CN110395948A - 一种基于印染污泥的非烧结透水砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于印染污泥的非烧结透水砖及其制备方法，包括以下重量份原料：印染污泥100份、膨胀矿渣25‑35份、水泥15‑20份、石英砂10‑15份、邻羟基苯甲酰异羟肟酸0.5‑1份、非离子表面活性剂2‑4份、硅烷偶联剂1‑2份、自洁型疏水剂6‑10份；其中，自洁型疏水剂包括以下重量比成分：纳米二氧化钛11‑15％、纳米三氧化钼6‑10％、电气石粉8‑12％、有机硅改性环氧树脂16‑20％、松节油4‑8％、氟碳乳液35‑55％。本发明以不同粒径的印染污泥、膨胀矿渣组成基础骨料，产生错落有致的孔缝结构，提高透水砖的透水泄洪性能，同时，孔缝结构的形成有利于空气进入透水砖内部，加速印染污泥中有机质的氧化分解，形成大量微孔，进一步增大透水砖的排水性能。

Description

一种基于印染污泥的非烧结透水砖及其制备方法
技术领域
本发明属于污泥资源化再生利用技术领域，具体涉及一种基于印染污泥的非烧结透水砖及其制备方法。
背景技术
印染污泥是处理印染废水过程中产生的固态、半固态的废弃物，相比于其他来源的污泥，印染污泥的成分更复杂，有毒有害物质含量更高，处理难度加大。由于污泥中含有过量重金属和无机盐，不适合堆肥化处理，同时，由于污泥中含有染料和有机污染物，焚烧时，会释放二噁英、甲醛等有毒有害物质，造成二次污染，长期以来，在印染污泥的减量化、无害化、资源化处理方面都是一个棘手的难题。
透水砖是一种由骨料和粘结剂制成的复合结构，一般以河沙、矿渣废料、碎石等作骨料，以水泥作粘结剂，利用砖体中的孔隙及相邻砖体间的缝隙渗透排水，由于透水砖长期暴露在室外，砖体表面容易堆积粉尘或难降解污染物，引起透水砖毛孔堵塞，降低透水泄洪性能。
目前，以各种污泥为原料生产透水砖的案例屡见不鲜，如申请号为CN201110250171.6的专利，公开一种利用湖泊污泥制造蒸压透水砖的方法，在蒸汽压的作用下，以湖泊污泥为主料生产透水砖；如申请号为CN201711003435.1的专利，公开一种利用市政污泥制备非烧结透水砖的方法，以脱水污泥、建筑废弃物或钢渣及粉煤灰作为原料生产透水砖；如申请号为CN201710769044.4的专利，公开一种利用疏浚淤泥和市政污泥制作烧结透水砖的方法，以疏浚淤泥、政污泥、粉煤灰、黏土为原料，共同烧结透水砖；如申请号为CN201711285399.2的专利，公开一种利用污泥制备的透水砖及其制备方法，利用污泥、普通石子、钢渣、粉煤灰等原料烧制透水砖，但以印染污泥为原料制备非烧结自洁式透水砖，尚未有相关文献或专利记载公开。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于印染污泥的非烧结透水砖及其制备方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种基于印染污泥的非烧结透水砖，包括以下重量份原料：印染污泥100份、膨胀矿渣25-35份、水泥15-20份、石英砂10-15份、邻羟基苯甲酰异羟肟酸0.5-1份、非离子表面活性剂2-4份、硅烷偶联剂1-2份、自洁型疏水剂6-10份；
其中，自洁型疏水剂包括以下重量比成分：纳米二氧化钛11-15％、纳米三氧化钼6-10％、电气石粉8-12％、有机硅改性环氧树脂16-20％、松节油4-8％、氟碳乳液35-55％。
优选的是，所述印染污泥的固含量为35-40％。
优选的是，所述膨胀矿渣平均粒径为5.2-7.8mm。
优选的是，所述非离子表面活性剂为HLB值介于2-6的W/O型乳剂，具体包括聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物、羟基化羊毛脂、失水山梨醇单硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯的一种或几种。
优选的是，所述硅烷偶联剂型号包括KH-550、KH-570、A-151、A-171的一种或几种。
一种基于印染污泥的非烧结透水砖的制备方法，包括以下步骤：
S1：将邻羟基苯甲酰异羟肟酸加入印染污泥中，搅拌均匀后，静置陈化2-6h，再球磨至粒径≤2.5mm，作为细骨料，与膨胀矿渣粗骨料、水泥、石英砂混合后，得透水砖基础浆料；
S2：将氟碳乳液、有机硅改性环氧树脂、松节油加热至65-85℃，使其完全互溶，再加入纳米二氧化钛、纳米三氧化钼，超声分散后，得自洁型疏水剂；
