一种镶嵌纳米二氧化钛的透水砖及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种镶嵌纳米二氧化钛的透水砖及其制备方法，属于建筑材料领域。本发明专利技术采用喷淋的方式将二氧化钛前驱体悬浊液均匀喷入到透水砖基体的孔隙中，干燥后进行煅烧处理，处理10～30min即得镶嵌纳米二氧化钛的透水砖，所得的透水砖的孔隙中均匀镶嵌锐钛矿型纳米二氧化钛。该透水砖能够有效光催化降解通过透水砖的渗水中污染物以及一些附着于砖体表面有机污染物，同时还可以光催化降解空气中部分污染气体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于建筑材料领域。
技术介绍
目前生产销售的或人们正在致力研究的透水砖大多数都只注重提高其机械强度及透水性能，这些透水砖虽然具有整洁美观和防尘的作用，且在一定程度上缓解城市内涝， 补充城市地下水，调节城市环境，但它们只是简单的使降水透过砖体渗入地下，不能有效去除水中所含污染物，对透过砖体的污水起不到净化作用。另外还有许多粘附在砖面上的像口香糖这样的各种污染物无法使用清扫工具清除，透水砖孔隙极易被降水中所携带的一些污染物堵塞，从而影响透水砖透水功能和寿命。为解决这些问题，有研究报道将二氧化钛掺杂于透水砖原料，以期利用二氧化钛的光催化降解功能净化渗入透过砖的污水，但掺杂二氧化钛制备的透水砖，绝大部分都是将二氧化钛埋在透水砖基体中，这样降低了部分二氧化钛与光线照射的作用，从而造成浪费、增加成本；同时二氧化钛的粒度和透水砖原料粒度的差别，也导致二氧化钛分布不均勻或者二氧化钛被包覆而影响二氧化钛的功效。本专利技术将锐钛矿型纳米二氧化钛镶嵌于透水砖孔隙中，二氧化钛用量少而节约成本，且镶嵌牢固、 耐磨实用，提高二氧化钛的利用率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种镶嵌纳米二氧化钛的透水砖，该透水砖能够有效光催化降解通过透水砖的渗水中污染物以及一些附着于砖体表面有机污染物，同时还可以光催化降解空气中部分污染气体。本专利技术解决问题的技术方案是一种镶嵌纳米二氧化钛的透水砖，所述镶嵌纳米二氧化钛的透水砖的孔隙中镶嵌锐钛矿型纳米二氧化钛。本专利技术的另一目的是提供一种制备镶嵌纳米二氧化钛的透水砖的方法，其工艺步骤如下采用喷淋的方式将二氧化钛前驱体悬浊液喷入到透水砖基体的孔隙中，干燥后在 480 510°C下进行煅烧处理，处理时间10 30min。本专利技术所述制备镶嵌纳米二氧化钛的透水砖的方法，所述透水砖基体配方优选以固体废弃物糖滤泥为成孔剂，有机木纤维为辅助成孔剂，粉煤灰为主要添加料，粘土为粘结剂的透水砖，其由质量百分比如下的原料组成糖滤泥20 35%，粉煤灰25 35%，有机木纤维粉末3 7%，粘土 25 35%。制备工艺步骤如下按比例称取粒径100 160目的糖滤泥，100 140目的粉煤灰，8 100目的有机木纤维粉末和100 180目的粘土 ；将称量好的各种原料放入滚筒球磨机球磨1. 5 池，使原料各组分充分混合；将混合料取出，喷水润湿造粒后进行陈腐处理，用压砖机在15 20MPa成型压力下将造粒的坯料压制成砖坯；将砖坯在40 80°C温度下烘干2 池或自然晾晒风干，然后将其在电阻炉中烧结处理，控制升温过程，在烧结温度为1060°C 1070°C保温20 30min后随炉冷却即得透水砖基体。本专利技术所述喷水润湿造粒后进行陈腐处理应理解指向混合料喷水润湿，用水量为混合料绝干质量的13% 16%，使各种原料粘连成细小的球状颗粒，然后将其置于阴凉处或密闭容器内堆放1 进行陈腐。本专利技术所述制备镶嵌纳米二氧化钛的透水砖的方法，其二氧化钛前驱体悬浊液的制备包含微乳液和前驱体制备的步骤，其中，微乳液制备所用原料优选SpanSO与TweeMO 的混合液或Span80与OP-IO的混合液。①选用SpanSO与TweeMO的混合液为原料制备二氧化钛前驱体悬浊液，其工艺如下a.微乳液的制备将Span80与TweeMO按质量比8 2组成的的混合液IOg加入到50g的环己烷中，搅拌30min，分成体积相同的两份，向其中一份加入浓度为3mol/L的氨水10g，搅拌IOmin制得乳液A ；另一份加入浓度为0. 