CN113443870B - 一种可净化染料废水的漂浮板及其制备方法 - Google Patents

一种可净化染料废水的漂浮板及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113443870B
CN113443870B CN202110609163.XA CN202110609163A CN113443870B CN 113443870 B CN113443870 B CN 113443870B CN 202110609163 A CN202110609163 A CN 202110609163A CN 113443870 B CN113443870 B CN 113443870B
Authority
CN
China
Prior art keywords
montmorillonite
parts
stirring
photocatalyst
floating plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110609163.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113443870A (zh
Inventor
谭洪波
张俊杰
聂康峻
古先粤
蹇守卫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN202110609163.XA priority Critical patent/CN113443870B/zh
Publication of CN113443870A publication Critical patent/CN113443870A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113443870B publication Critical patent/CN113443870B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/0048—Fibrous materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/12—Nitrogen containing compounds organic derivatives of hydrazine
    • C04B24/122—Hydroxy amines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/16—Sulfur-containing compounds
    • C04B24/20—Sulfonated aromatic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/38—Polysaccharides or derivatives thereof
    • C04B24/383—Cellulose or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients
    • C04B40/0046—Premixtures of ingredients characterised by their processing, e.g. sequence of mixing the ingredients when preparing the premixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/12—Halogens or halogen-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/22—Chromium or chromium compounds, e.g. chromates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/32—Hydrocarbons, e.g. oil
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/10—Photocatalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/30—Water reducers, plasticisers, air-entrainers, flow improvers
    • C04B2103/304—Air-entrainers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00008—Obtaining or using nanotechnology related materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/74—Underwater applications
