一种基于多巴胺的改性大修渣及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种基于多巴胺的改性大修渣及其制备方法和应用，属于固废物绿色资源化再利用技术领域。通过多巴胺的自聚反应在大修渣粉末表面粘附聚多巴胺包覆层，然后通过化学接枝法将具有疏水功能的官能团接枝于包覆层表面形成疏水保护层，得到的产品即为基于多巴胺的改性大修渣；其中，所述提供疏水功能官能团的物质为γ

【技术实现步骤摘要】
一种基于多巴胺的改性大修渣及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于固废物绿色资源化再利用
，具体涉及一种基于多巴胺的改性大修渣及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铝电解生产行业在生产过程中无法避免的会产生含有大量氟离子化合物的固体废弃物——大修渣。近年来由于对环保的重视程度上升，大修渣被列为危险废弃物，因此过去老式的大修渣处理方法已经无法满足现代社会对大修渣的处理要求，而按照国家统一危废物处理标准处理，则成本会大大上升，为铝电解生产工业发展带来极大压力。因此铝电解生产工业急需一种低成本、高效的对大修渣的处理方法以缓解行业面临的压力。
[0003]将大修渣资源化再利用可以很好的降低大修渣的成本，但是目前相关的工艺较少，尤其是在湿法工艺类别中，在早期多为直接生成无机盐以达到令大修渣无害化以及进一步再利用的目的。然而此类方法得到的资源化大修渣为无机盐材料，氟化物中的氟元素以离子形式存在，易于水溶液侵蚀条件下快速溶出，稳定性不佳，导致该类材料很难得到更好的利用，无法满足当今社会对大修渣处理量的要求。
[0004]将大修渣资源化产品应用于沥青路面中是一个很好的途径，对沥青路面的建设会使用大量的沥青，同时沥青作为具有固液特性的粘合剂，可以很好的将大修渣与环境隔离。但早期的大修渣资源化方法主要是使用各种无机氟离子固化剂，例如氟化钙、氯化钙、氧化钙等钙剂，通过离子反应生成沉淀以固化游离的氟离子。此类方式得到的资源化大修渣在沥青的使用过程中具有以下几个问题：
[0005](1)固化氟化物与沥青相容性差。沉降后的氟化物自身活性低，与沥青的相容性不足。该特性会导致其在沥青中团聚，在沥青道路实际使用过程中导致大修渣改性剂在沥青中快速离析。
[0006](2)固化氟化物稳定性差，作为沥青改性剂改性性能不稳定。前述问题(1)中可知，大修渣改性沥青容易发生离析现象，早期大修渣改性工艺产品通过无机氟离子固化剂固化所得，在离析后暴露在环境中，会在短期内流失大量的氟离子。同时大修渣在沥青中分散并不均匀，无法保证其在沥青中作为力学结构点长期有效，为保证一定效果只能降低其在沥青中的使用量，无法满足每年大修渣产生量不断上升的现状。
[0007](3)氟化物回收成本高。湿法处理的大修渣废液中氟离子含量无法直接达到国家废水排放标准，氟化物沉降后的废水仍需使用其它工艺进行除氟。同时，对使用药品的种类需求较多，所形成的废水在污染物基础上，还存在大量、多种除氟剂成分。
[0008]因此，需探究一种经济、简便的改性工艺，以解决资源化大修渣过程中废水以及产品化学活性低的问题，将改性大修渣作为工程材料改性剂用以提高建材的使用性能。

