料与NaOH/H2O2混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬反应釜中，在120℃反应24h，所得粗品分别用水和乙醇洗涤3次，在40℃下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能化建筑废弃物材料，以建筑废弃物碎粒为基体材料，其特征在于：其粒径在50～500μm，通过结合种子法、水热反应和热处理过程，在所述建筑废弃物碎粒上原位生长一层具有多级微纳米结构的TiO2纳米片涂层。

【技术特征摘要】
1.一种功能化建筑废弃物材料，以建筑废弃物碎粒为基体材料，其特征在于：其粒径在50～500μm，通过结合种子法、水热反应和热处理过程，在所述建筑废弃物碎粒上原位生长一层具有多级微纳米结构的TiO2纳米片涂层。2.根据权利要求1所述功能化建筑废弃物材料，其特征在于：所述建筑废弃物，是指废砖、废瓦、建筑渣土、废混凝土或废玻璃等原料。3.根据权利要求1所述功能化建筑废弃物材料，其特征在于：所述建筑废弃物基体材料，是将建筑废弃物进行分类、选取、清洗、破碎、研磨和过筛后即得。4.一种如权利要求1-3任一所述功能化建筑废弃物材料的资源化利用制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将建筑废弃物基体材料用水和乙醇溶液洗涤3～5次，在60～100℃干燥3～6h；按基体材料与钛源的质量比为1:2～10:1，将钛源滴加到基体材料中充分混合，室温自然干燥，得到钛前驱体种子包覆的基体材料；按0.5～2mol/L无机碱溶液与30wt%H2O2的体积比为20:1～160:1，充分混合后得到无机碱/H2O2混合溶液；按每1g的钛前驱体包覆的基体材料中加入10～30mL的无机碱/H2O2混合溶液，将钛前驱体包覆的基体材料与无机碱/H2O2混合溶液加入到聚四氟乙烯内衬反应釜中，120～180℃水热反应18～24h；所得粗品分别用水和乙醇洗涤3～5次，在40～80℃下真空干燥3～7h，得到具有多级结构的钛前驱体包覆的建筑废弃物材料；将具有多级结构的钛前驱体包覆的建筑废弃物材料放置在管式炉中，2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李张迪，张涛，邱凤仙，岳学杰，杨冬亚，魏庚尧，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32