S3：向透水砖基础浆料中加入非离子表面活性剂、硅烷偶联剂、自洁型疏水剂，匀质后，倒入模具中，压制成型，得透水砖胚体；
S4：-15℃冷冻透水砖胚体12-18h，再于10-15℃低温解冻6-12h，反复冻融处理2-4次，使透水砖胚体的含水量≤10％，再于25℃自然养护10d，即得所述非烧结透水砖。
优选的是，所述压制压力为20-30MPa。
本发明的有益效果：
(1)本发明首次以印染污泥为原料生产出非烧结自洁式透水砖，原料来源广，成本低廉，污泥的再生利用率高，环境友好，不会造成二次污染，应用前景广阔，为印染污泥的资源化开发利用开辟了一条新思路。
(2)本发明以不同粒径的印染污泥、膨胀矿渣组成基础骨料，印染污泥为粒径≤2.5mm的细骨料，膨胀矿渣为粒径介于5.2-7.8mm的粗骨料，分散于透水砖中，产生错落有致的孔缝结构，提高透水砖的透水泄洪性能，同时，孔缝结构的形成有利于空气进入透水砖内部，加速印染污泥中有机质的氧化分解，形成大量微孔，进一步增大透水砖的排水性能。
(3)本发明的透水砖中还分散有邻羟基苯甲酰异羟肟酸、HLB值介于2-6的W/O型非离子表面活性剂、硅烷偶联剂、自洁型疏水剂，改善透水砖的疏水、抗污、自洁性能及对重金属的固定能力和染料、色素等有机污染物的降解能力，并提高透水砖的结构稳定性，使其具有优异的综合性能。其中，邻羟基苯甲酰异羟肟酸作为絮凝剂，对印染污泥中重金属、染料等多种污染源具有固定功能，防止有害物质随着雨水进入土壤中，造成城市土壤污染；同时，自洁型疏水剂利用光触媒技术对于富集的污染物及堆积在透水砖毛孔中的物质进行催化降解，使透水砖能长期持续性发挥排水功能，纳米二氧化钛、纳米三氧化钼、电气石粉作为光催化激发剂，产生超氧阴离子自由基、羟基自由基、单线态氧等，使有机物污染物氧化分解为小分子H2O和CO2，有机硅改性环氧树脂、松节油和氟碳乳液作为柔性疏水材料，提高透水砖的韧性和防水性能；硅烷偶联剂作为界面改性剂，提高透水砖结构稳定性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一实施例的基于印染污泥的非烧结透水砖，该非烧结透水砖以100份固含量为35-40％、粒径≤2.5mm的印染污泥为细骨料，以25-35份粒径介于5.2-7.8mm的膨胀矿渣为粗骨料，两者合理复配，在透水砖中形成错落有致的孔缝结构，提高透水砖的透水泄洪性能，同时，孔缝结构的设计使氧气能够渗入透水砖中，加速印染污泥中有机质的氧化分解，形成大量微孔，进一步增大透水砖的排水性能；
该非烧结透水砖中还包括水泥和石英砂，水泥作为无机胶凝材料，利用水化作用加强非烧结透水砖内部结合力，石英砂作为增强材料，提高透水砖强度，两者存在的较优的重量份区间分别为15-20份、10-15份；
该非烧结透水砖中还包括邻羟基苯甲酰异羟肟酸，利用结构中-(C＝O)-N-OH对印染污泥中重金属离子进行螯合，对染料、色素等多种污染物进行吸附、沉淀，是一种优良的絮凝剂，防止印染污泥中所含有害物质随着雨水进入土壤中，造成城市土壤污染，其存在的较优的重量份区间为0.5-1份；
该非烧结透水砖中还分散有非离子表面活性剂，其HLB值介于2-6的W/O型乳剂，具体包括聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物、羟基化羊毛脂、失水山梨醇单硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯的一种或几种，利用所述非离子表面活性剂的低表面张力的特性，在透水砖浆料中产生气泡，提高孔隙率，并加强透水砖疏水防水性能，其存在的较优的重量份区间为2-4份；
该非烧结透水砖中还分散有硅烷偶联剂，包括KH-550、KH-570、A-151、A-171的一种或几种，作为界面改性剂，有助于加强透水砖中不同相之间的结合程度，进而提高结构稳定性，其存在的较优的重量份区间为1-2份；
该非烧结透水砖中还分散有自洁型疏水剂，所述自洁型疏水剂包括以下重量比成分：纳米二氧化钛11-15％、纳米三氧化钼6-10％、电气石粉8-12％、有机硅改性环氧树脂16-20％、松节油4-8％、氟碳乳液35-55％，利用光触媒技术对于富集的污染物及堆积在透水砖毛孔中的物质进行催化降解，使透水砖能长期持续性发挥排水功能，纳米二氧化钛、纳米三氧化钼、电气石粉作为光催化激发剂，产生超氧阴离子自由基、羟基自由基、单线态氧等，使有机物污染物氧化分解为小分子H2O和CO2，有机硅改性环氧树脂、松节油和氟碳乳液作为柔性疏水材料，提高透水砖的韧性和防水性能，其存在的较优的重量份区间为6-10份。