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/20—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the density
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提供了一种可净化染料废水的漂浮板及其制备方法，所述可净化染料废水的漂浮板由以下重量份的原料制成：硅酸盐水泥60‑70份、光导纤维4‑12份、发泡剂4‑8份、聚羧酸减水剂0.3‑0.6份、光催化剂5‑12份、拌合水10.7‑13.4份。本发明提供的可净化染料废水的漂浮板，制备工艺简单、质轻、可有效降解罗丹明B，重复使用率高，适用于净化染料废水，具有较大的市场空间和发展前景。

Description

一种可净化染料废水的漂浮板及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体而言，涉及一种可净化染料废水的漂浮板及其制备方法。
背景技术
染料生产废水含有酸、碱、盐、卤素、烃、胺类、硝基物和染料及其中间体物质，有的还含有吡啶、氰、联苯胺以及重金属汞、镉、铬等。这些废水成分复杂，具有毒性，较难处理。因此染料生产废水的处理，应该根据废水的特性和排放要求，选择适当的处理方法。对于含有大量有机成分的染料生产废水，光催化降解技术是一种切实可行的处理方式，其基本原理是光催化剂接收光照后，发生能级跃迁，产生空穴电子对，从而催化氧化有机污染物质，使其降解。目前，研究和应用最为广泛的光催化剂是TiO2及其衍生产品。
由于光催化剂的反应活性与其粒径密切相关，所以常见的光催化剂属于纳米颗粒。若将纳米颗粒直接用于染料废水处理，虽然可以有效降解有机物，但纳米颗粒的回收存在操作难度大、处理费用高等不可避免的问题，易造成染料废水的二次污染。近年来，以沸石、蒙脱石为TiO2载体制备的新型光催化剂，可以有效调控TiO2的光反应活性，并在一定程度上降低了光催化剂的回收难度，但在光催化剂的循环使用过程中，仍然存在回收重复利用率低的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种可净化染料废水的漂浮板及其制备方法，以解决现有光催化降解材料重复利用率低的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
一种可净化染料废水的漂浮板，由以下重量份的原料制成：硅酸盐水泥60-70份、光导纤维4-12份、发泡剂4-8份、聚羧酸减水剂0.3-0.6份、光催化剂5-12份、水10.7-13.4份。
在上述技术方案中，可选地，所述光导纤维的直径25-45μm、长度3-12mm。
在上述技术方案中，可选地，所述光催化剂为蒙脱石负载锐钛矿型光催化剂，所述发泡剂包括十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素醚和三异丙醇胺。
本发明另一目的在于提供一种如上述所述的可净化染料废水的漂浮板的制备方法，包括如下步骤：
S1、在蒙脱石中加入无水乙醇，室温搅拌，再加入钛酸丁酯，搅拌静置后过滤，将沉淀物进行煅烧，得到蒙脱石负载锐钛矿型光催化剂；
S2、将十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素醚、三异丙醇胺混合，加入水，进行搅拌，得到发泡剂；
S3、将硅酸盐水泥、光导纤维、聚羧酸减水剂与水混合并搅拌均匀，得到A物料，将发泡剂和光催化剂混合并搅拌均匀，得到B物料，将所述B物料加入所述A物料内，搅拌均匀，注入模具固化成型，脱模后即得到可净化染料废水的漂浮板。
在上述技术方案中，可选地，S1中，所述蒙脱石与所述钛酸丁酯的质量比为10：(1-4)。
在上述技术方案中，可选地，所述在蒙脱石中加入无水乙醇，室温搅拌后，所述蒙脱石质量浓度为5-10％。
在上述技术方案中，可选地，所述蒙脱石的阳离子交换容量为90-115mmol/100g。
在上述技术方案中，可选地，S1中，所述将沉淀物进行煅烧的煅烧温度为400-550℃、煅烧时间为2-3h。
在上述技术方案中，可选地，S2中，所述十二烷基苯磺酸钠、所述羟丙基甲基纤维素醚、所述三异丙醇胺的质量比为(7-8)：(1-2)：(1-2)，所述水的质量与所述十二烷基苯磺酸钠、所述羟丙基甲基纤维素醚以及所述三异丙醇胺总质量的比值为(100-160)：1。
在上述技术方案中，可选地，S2中，所述搅拌的条件为：在60-80℃、500-600r/min下搅拌10-30min。
相对于现有技术，本发明提供的可净化染料废水的漂浮板及其制备方法具有以下优势：