8mol/L的硫酸氧钛水溶液10g，搅拌IOmin制得乳液B。b.前驱体的制备强烈搅拌下将乳液A以3mL/min的滴速滴加到乳液B中，滴加完毕后搅拌反应lh，得到白色半透明乳液，陈化后离心分离取沉淀物，将沉淀物以去离子水洗涤，然后将沉淀物与水混合搅拌成悬浊液。上述方法①的反应原理是Ti0S04+2NH3· H2O — TiO2 · H2O I + (NH4) 2S04。②选用SpanSO与0P-10的混合液为原料制备二氧化钛前驱体悬浊液，其工艺如下a.将Span80与0P-10按质量比8 2组成的的混合液IOg加入到50g的环己烷中，搅拌30min，分成体积相同的两份，向其中一份加入浓度为3mol/L的氨水10g，搅拌5min 制得乳液A ；另一份加入浓度为0. 6mol/L的TiCl4水溶液10g，搅拌IOmin制得乳液B ；b.前驱体的制备强烈搅拌下将乳液A以3mL/min的滴速滴加到乳液B中，滴加完毕后搅拌反应lh，得到白色半透明乳液，陈化后离心分离取沉淀物，将沉淀物以去离子水洗涤，然后将沉淀物与水混合搅拌成悬浊液。上述方法②的反应原理是TiCl4+4NH3· H2O — TiO2 · 2H20 丨 +4NH4C1应理解上述①和②方法的步骤b所述强烈搅拌指搅拌桨转速480r/min;所述离心分离指以4500r/min的离心速度离心分离30min。本专利技术所述制备镶嵌纳米二氧化钛的透水砖的方法的原理为钛盐水溶液在碱性环境中水解生成二氧化钛水合物，即二氧化钛前驱体，其在煅烧过程中脱水并发生晶型转变生成具有高催化活性的锐钛矿型纳米二氧化钛，并同时镶嵌于透水砖孔隙。专利技术的有益效果是镶嵌锐钛矿型纳米二氧化钛的透水砖的生产和应用解决了固体废弃物的处理问题，保护了日益减少的粘土资源，丰富和完善了纳米材料与基体材料的连接技术。透水砖的光催化降解功能不但有效改善透过砖体渗入地下的水质，还可有效防止砖体孔隙被堵塞，延长了砖体透水寿命。附图说明本专利技术附图6幅，图1为实施例1所制二氧化钛的XRD图；图2为实施例2所制二氧化钛的XRD图3为实施例1所制透水砖基体的XRD图；图4为实施例2所制透水砖基体的XRD图；图5为实施例1所制镶嵌纳米二氧化钛的透水砖的断面SEM图；图6为实施例2所制镶嵌纳米二氧化钛的透水砖的断面SEM图。具体实施例方式下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例11.透水砖基体的制备称取原料按质量百分比称取下列组分粒径100 160目的糖滤泥30%，100 140目的粉煤灰；35%，8 100目的有机木纤维粉末5%，100 180目的粘土 30%。将原料放入滚筒球磨机球磨池，使原料各组分充分混合后将形成的混合料取出， 喷水润湿造粒后进行陈腐处理；用压砖机在15MI^成型压力下将料压制成砖坯，将砖坯在 80°C温度下烘干2h，然后将其在电阻炉烧结处理。升温过程①室温 50(TC，升温速率 60C /min ；② 500°C 950°C，升温速率 2°C /min ；③ 950°C 1060°C，升温速率 1°C /min。最高温度为1060°C，保温30min后透水砖随炉冷却。图3所示为透水砖基体的XRD图，从图中可以看出透水砖基体的主要晶相为钙长石、莫来石和方石英晶体。2. 二氧化钛前驱体悬浊液的制备a.将Span80与0P-10按质量比8 2组成的的混合液IOg加入到50g的环己烷中，搅拌30min，分成体积相同的两份，向其中一份加入浓度为3mol/L的氨水10g，搅拌5min 制得乳液A ；另一份加入浓度为0. 6mol/L的TiCl4水溶液10g，搅拌IOmin本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高文元，李秀兰，贾兴新，荆扬扬，钱超，刘建波，高东东，王明，张转运，张益斌，高鹏博，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：