所述基于印染污泥的非烧结透水砖的制备方法，包括以下步骤：
S1：将邻羟基苯甲酰异羟肟酸加入印染污泥中，搅拌均匀后，静置陈化2-6h，再球磨至粒径≤2.5mm，作为细骨料，与膨胀矿渣粗骨料、水泥、石英砂混合后，得透水砖基础浆料；
S2：将氟碳乳液、有机硅改性环氧树脂、松节油加热至65-85℃，使其完全互溶，再加入纳米二氧化钛、纳米三氧化钼，超声分散后，得自洁型疏水剂；
S3：向透水砖基础浆料中加入非离子表面活性剂、硅烷偶联剂、自洁型疏水剂，匀质后，倒入模具中，以20-30MPa压力压制成型，得透水砖胚体；
S4：-15℃冷冻透水砖胚体12-18h，再于10-15℃低温解冻6-12h，反复冻融处理2-4次，使透水砖胚体的含水量≤10％，再于25℃自然养护10d，即得所述非烧结透水砖。
实施例1 制备透水砖基础浆料
将0.8份邻羟基苯甲酰异羟肟酸加入100份印染污泥中，搅拌均匀后，静置陈化4h，再球磨至粒径≤2.5mm，作为细骨料，与30份粒径为6.5mm膨胀矿渣粗骨料、18份水泥、13份石英砂混合后，制得透水砖基础浆料。
实施例2 制备自洁型疏水剂
将45％氟碳乳液、18％有机硅改性环氧树脂、6％松节油加热至75℃，搅拌至完全互溶，再加入13％纳米二氧化钛、8％纳米三氧化钼，超声分散后，制得自洁型疏水剂。
实施例3 制备非烧结透水砖
S1：向实施例1中制得的透水砖基础浆料中加入3份羟基化羊毛脂、1.5份硅烷偶联剂KH-570、8份自洁型疏水剂，匀质后，倒入模具中，以25MPa压力压制成型，得透水砖胚体；
S2：-15℃冷冻透水砖胚体15h，再于13℃低温解冻9h，反复冻融处理3次，使透水砖胚体的含水量≤10％，再于25℃自然养护10d，即得所述非烧结透水砖。
实施例4 对实施例3制出的非烧结透水砖进行性能测试
测试时间 孔隙率/％ 透水系数/cm/s 透水系数/MPa
第7天 28.3 0.0462 28.6
第15天 31.7 0.0519 25.2
第30天 35.5 0.0581 22.9
由上表可知，随着使用时间的递增，透水砖孔隙率和透水系数也有所提高，即透水泄洪得到改善。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种基于印染污泥的非烧结透水砖，其特征在于，包括以下重量份原料：印染污泥100份、膨胀矿渣25-35份、水泥15-20份、石英砂10-15份、邻羟基苯甲酰异羟肟酸0.5-1份、非离子表面活性剂2-4份、硅烷偶联剂1-2份、自洁型疏水剂6-10份；
其中，自洁型疏水剂包括以下重量比成分：纳米二氧化钛11-15％、纳米三氧化钼6-10％、电气石粉8-12％、有机硅改性环氧树脂16-20％、松节油4-8％、氟碳乳液35-55％。
2.根据权利要求1所述一种基于印染污泥的非烧结透水砖，其特征在于，所述印染污泥的固含量为35-40％。
3.根据权利要求1所述一种基于印染污泥的非烧结透水砖，其特征在于，所述膨胀矿渣平均粒径为5.2-7.8mm。
4.根据权利要求1所述一种基于印染污泥的非烧结透水砖，其特征在于，所述非离子表面活性剂为HLB值介于2-6的W/O型乳剂，具体包括聚氧乙烯山梨醇蜂蜡衍生物、羟基化羊毛脂、失水山梨醇单硬脂酸酯、单硬脂酸甘油酯的一种或几种。
5.根据权利要求1所述一种基于印染污泥的非烧结透水砖，其特征在于，所述硅烷偶联剂型号包括KH-550、KH-570、A-151、A-171的一种或几种。
6.一种基于印染污泥的非烧结透水砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将邻羟基苯甲酰异羟肟酸加入印染污泥中，搅拌均匀后，静置陈化2-6h，再球磨至粒径≤2.5mm，作为细骨料，与膨胀矿渣粗骨料、水泥、石英砂混合后，得透水砖基础浆料；
S2：将氟碳乳液、有机硅改性环氧树脂、松节油加热至65-85℃，使其完全互溶，再加入纳米二氧化钛、纳米三氧化钼，超声分散后，得自洁型疏水剂；
S3：向透水砖基础浆料中加入非离子表面活性剂、硅烷偶联剂、自洁型疏水剂，匀质后，倒入模具中，压制成型，得透水砖胚体；
S4：-15℃冷冻透水砖胚体12-18h，再于10-15℃低温解冻6-12h，反复冻融处理2-4次，使透水砖胚体的含水量≤10％，再于25℃自然养护10d，即得所述非烧结透水砖。
7.根据权利要求6所述一种基于印染污泥的非烧结透水砖的制备方法，其特征在于，所述压制压力为20-30MPa。
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