[发明专利]一种镶嵌纳米二氧化钛的透水砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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匀或者二氧化钛被包覆而影响二氧化钛的功效。本发明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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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℃下进行煅烧处理，处理时间10～30min。

本发明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1.5～2h，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℃温度下烘干2～3h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℃～1070℃保温20～30min后随炉冷却即得透水砖基体。

本发明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12h进行陈腐。

本发明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Span80与Tween40的混合液或Span80与OP-10的混合液。

①选用Span80与Tween40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Tween40按质量比8∶2组成的的混合液10g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10min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10min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1h，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：TiOSO₄+2NH₃·H₂O→TiO₂·H₂O↓+(NH₄)₂SO₄。

②选用Span80与OP-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：