技术实现思路

[0009]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种基于多巴胺的改性大修渣及其
制备方法和应用，通过加入多巴胺，成功将无机的大修渣表面转化为具有羟基及亚氨基的有机表面，同时借由这些活性基团将疏水基团接枝在大修渣粉末表面上，最终得到产物γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷/多巴胺复合改性大修渣(KH570/D
‑
OWRs)或十八烷基胺/多巴胺复合改性大修渣(ODA/D
‑
OWRs)。该产品作为改性剂应用于沥青路面，可达到提高改性沥青的粘弹性、抗形变能力的作用。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：
[0011]技术方案一：一种基于多巴胺的改性大修渣，通过多巴胺的自聚反应在大修渣粉末表面粘附聚多巴胺包覆层，然后通过化学接枝法将具有疏水功能的官能团接枝于包覆层表面形成疏水保护层，得到的产品即为基于多巴胺的改性大修渣；其中，所述疏水功能的官能团的物质为γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或十八烷基胺。
[0012]技术方案二：一种基于多巴胺的改性大修渣的制备方法，包括以下步骤：
[0013]1)将大修渣粉末溶于水中恒温搅拌，然后加入沉氟剂进行沉氟处理，得到沉氟大修渣溶液；所述恒温温度为50
‑
55℃，搅拌时间为30min；
[0014]2)在沉氟大修渣溶液中添加缓冲剂，调整pH值，得到大修渣溶液；
[0015]3)在大修渣溶液中加入多巴胺，超声处理，搅拌，然后添加γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或十八烷基胺，继续进行超声处理，二次搅拌，过滤，洗涤，干燥，重新研磨，得到基于多巴胺的改性大修渣。
[0016]进一步地，步骤1)中，所述大修渣粉末粒径为100
‑
200目，所述沉氟剂为无水氯化钙。
[0017]所述沉氟处理是将大修渣中的可溶性氟化物沉降为不可溶性氟化物的沉氟方法，主要是使用可以与氟离子发生沉降反应的无机、有机物作为沉降剂，得到沉氟大修渣应具有较为稳定、坚硬的性质；沉降剂可选无水氯化钙，保证沉氟后溶液中总体pH值在目标8～9范围附近，Ca
2+
及废水中的其他金属离子与多巴胺进行的螯合反应，加速多巴胺的聚合速率。
[0018]进一步地，步骤1)中，所述大修渣粉末与水的固液比为1g：(4
‑
8)mL。
[0019]进一步地，步骤2)中，所述沉氟大修渣溶液与缓冲剂的固液比为100mL：0.121g，所述pH调整至8
‑
9。
[0020]进一步地，步骤3)中，所述大修渣溶液与多巴胺的固液比为100mL：(2
‑
6)g；所述大修渣溶液与γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或十八烷基胺的固液比为100mL：(1
‑
2)g。
[0021]进一步地，步骤3)中，所述超声处理时间为15
‑
25min；所述搅拌参数为：温度35
‑
55℃，搅拌速率350
‑
450rpm，时间2
‑
3h；所述二次搅拌参数为：温度35
‑
55℃，搅拌速率350
‑
450rpm，时间12
‑
15h。
[0022]本专利技术反应原理:
[0023]基于氟离子自身性质使用钙剂或其他金属离子与之发生反应形成硬质沉淀，之后通过多巴胺的自聚合反应在大修渣粉末表面黏附多巴胺包裹层，这个过程中由于已有氟化物沉淀粉末也会被包裹，导致溶液中直接接触溶液的沉降物变少，促进溶液中的氟离子继续沉降。最后通过多巴胺包裹大修渣表面的大量羟基与改性剂的氨基发生迈克尔加成和席夫碱反应，将亲油疏水基团接枝于大修渣粉末表面。
[0024]本专利技术采用多巴胺作为包覆层保护大修渣的内核，保证大修渣在使用过程中不会直接与环境接触。多巴胺包覆层作为有机聚合物，具有很好的稳定性、包覆性。在改性过程中可以以大修渣粉末为核形成核壳结构，同时还使用化学接枝法在多巴胺包裹层外接枝疏水基团，进一步形成疏水保护层，既保留了大修渣作为无机盐所具有的优秀力学性能，又大大提升了资源化大修渣的长期稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多巴胺的改性大修渣，其特征在于，通过多巴胺的自聚反应在大修渣粉末表面粘附聚多巴胺包覆层，然后通过化学接枝法将具有疏水功能的官能团接枝于包覆层表面形成疏水保护层，得到的产品即为基于多巴胺的改性大修渣；其中，所述的疏水功能的官能团的物质为γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或十八烷基胺。2.一种如权利要求1所述的基于多巴胺的改性大修渣的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将大修渣粉末溶于水中恒温搅拌，然后加入沉氟剂进行沉氟处理，得到沉氟大修渣溶液；2)在沉氟大修渣溶液中添加缓冲剂，调整pH，得到大修渣溶液；3)在大修渣溶液中加入多巴胺，超声处理，搅拌，然后添加γ
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甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或十八烷基胺，继续进行超声处理，二次搅拌，过滤，洗涤，干燥，重新研磨，得到基于多巴胺的改性大修渣。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述大修渣粉末粒径为100
‑
200目，所述沉氟剂为无水氯化钙。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述大修渣粉末与水的固液比为1g：(4
‑
8)mL。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述沉氟大修渣溶液与缓冲剂的固液比为100mL...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨崎峰，李晶，林宏飞，涂皓，任登辉，
申请(专利权)人：广西博世科环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：