(1)本发明以蒙脱石负载二氧化钛为光催化剂、光导纤维为透光介质，实现光催化降解染料废水能力，相比于粉体状态负载型光催化剂，漂浮板在完成单次光催化降解染料废水后，可以直接取出，通过太阳光曝晒和简单水洗即可循环使用，免去造价成本高的过滤回收系统，降低了成本。
(2)本发明通过采用以十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素醚、三异丙醇胺为引气剂，以蒙脱石负载二氧化钛光催化剂为稳泡剂、以光导纤维为增强材料制备的漂浮板的湿密度在0.78-0.96g/cm3，是一种理想的废水净化材料。
(3)本发明公开的可净化染料废水的漂浮板制备工艺简单，重复使用率高，50次循环光催化实验后，漂浮板的质量损失在1.7-2.8％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的可可净化染料废水的漂浮板的制备方法流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语均属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义。
在本发明实施例中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品；在本发明实施例中，若未具体指明，所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。术语“包含”、“包括”、“含有”、“具有”的含义是非限制性的，即可加入不影响结果的其它步骤和其它成分。
本发明提供了一种可净化染料废水的漂浮板，由以下重量份的原料制成：硅酸盐水泥60-70份、光导纤维4-12份、发泡剂4-8份、聚羧酸减水剂0.3-0.6份、光催化剂5-12份、拌合水10.7-13.4份。
可以理解的是，泡沫水泥板是利用泡沫与水泥搅拌凝结而成，属于加气混凝土砌块的一种，通过采用发泡剂制泡后，将气泡加入料浆中混合，浇注，最后制得带有内部气孔的泡沫板，现有泡沫板多作为非承重墙，广泛应用于工业与民用建筑中。
本发明创造性地将光催化剂与泡沫水泥板复合，采用蒙脱石负载二氧化钛光催化剂，在光导纤维的协同作用下，使得制备的可净化染料废水的漂浮板可将吸附在其上的污染物进行光催化降解，扩大了泡沫水泥板的使用场景，同时，相比于粉类光催化降解材料，本发明水泥基漂浮板在完成单次光催化降解染料废水后，可以直接取出，通过太阳光曝晒和简单水洗即可循环使用，免去造价成本高的过滤回收系统。
其中，光导纤维的直径25-45μm、长度3-12mm，光催化剂为蒙脱石负载锐钛矿型光催化剂，发泡剂包括十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素醚和三异丙醇胺。
本发明另一实施例提供了一种上述所述的可净化染料废水的漂浮板的制备方法，包括如下步骤：
S1、在蒙脱石中加入无水乙醇，室温搅拌，再加入钛酸丁酯，搅拌静置后过滤，将沉淀物进行煅烧，得到蒙脱石负载锐钛矿型光催化剂；
S2、将十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素醚、三异丙醇胺混合，加入拌合水，进行搅拌，得到发泡剂；
S3、将硅酸盐水泥、光导纤维、聚羧酸减水剂与拌合水混合并搅拌均匀，得到A物料，将发泡剂和光催化剂混合并搅拌均匀，得到B物料，将B物料加入A物料内，搅拌均匀，注入模具固化成型，脱模后即得到可净化染料废水的漂浮板。
具体地，步骤S1中，蒙脱石与钛酸丁酯的质量比为10：(1-4)，在蒙脱石中加入无水乙醇，室温搅拌后，蒙脱石质量浓度为5-10％，蒙脱石的阳离子交换容量为90-115mmol/100g，将沉淀物进行煅烧的煅烧温度为400-550℃、煅烧时间为2-3h。
也即为，在蒙脱石中加入无水乙醇，蒙脱石质量浓度为5-10％，室温搅拌1-2h，加入蒙脱石质量0.1-0.4倍的钛酸丁酯，室温搅拌2-3h，静置12-24h后过滤，将沉淀物在400-550℃煅烧2-3h，得到蒙脱石负载锐钛矿型光催化剂。
本发明以钛酸丁酯为钛源，以蒙脱石为模板材料，基于层间离子交换和热处理工艺控制二氧化钛的晶化和生长过程，优化纳米尺度锐钛矿型二氧化钛的生产工艺并降低造价。
具体地，步骤S2中，十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素醚、三异丙醇胺的质量比为(7-8)：(1-2)：(1-2)，水的质量与十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素醚以及三异丙醇胺总质量的比值为(100-160)：1。
其中，将十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素醚、三异丙醇胺混合，加入拌合水后，在60-80℃、500-600r/min下搅拌10-30min，得到泡沫。
