一种高效可持续净化污水的透水混凝土制造技术

本发明专利技术公开了一种高效可持续净化径流污染的透水混凝土及其制备方法。其是先以氢氧化钙的饱和水溶液为溶剂，将水溶性氮化碳和羟基化氮化硼气凝胶通过超声分散和磁力搅拌形成分散液，而后将骨料于其中进行浸泡，烘干，得到负载氮化碳复合氮化硼气凝胶的骨料，再将溶于分散液的聚羧酸减水剂和缓凝剂与负载氮化碳复合氮化硼气凝胶的骨料混合，并加入胶凝材料混匀，最后在成型的混凝土表面再次喷涂该分散液，从而使分散液通过内掺及喷涂的方式与混凝土结合，经碳化养护后得到所述可持续净化径流污染的透水混凝土。本发明专利技术所得透水混凝土具有高效可持续净化径流污染的功效，具备一定的社会效益。会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种高效可持续净化污水的透水混凝土


[0001]本专利技术属于环境型材料领域，具体涉及一种高效可持续净化径流污染的透水混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着全球变暖的影响和城市化进程的加快，城市中硬质路面铺砌面积和建筑密度不断增加，引起地面雨水径流量增加，雨水中所富含的重金属离子、悬浮固体和有机物等污染物质所造成的污染程度日益严重，尤其是雨水中的重金属离子和有机污染物渗入地下，对环境和居民身体健康构成了严重威胁。众所周知，雨水会通过土壤污染地下水，散发的气味及挥发性有机物会污染空气，同时造成土壤污染物浓度提高，雨水净化自清洁工作迫在眉睫。将绿色可持续的光催化环境修复技术与雨水自然降落直接接触的混凝土路面材料结合，研发具备雨水净化自清洁功能的新型混凝路面材料，被认为是快速最大化净化雨水最具前景的绿色手段之一。
[0003]目前有关光催化混凝土的研究多集中于内掺光催化材料制备光催化混凝土。专利CN 106478029A公开了一种高效光催化混凝土材料及其制造方法；专利CN 108455908A公开了一种光催化自清洁水泥材料及其制备方法；专利CN 108083720A公开了一种纳米改性光催化自洁净混凝土及其制备方法；专利CN 110938297A公开了一种含有氮化硼气凝胶的高分子复合材料的制备方法。但是，由于大部分光催化材料位于混凝土内部，难以与光子和污染物接触，同时对于污染物质的吸附效率低，存在光催化材料利用率低的弊端，导致该光催化混凝土的效费比较低。
[0004]气凝胶作为一种纳米多孔材料，已被广泛研究用于航天航空领域、国防领域，但鲜有关于气凝胶与混凝土结合的研究报道。目前已有学者初步尝试将气凝胶与光催化相结合用于污染处理，如将二氧化硅（SiO2）气凝胶复合材料与纤维及TiO2均内掺入混凝土基体中（CN 113636808A）。然而，较少考虑TiO2与气凝胶之间结合的稳定性及其光催化效率。
[0005]氮化碳作为一种可见光响应、化学稳定性高、原材料来源广、成本低廉的新兴非金属聚合物光催化剂，近年来在光催化环境污染治理领域受到人们高度关注。相较于仅能在紫光下发挥效用的TiO2，氮化碳能在可见光下发挥作用，氮化硼气凝胶也是可见光催化剂，可适用于阴雨天及仅有可见光照射的环境中，并可对含有可溶性污染物的污水催化降解，具有更为广阔的应用前景。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种高效可持续净化径流污染的透水混凝土及其制备方法，其通过将光催化材料与气凝胶材料同时内掺并喷涂表面压实这一做法，不仅大大提高了混凝土对径流污染中有机污染物质的吸附截留作用，在吸附的同时还可以持续降解，减少污染物饱和，保障了混凝土长期稳定的光催化净化功效，而且还极大地提高了光催化混凝土的效费比。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高效可持续净化径流污染的透水混凝土，其制备方法包括如下步骤：（1）将水溶性氮化碳和羟基化氮化硼气凝胶通过超声和磁力搅拌分散于碱性水溶液中，形成氮化碳复合氮化硼气凝胶的分散液；（2）将骨料于步骤（1）所得氮化碳复合氮化硼气凝胶的分散液中充分浸泡后过滤，经烘干得到负载氮化碳复合氮化硼气凝胶的骨料；（3）将聚羧酸减水剂和缓凝剂硼酸用步骤（1）所得氮化碳复合氮化硼气凝胶的分散液溶解后，先后加入步骤（2）所得负载氮化碳复合氮化硼气凝胶和胶凝材料进行搅拌混合；（4）将步骤（3）所得拌合物分层装入模具，并分层插捣30次后抹平，室温下自然养护1~8小时后，再在所得混凝土表面喷涂步骤（1）所得氮化碳复合氮化硼气凝胶的分散液，而后碳化养护7天，得到所述高效可持续净化径流污染的透水混凝土。
[0008]进一步地，步骤（1）中所述羟基化氮化硼气凝胶是按5~20mg/ml的量将氮化硼气凝胶粉末加入到质量浓度为0.05%的胆酸钠水溶液中，超声分散0.1~0.5小时后，经60~105℃高温干燥24~48小时制得。
[0009]进一步地，步骤（1）所得分散液中水溶性氮化碳和羟基化氮化硼气凝胶的含量分别为1~10 g/L和5~20 g/L；水溶性氮化碳和羟基化氮化硼的Zeta电势分别为0~30 eV和