蒙脱石具有很强的吸水能力，可以吸附在泡沫表面，提高泡沫壁厚，并保持泡沫的形态，具有很强的稳泡效果，在水泥基漂浮板凝结硬化后，由泡沫构筑的连续孔道有利于污染物在水泥基材料中的扩散，光导纤维的超强透光特性可以增强光源在水泥基材料中的传输，由于光催化剂处于泡沫外壁，所以光催化降解有机物反应可以顺利进行。
具体地，步骤S3中，将硅酸盐水泥、光导纤维、聚羧酸减水剂、拌合水混合并搅拌均匀后记作A物料，将泡沫和光催化剂混合并搅拌均匀后记作B物料，将B物料加入A物料中再次搅拌均匀，注入模具(Φ200mm×25mm)后振平，常温养护3-7d后拆模，得到可净化染料废水的漂浮板。
本发明以十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素醚、三异丙醇胺为发泡剂，以蒙脱石负载二氧化钛光催化剂为稳泡剂，以光导纤维为增强材料和透光介质，制备质轻的可净化染料废水的漂浮板。区别于粉体状态负载型光催化剂，水泥基漂浮板在完成单次光催化降解染料废水后，可以直接取出，通过太阳光曝晒和简单水洗即可循环使用，免去造价成本高的过滤回收系统。此外，水泥基材料的耐水性很好，漂浮板本身的力学性能不会在长期使用的过程中发生明显下降，基于循环使用前的水洗程序，可以有效去除在净化染料废水过程中的吸附性物质，保持漂浮板内部光催化反应通道的长效存在。
在上述实施例的基础上，下面结合可净化染料废水的漂浮板的制备方法，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按质量计算。
实施例1
本实施例提供了一种可净化染料废水的漂浮板的制备方法，包括步骤：
1)在阳离子交换量为100mmol/100g的蒙脱石中加入无水乙醇，蒙脱石质量浓度为10％，常温搅拌2h，加入蒙脱石质量0.40倍的钛酸丁酯，继续室温搅拌3h，静置12h后过滤，将沉淀物在550℃煅烧3h后，得到蒙脱石负载锐钛矿光催化剂；
2)按质量份数，准备十二烷基苯磺酸钠75份，羟丙基甲基纤维素醚10份，三异丙醇胺15份，加入三者总质量100倍的水，在70℃，550r/min下高速搅拌10min，得到发泡剂；
3)按质量份数，将硅酸盐水泥60份、直径25μm、长度7mm的光导纤维12份、聚羧酸减水剂0.5份加入12.5份水搅拌均匀记作A物料，将发泡剂8份和光催化剂7份搅拌均匀后记作B物料，将B物料加入A物料中再次搅拌均匀，注入模具(Φ200mm×25mm)后振平，常温养护3d后拆模，得到可净化染料废水的漂浮板。
实施例2
本实施例提供了一种可净化染料废水的漂浮板的制备方法，包括步骤：
1)在阳离子交换量为115mmol/100g的蒙脱石中加入无水乙醇，蒙脱石质量浓度为7％，常温搅拌1.5h，加入蒙脱石质量0.10倍的钛酸丁酯，继续室温搅拌2h，静置24h后过滤，将沉淀物在400℃煅烧2h后，得到蒙脱石负载锐钛矿光催化剂；
2)按质量份数，准备十二烷基苯磺酸钠80份，羟丙基甲基纤维素醚20份，三异丙醇胺10份，加入三者总质量125倍的水，在60℃，500r/min下高速搅拌30min，得到发泡剂；
3)按质量份数，将硅酸盐水泥70份、直径45μm，长度3mm的光导纤维4份、聚羧酸减水剂0.6份加入13.4份水搅拌均匀记作A物料，将发泡剂4份和光催化剂8份搅拌均匀后记作B物料，将B物料加入A物料中再次搅拌均匀，注入模具(Φ200mm×25mm)后振平，常温养护7d后拆模，得到可净化染料废水的漂浮板。
实施例3
本实施例提供了一种可净化染料废水的漂浮板的制备方法，包括步骤：
1)在阳离子交换量为90mmol/100g的蒙脱石中加入无水乙醇，蒙脱石质量浓度为5％，常温搅拌1.3h，加入蒙脱石质量0.25倍的钛酸丁酯，继续室温搅拌2.5h，静置17h后过滤，将沉淀物在450℃煅烧2.4h后，得到蒙脱石负载锐钛矿光催化剂；
2)按质量份数，准备十二烷基苯磺酸钠75份，羟丙基甲基纤维素醚15份，三异丙醇胺10份，加入三者总质量160倍的水，在80℃，600r/min下高速搅拌20min，得到发泡剂；
3)按质量份数，将硅酸盐水泥64份、直径29μm，长度12mm的光导纤维7份、聚羧酸减水剂0.3份加入11.7份水搅拌均匀记作A物料，将发泡剂5份和光催化剂12份搅拌均匀后记作B物料，将B物料加入A物料中再次搅拌均匀，注入模具(Φ200mm×25mm)后振平，常温养护7d后拆模，得到可净化染料废水的漂浮板。
实施例4
本实施例提供了一种可净化染料废水的漂浮板的制备方法，包括步骤：
1)在阳离子交换量为96mmol/100g的蒙脱石中加入无水乙醇，蒙脱石质量浓度为6％，常温搅拌1.8h，加入蒙脱石质量0.15倍的钛酸丁酯，继续室温搅拌2.4h，静置15h后过滤，将沉淀物在500℃煅烧2.5h后，得到蒙脱石负载锐钛矿光催化剂；
2)按质量份数，准备十二烷基苯磺酸钠70份，羟丙基甲基纤维素醚15份，三异丙醇胺15份，加入三者总质量140倍的水，在65℃，500r/min下高速搅拌16min，得到发泡剂；
3)按质量份数，将硅酸盐水泥66份、直径32μm，长度4mm的光导纤维10份、聚羧酸减水剂0.4份加入12.6份水搅拌均匀记作A物料，将发泡剂6份和光催化剂5份搅拌均匀后记作B物料，将B物料加入A物料中再次搅拌均匀，注入模具(Φ200mm×25mm)后振平，常温养护5d后拆模，得到可净化染料废水的漂浮板。
实施例5
本实施例提供了一种可净化染料废水的漂浮板的制备方法，包括步骤：
1)在阳离子交换量为107mmol/100g的蒙脱石中加入无水乙醇，蒙脱石质量浓度为8％，常温搅拌1h，加入蒙脱石质量0.20倍的钛酸丁酯，继续室温搅拌2.8h，静置21h后过滤，将沉淀物在480℃煅烧2.5h后，得到蒙脱石负载锐钛矿光催化剂；
2)按质量份数，准备十二烷基苯磺酸钠80份，羟丙基甲基纤维素醚10份，三异丙醇胺10份，加入三者总质量110倍的水，在75℃，600r/min下高速搅拌30min，得到发泡剂；
3)按质量份数，将硅酸盐水泥68份、直径34μm，长度5mm的光导纤维10份、聚羧酸减水剂0.3份加入10.7份水搅拌均匀记作A物料，将泡沫7份和光催化剂6份搅拌均匀后记作B物料，将B物料加入A物料中再次搅拌均匀，注入模具(Φ200mm×25mm)后振平，常温养护6d后拆模，得到可净化染料废水的漂浮板。
实施例6
本实施例提供了一种可净化染料废水的漂浮板的制备方法，包括步骤：
1)在阳离子交换量为112mmol/100g的蒙脱石中加入无水乙醇，蒙脱石质量浓度为8％，常温搅拌1.5h，加入蒙脱石质量0.40倍的钛酸丁酯，继续室温搅拌2.2h，静置14h后过滤，将沉淀物在420℃煅烧3h后，得到蒙脱石负载锐钛矿光催化剂；
2)按质量份数，准备十二烷基苯磺酸钠70份，羟丙基甲基纤维素醚15份，三异丙醇胺15份，加入三者总质量100倍的水，在70℃，500r/min下高速搅拌25min，得到发泡剂；
3)按质量份数，将硅酸盐水泥65份、直径40μm，长度10mm的光导纤维5份、聚羧酸减水剂0.5份加入15.5份水搅拌均匀记作A物料，将发泡剂5份和光催化剂9份搅拌均匀后记作B物料，将B物料加入A物料中再次搅拌均匀，注入模具(Φ200mm×25mm)后振平，常温养护6d后拆模，得到可净化染料废水的漂浮板。
将实施例1-6制备的可净化染料废水的漂浮板进行性能测试，结果如表1所示。其中，漂浮板湿密度设计方法参照JGJ/T 341-2014《泡沫混凝土应用技术规程》开展；光催化降解实验参数：浓度50ppm的罗丹明B溶液1L，漂浮板尺寸Φ200mm×25mm，紫外光照强度5.0W/m2，光催化时间2h；循环实验程序：完成单次光催化实验后，将漂浮板在5.0W/m2的紫外光下持续照射3h，在清水中浸泡2h，之后投入下一次光催化反应。
表1实施例1-6制备的可净化染料废水的漂浮板的性能参数
实施例 湿密度(g/cm<sup>3</sup>) 罗丹明B的2h降解率(％) 50次循环后质量损失(％)
1 0.78 98 2.3
2 0.83 97 2.5
3 0.96 100 1.7
4 0.85 96 2.3
5 0.92 94 2.0
6 0.88 90 2.8
从表1可以看出，本发明实施例制备的可净化染料废水的漂浮板湿密度在0.78-0.96g/cm3，罗丹明B的2h降解率达到90-100％，50次循环实验后漂浮板的质量损失在1.7-2.8％。
综上，本发明制备的可净化染料废水的漂浮板，制备工艺简单、质轻、可有效降解罗丹明B，重复使用率高，适用于净化染料废水，具有较大的市场空间和发展前景。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种可净化染料废水的漂浮板，其特征在于，由以下重量份的原料制成：硅酸盐水泥60-70份、光导纤维4-12份、发泡剂4-8份、聚羧酸减水剂0.3-0.6份、光催化剂5-12份、拌合水10.7-13.4份，所述光催化剂为蒙脱石负载锐钛矿型光催化剂，所述发泡剂包括十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素醚和三异丙醇胺；所述蒙脱石负载锐钛矿型光催化剂的制备方法包括：在蒙脱石中加入无水乙醇，室温搅拌，再加入钛酸丁酯，搅拌静置后过滤，将沉淀物进行煅烧，得到蒙脱石负载锐钛矿型光催化剂。
2.根据权利要求1所述的可净化染料废水的漂浮板，其特征在于，所述光导纤维的直径25-45 μm、长度3-12 mm。
3.一种权利要求1或2所述的可净化染料废水的漂浮板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在蒙脱石中加入无水乙醇，室温搅拌，再加入钛酸丁酯，搅拌静置后过滤，将沉淀物进行煅烧，得到蒙脱石负载锐钛矿型光催化剂；
S2、将十二烷基苯磺酸钠、羟丙基甲基纤维素醚、三异丙醇胺混合，加入水，进行搅拌，得到发泡剂；