‑
10~
‑
50 eV，粒径分别为10~13 nm和10~50 μm。
[0010]进一步地，步骤（1）中超声分散的功率为50~300KHz，时间为0.1~0.5小时，磁力搅拌的转速为300~800转/分钟，时间为0.1~2小时。
[0011]进一步地，步骤（1）中所述碱性水溶液具体为氢氧化钙的饱和水溶液。
[0012]进一步地，步骤（2）中所述骨料为粒径5~15 mm的天然砂石。
[0013]进一步地，步骤（2）中所述浸泡的时间为8
±
2小时，浸泡时骨料与液面的距离不小于30 mm。
[0014]进一步地，步骤（2）中所述烘干的温度为60℃，时间为24小时。
[0015]进一步地，步骤（3）中所述胶凝材料的种类包括普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、地聚物水泥中的任意一种。
[0016]进一步地，步骤（3）中加入负载氮化碳复合氮化硼气凝胶的骨料后的搅拌转速为45~100 转/分钟，搅拌时间为30秒；加入胶凝材料后的搅拌转速为60~200 转/分钟，搅拌时间为120秒。
[0017]进一步地，步骤（3）所得拌合物中聚羧酸减水剂的含量为0.1~1.0wt%、硼酸的含量为0.03~0.07wt%、负载氮化碳复合氮化硼气凝胶的骨料的含量为65~67wt%、胶凝材料的含量为20~25wt%。
[0018]进一步地，步骤（4）所述插捣时每个分层的厚度为30~70 mm。
[0019]进一步地，步骤（4）中氮化碳复合氮化硼气凝胶的分散液的喷涂量为0.1~1 L/m2。
[0020]进一步地，步骤（4）中所述碳化养护的相对湿度为50~80%，二氧化碳浓度为10~80%。
[0021]本专利技术利用羟基化处理的氮化硼气凝胶表面的羟基保证其能够更好的分散在水中，克服了氮化硼气凝胶本身易发生团聚的缺点，同时，羟基化处理的氮化硼气凝胶能促进
氮化碳光生电子的有效转移并抑制其与空穴复合，增强氮化碳发挥光催化净化功效。相较于内掺拌和法制备的光催化混凝土，将光催化材料与气凝胶材料同时内掺并喷涂表面压实这一做法，不仅大大提高了混凝土对径流污染中的有机污染物质的吸附截留作用，在吸附的同时还可以可持续降解，减少污染物饱和，而且还极大地提高了光催化混凝土的效费比。两种物质相辅相成，提高了光生电子的有效转移，促使他们更多的参加光催化反应，也极大的提高了光催化效率。
[0022]本专利技术具有以下优点：（1）相较于仅能在紫光照射下发挥功效的二氧化钛，氮化碳具有可见光响应性能，可在阴雨天环境中发挥光催化净水除污的功效。
[0023]（2）相较于普通石墨相氮化碳，带负电荷的水溶性氮化碳能更稳定均匀地在带正电的氮化硼气凝胶上负载，而氮化硼气凝胶可作为氮化碳光生空穴的受体，从而提高氮化碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效可持续净化径流污染的透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将水溶性氮化碳和羟基化氮化硼气凝胶通过超声和磁力搅拌分散于碱性水溶液中，形成氮化碳复合氮化硼气凝胶的分散液；（2）将骨料于步骤（1）所得氮化碳复合氮化硼气凝胶的分散液中充分浸泡后过滤，经烘干得到负载氮化碳复合氮化硼气凝胶的骨料；（3）将聚羧酸减水剂和缓凝剂硼酸用步骤（1）所得氮化碳复合氮化硼气凝胶分散液溶解后，先后加入步骤（2）所得负载氮化碳复合氮化硼气凝胶的骨料和胶凝材料进行搅拌混合；（4）将步骤（3）所得拌合物分层装入模具，并分层插捣30次后抹平，室温下自然养护1~8小时后，再在所得混凝土表面喷涂步骤（1）所得氮化碳复合氮化硼气凝胶的分散液，而后碳化养护7天，得到所述高效可持续净化径流污染的透水混凝土。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述羟基化氮化硼气凝胶是按5~20mg/ml的量将氮化硼气凝胶粉末加入到质量浓度为0.05%的胆酸钠水溶液中，超声分散0.1~0.5小时后，经60~105℃干燥24~48小时制得。3. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所得分散液中水溶性氮化碳和羟基化氮化硼气凝胶的含量分别为1~10 g/L和5~20 g/L。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中超声分散的功率为50~300KHz，时间为0.1~0.5小时，磁力搅拌的转速为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇，刘超，陈羽鑫，张宇飞，郑弘阳，周骏宇，
申请(专利权)人：福州市宇心建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：