S3、将硅酸盐水泥、光导纤维、聚羧酸减水剂与拌合水混合并搅拌均匀，得到A物料，将所述发泡剂和所述光催化剂混合并搅拌均匀，得到B物料，将所述B物料加入所述A物料内，搅拌均匀，注入模具固化成型，脱模后即得到可净化染料废水的漂浮板。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述蒙脱石与所述钛酸丁酯的质量比为10：(1-4)。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述在蒙脱石中加入无水乙醇，室温搅拌后，所述蒙脱石质量浓度为5-10%。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述蒙脱石的阳离子交换容量为90-115 mmol/100g。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，S1中，所述将沉淀物进行煅烧的煅烧温度为400-550℃、煅烧时间为2-3 h。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述十二烷基苯磺酸钠、所述羟丙基甲基纤维素醚、所述三异丙醇胺的质量比为(7-8)：(1-2)：(1-2)，所述水的质量与所述十二烷基苯磺酸钠、所述羟丙基甲基纤维素醚以及所述三异丙醇胺总质量的比值为(100-160)：1。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述搅拌的条件为：在60-80℃、500-600 r/min下搅拌10-30 min。
CN202110609163.XA 2021-06-01 2021-06-01 一种可净化染料废水的漂浮板及其制备方法 Active CN113443870B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110609163.XA CN113443870B (zh) 2021-06-01 2021-06-01 一种可净化染料废水的漂浮板及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110609163.XA CN113443870B (zh) 2021-06-01 2021-06-01 一种可净化染料废水的漂浮板及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113443870A CN113443870A (zh) 2021-09-28
CN113443870B true CN113443870B (zh) 2022-12-09

Family

ID=77810559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110609163.XA Active CN113443870B (zh) 2021-06-01 2021-06-01 一种可净化染料废水的漂浮板及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113443870B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000107608A (ja) * 1998-10-02 2000-04-18 Titan Kogyo Kk 高強度光触媒体及びその製造方法並びにその用途
CN102153318A (zh) * 2010-12-10 2011-08-17 山东宏艺科技股份有限公司 光催化水泥基材料的制备方法和光催化剂的制备方法
CN102557723A (zh) * 2012-01-04 2012-07-11 河海大学 一种氮掺杂二氧化钛的泡沫混凝土及其制备方法
CN106946312A (zh) * 2017-03-14 2017-07-14 同济大学 利用光催化水泥基材料降解饮用水消毒副产物三氯乙酰胺的方法
CN107010905A (zh) * 2017-04-02 2017-08-04 天津市建筑科学研究院有限公司 一种可漂浮水泥基植被基材及制备方法
CN109987967A (zh) * 2019-04-16 2019-07-09 河北曲港高速公路开发有限公司 一种具有光催化净化效果的多孔隙水泥混凝土
CN111875310A (zh) * 2020-07-02 2020-11-03 武汉理工大学 一种光催化水泥基材料

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000107608A (ja) * 1998-10-02 2000-04-18 Titan Kogyo Kk 高強度光触媒体及びその製造方法並びにその用途
CN102153318A (zh) * 2010-12-10 2011-08-17 山东宏艺科技股份有限公司 光催化水泥基材料的制备方法和光催化剂的制备方法
CN102557723A (zh) * 2012-01-04 2012-07-11 河海大学 一种氮掺杂二氧化钛的泡沫混凝土及其制备方法
CN106946312A (zh) * 2017-03-14 2017-07-14 同济大学 利用光催化水泥基材料降解饮用水消毒副产物三氯乙酰胺的方法
CN107010905A (zh) * 2017-04-02 2017-08-04 天津市建筑科学研究院有限公司 一种可漂浮水泥基植被基材及制备方法
CN109987967A (zh) * 2019-04-16 2019-07-09 河北曲港高速公路开发有限公司 一种具有光催化净化效果的多孔隙水泥混凝土
CN111875310A (zh) * 2020-07-02 2020-11-03 武汉理工大学 一种光催化水泥基材料

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Applican of concrete surfaces as novel substrate for immobilization of TiO2 nano powder in photocatalytic treatment of phenolic water;Mohammad Delnavaz etl.;《Journal of environmental health science & engineering》;20150804;第1-10页 *
Photocatalytic performances and durability of TiO2/cement composites prepared by a smear method for organic wastewater degradation;Shenglei Feng etl;《Ceramics International》;20190731;第45卷(第17期);第23061-23069页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113443870A (zh) 2021-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104446594B (zh) 一种功能型多孔水泥基复合材料及其制备方法
CN104399516B (zh) 一种处理硝基苯酚废水的光催化剂的制备方法、一种硝基苯酚废水的处理方法
CN103833285B (zh) 高强度光催化水泥基复合浆料及其产品的制备方法
CN105080528A (zh) 一种预先成型的硅藻土负载TiO2及稀土掺杂TiO2光催化剂的制备方法
CN101966409B (zh) 一种新型高分子过滤材料及其制备方法
CN107055752B (zh) 一种生物膜反应器
CN108911607B (zh) 装配式墙体材料及其制备方法
CN104556289A (zh) 一种废水净化剂及其制备方法
US20220306531A1 (en) Visible-light-photocatalyzed composite light-transmitting concrete as well as preparation method and application thereof
CN110818297B (zh) 一种常压下微波辐照磷石膏转晶制备α型高强石膏的方法
CN112521078A (zh) 一种蒸压加气混凝土砌块生产方法及蒸压加气混凝土砌块
CN114163176B (zh) 农村污水处理系统免烧结生料球填料、制备及养护方法
CN103240110A (zh) 一种铁、氮共掺杂二氧化钛/活性炭光催化剂
CN105731930B (zh) 光触媒超耐水凹凸棒黏土空气净化灰泥
CN106829993A (zh) 一种通过紫外光辐射辅助绿色合成sba‑15介孔分子筛的方法
CN101774684A (zh) 一种水处理用滤料及其制备方法和应用
CN106492774A (zh) 一种玻璃负载纳米光催化膜的制备方法
CN113443870B (zh) 一种可净化染料废水的漂浮板及其制备方法
CN110482564B (zh) 一种微波加热类固相酸蒸汽转化法处理伊利石合成沸石分子筛的方法
CN107032481B (zh) 一种生物膜填料及其制备方法和生物膜反应器
CN106277426B (zh) 一种冷轧稀碱生化出水深度处理方法和系统
CN101830537B (zh) 一种可见光催化降解硫化矿选矿废水中有机成分的方法
CN100354320C (zh) 利用废旧聚苯乙烯泡沫制备聚苯乙烯磺化物
CN105800728B (zh) 一种用于污水处理的悬浮膜板、制备方法及其应用
CN108031464A (zh) 一种溶胶凝胶制备Bi2MoO6/埃洛石复合光催化材料的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant