CN115403344A - 一种吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖及制备方法 - Google Patents

一种吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖及制备方法 Download PDF

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Abstract

发明涉及一种吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖及制备方法，地面砖组成包括碳化胶凝材料、水泥、炉渣、石英砂、生石灰粉、水、光催化剂粉末组成。本发明通过混料、搅拌、浇筑、碳化、养护等步骤制备的室内装饰地面砖具有强度高、耐磨性好、耐久性强等优势，并且本发明在制备过程中可以吸收二氧化碳，成品室内装饰地面砖可以有效吸收室内的醛类污染物，整个过程不仅响应碳中要求，并且也符合绿色建材的响应，具有巨大的发展前景。

Description

一种吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖及制备方法
技术领域
本发明属于绿色建材技术领域，具体涉及一种吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖及制备方法。
背景技术
二氧化碳排放的三大主要来源分别为交通运输业、建筑业及工业。近年来，随着我国经济水平的高速发展，以上三个行业迅速发展，但是任何事物的快速发展都是一把双刃剑，我们在享受交通带来的便捷，建筑带来的舒适及工业带动的经济发展的同时也将导致大气中的二氧化碳气体超标，工业废渣的大量堆积。二氧化碳超标会导致全球变暖，工业废渣的大量堆积也会污染环境。
研究表明人类有80％的活动时间都存在于室内，因此室内空气的清洁十分重要。不过醛类污染物作为室内有害气体之首，如今提起来仍然令人“谈虎色变”，高浓度的甲醛会诱发恶性肿瘤，诱发鼻咽癌。
因此对上述问题进行解决是至关重要的，本发明制备的一种高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，采用可与二氧化碳进行固化硬化胶结反应的硅酸钙化合物，并加入光催化剂粉末制得。不仅可以解决一部分工业废渣的问题，同时在制备过程中可以吸收大量二氧化碳，成品砖同时具有净味、吸收醛类气体污染物的作用，符合国家环保发展的大方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖及制备方法，以解决室内醛类污染物及二氧化碳气体超标的问题。
为实现上述目的，本申请是通过以下技术方案实现的：
一种吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，其具体组成按质量份为：碳化胶凝材料20～40份，水泥10～30份，炉渣5～15份，石英砂5～10份，石灰粉5～10份，水5～10份，光催化剂粉末20～40份。
进一步的，所述碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙、二硅酸三钙中的一种或多种。
进一步的，碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙和β型硅酸二钙时，重量比为3： 1-5：1；碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙和二硅酸三钙，重量比为5：4；碳化胶凝材料为β型硅酸二钙和二硅酸三钙，重量比为1：2；碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙及二硅酸三钙时，重量比为3-5：1-2：2-4。
进一步的，所述炉渣中SiO2的重量百分比含量为30～80％，粒度为0.1～ 0.5mm。
进一步的，所述石英砂粒径在50～800μm。
进一步的，所述生石灰粉满足过0.9mm筛的筛余不大于1.5％。
进一步的，所述光催化剂粉末为满足在15min内实现对100ml浓度为10 mg/L的RhB溶液进行完全降解脱色的石墨相g-C3N4粉末。
一种上述任一项的吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)将碳化胶凝材料、水泥、炉渣、石英砂、生石灰粉、光催化剂粉末按比例混合均匀，搅拌制得地面砖干粉料；
(2)将干粉料中加入设定量的水进行搅拌；
(3)将搅拌后的料浆混合均匀后注入模具内，随即进行压制，压制完后在空气氛围进行常规养护；
(4)将养护后的地面砖放入碳化箱中进行碳化，碳化结束后即得高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖。
进一步的，步骤(3)中的压制压强为20～50MPa，养护温度为10～50℃，时间2～24h。
进一步的，步骤(4)中的碳化条件为：二氧化碳气体浓度为3～50％，碳化温度为20～80℃、压力为0.1～0.5MPa、时间为6～20h。
本发明的有益效果是：
1、装饰地面砖的制备过程使用工业固废，大大降低了环境污染的程度。
2、装饰地面砖制备过程中可以吸收大量二氧化碳，响应国家号召。
3、成品装饰地面砖由于光催化剂粉末的加入，从而具备催化降解性能与吸附性能，可以实现对室内装修有害气体的吸附及降解。
4、本技术方案通过碳化胶凝材料的使用，特别是碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙及二硅酸三钙中的两种或三种组合时，通过不同晶型的用量的匹配，降低了单一使用某一组分时的晶体排列导致的脆性，使得地面砖的抗折性能显著提高，减少了运输时导致的损坏，并且能够相应降低为减少运输损失而采用的包装成本，并且在应用于本地面砖的场所，因为抗折性能的提高，减少了铺设及使用过程中的碎裂现象。
附图说明
图1是装饰地面砖对甲醛吸附装置图，其中1为模拟光源，2为取样孔， 3为成品装饰地面砖。
图2是实施例1-6装饰地面砖固碳率对比图。
图3是实施例1-6装饰地面砖吸醛效率对比图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本技术方案的地面砖与传统的地面砖相比，不仅具有吸收醛类气体及二氧化碳的作用，同时还具有优良的抗折性能。
实施例1
一种高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，按质量份计由下述组分：γ型硅酸二钙25份、水泥15份、炉渣10份、石英砂5份、石灰粉5份、水10份及光催化剂粉末25份组成。
其中，γ型硅酸二钙细度为200目。炉渣SiO2的含量为60％，粒度为0.1 ～0.2mm。石英砂粒径在50～800μm。生石灰粉满足过0.9mm筛的筛余不大于 1.5％。光催化剂粉末为满足在15min内实现对100ml浓度为10mg/L的RhB 溶液进行完全降解脱色的石墨相g-C3N4粉末。
上述高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳化胶凝材料、水泥、炉渣、石英砂、生石灰粉、光催化剂粉末按比例混合均匀，搅拌10～15min左右制得地面砖干粉料；
(2)将干粉料中加入一定量的水进行搅拌；
(3)将搅拌后的料浆混合均匀后注入模具内，随即进行压制，压制强度为 30MPa；
(4)将养护后的地面砖放入碳化箱中进行碳化，碳化结束后即得高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖。
将制备完成的室内装饰地面砖放入充满甲醛气体的自制密闭玻璃箱中测试其甲醛吸附能力，如图1所示。
上述实施例中，养护温度为30℃、时间2h。
上述实施例中，装饰地面砖的碳化条件为：二氧化碳气体浓度为10％，碳化温度为20℃、压力为0.2MPa、时间为12h。
本实施例制得的装饰地面砖技术指标为：抗折强度为18MPa、固碳率为 30％、在12h内对甲醛气体的吸附率为40％。
实施例2
一种高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，按质量份计由下述组分：γ型硅酸二钙28份、β型硅酸二钙7份、水泥10份、炉渣5份、石英砂 5份、石灰粉5份、水10份及光催化剂粉末40份组成。
其中，γ型硅酸二钙和β型硅酸二钙细度均为200目。炉渣SiO2的含量为60％，粒度为0.1～0.2mm。石英砂粒径在50～800μm。生石灰粉满足过0.9mm 筛的筛余不大于1.5％。光催化剂粉末为满足在15min内实现对100ml浓度为 10mg/L的RhB溶液进行完全降解脱色的石墨相g-C3N4粉末。
上述高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳化胶凝材料、水泥、炉渣、石英砂、生石灰粉、光催化剂粉末按比例混合均匀，搅拌10～15min左右制得地面砖干粉料；
(2)将干粉料中加入一定量的水进行搅拌；
(3)将搅拌后的料浆混合均匀后注入模具内，随即进行压制，压制强度为 30MPa；
(4)将养护后的地面砖放入碳化箱中进行碳化，碳化结束后即得高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖。
将制备完成的室内装饰地面砖放入充满甲醛气体的自制密闭玻璃箱中测试其甲醛吸附能力，如图1所示。
上述实施例中，养护温度为30℃、时间2h。
上述实施例中，装饰地面砖的碳化条件为：二氧化碳气体浓度为10％，碳化温度为20℃、压力为0.2MPa、时间为12h。
本实施例制得的装饰地面砖技术指标为：抗折强度为26MPa、固碳率为 26％、在12h内对甲醛气体的吸附率为20％。
实施例3
一种高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，按质量份计由下述组分：β型硅酸二钙25份、水泥15份、炉渣10份、石英砂5份、石灰粉5份、水10份及光催化剂粉末20份组成。
其中，β型硅酸二钙细度为200目。炉渣SiO2的含量为60％，粒度为0.1 ～0.2mm。石英砂粒径在50～800μm。生石灰粉满足过0.9mm筛的筛余不大于 1.5％。光催化剂粉末为满足在15min内实现对100ml浓度为10mg/L的RhB 溶液进行完全降解脱色的石墨相g-C3N4粉末。
上述高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳化胶凝材料、水泥、炉渣、石英砂、生石灰粉、光催化剂粉末按比例混合均匀，搅拌10～15min左右制得地面砖干粉料；
(2)将干粉料中加入一定量的水进行搅拌；
(3)将搅拌后的料浆混合均匀后注入模具内，随即进行压制，压制强度为 30MPa；
(4)将养护后的地面砖放入碳化箱中进行碳化，碳化结束后即得高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖。
将制备完成的室内装饰地面砖放入充满甲醛气体的自制密闭玻璃箱中测试其甲醛吸附能力，如图1所示。
上述实施例中，养护温度为30℃、时间2h。
上述实施例中，装饰地面砖的碳化条件为：二氧化碳气体浓度为10％，碳化温度为20℃、压力为0.2MPa、时间为12h。
本实施例制得的装饰地面砖技术指标为：抗折强度为16MPa、固碳率为 7％、在12h内对甲醛气体的吸附率为38％。
实施例4
一种高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，按质量份计由下述组分：β型硅酸二钙13份、二硅酸三钙26份、水泥15份、炉渣10份、石英砂 5份、石灰粉5份、水10份及光催化剂粉末20份组成。
其中，β型硅酸二钙及二硅酸三钙细度均为200目。炉渣SiO2的含量为 60％，粒度为0.1～0.2mm。石英砂粒径在50～800μm。生石灰粉满足过0.9mm 筛的筛余不大于1.5％。光催化剂粉末为满足在15min内实现对100ml浓度为 10mg/L的RhB溶液进行完全降解脱色的石墨相g-C3N4粉末。
上述高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳化胶凝材料、水泥、炉渣、石英砂、生石灰粉、光催化剂粉末按比例混合均匀，搅拌10～15min左右制得地面砖干粉料；
(2)将干粉料中加入一定量的水进行搅拌；
(3)将搅拌后的料浆混合均匀后注入模具内，随即进行压制，压制强度为 30MPa；
(4)将养护后的地面砖放入碳化箱中进行碳化，碳化结束后即得高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖。
将制备完成的室内装饰地面砖放入充满甲醛气体的自制密闭玻璃箱中测试其甲醛吸附能力，如图1所示。
上述实施例中，养护温度为30℃、时间2h。
上述实施例中，装饰地面砖的碳化条件为：二氧化碳气体浓度为10％，碳化温度为20℃、压力为0.2MPa、时间为12h。
本实施例制得的装饰地面砖技术指标为：抗折强度为23MPa、固碳率为 10％、在12h内对甲醛气体的吸附率为19％。
实施例5
一种高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，按质量份计由下述组分：二硅酸三钙25份、水泥15份、炉渣10份、石英砂5份、石灰粉5份、水10份及光催化剂粉末20份组成。
其中，二硅酸三钙细度为200目。炉渣SiO2的含量为60％，粒度为0.1～ 0.2mm。石英砂粒径在50～800μm。生石灰粉满足过0.9mm筛的筛余不大于 1.5％。光催化剂粉末为满足在15min内实现对100ml浓度为10mg/L的RhB 溶液进行完全降解脱色的石墨相g-C3N4粉末。
上述高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳化胶凝材料、水泥、炉渣、石英砂、生石灰粉、光催化剂粉末按比例混合均匀，搅拌10～15min左右制得地面砖干粉料；
(2)将干粉料中加入一定量的水进行搅拌；
(3)将搅拌后的料浆混合均匀后注入模具内，随即进行压制，压制强度为 30MPa；
(4)将养护后的地面砖放入碳化箱中进行碳化，碳化结束后即得高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖。
将制备完成的室内装饰地面砖放入充满甲醛气体的自制密闭玻璃箱中测试其甲醛吸附能力，如图1所示。
上述实施例中，养护温度为30℃、时间2h。
上述实施例中，装饰地面砖的碳化条件为：二氧化碳气体浓度为10％，碳化温度为20℃、压力为0.2MPa、时间为12h。
本实施例制得的装饰地面砖技术指标为：抗折强度为14MPa、固碳率为 5％、在12h内对甲醛气体的吸附率为35％。
实施例6
一种高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，按质量份计由下述组分：γ型硅酸二钙20份、二硅酸三钙16份、水泥10份、炉渣10份、石英砂 5份、石灰粉5份、水10份及光催化剂粉末40份组成。
其中，γ型硅酸二钙和二硅酸三钙细度均为200目。炉渣SiO2的含量为 60％，粒度为0.1～0.2mm。石英砂粒径在50～800μm。生石灰粉满足过0.9mm 筛的筛余不大于1.5％。光催化剂粉末为满足在15min内实现对100ml浓度为 10mg/L的RhB溶液进行完全降解脱色的石墨相g-C3N4粉末。
上述高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳化胶凝材料、水泥、炉渣、石英砂、生石灰粉、光催化剂粉末按比例混合均匀，搅拌10～15min左右制得地面砖干粉料；
(2)将干粉料中加入一定量的水进行搅拌；
(3)将搅拌后的料浆混合均匀后注入模具内，随即进行压制，压制强度为 30MPa；
(4)将养护后的地面砖放入碳化箱中进行碳化，碳化结束后即得高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖。
将制备完成的室内装饰地面砖放入充满甲醛气体的自制密闭玻璃箱中测试其甲醛吸附能力，如图1所示。
上述实施例中，养护温度为30℃、时间2h。
上述实施例中，装饰地面砖的碳化条件为：二氧化碳气体浓度为10％，碳化温度为20℃、压力为0.2MPa、时间为12h。
本实施例制得的装饰地面砖技术指标为：抗折强度为24MPa、固碳率为 8％、在12h内对甲醛气体的吸附率为37％。
对比例1
按质量份计由下述组分：γ型硅酸二钙25份、水泥15份、炉渣10份、石英砂5份、石灰粉5份及水10份组成。
其中，γ型硅酸二钙细度为200目。炉渣SiO2的含量为60％，粒度为0.1～ 0.2mm。石英砂粒径在50～800μm。生石灰粉满足过0.9mm筛的筛余不大于 1.5％。
制备方法包括如下步骤：
(1)将碳化胶凝材料、水泥、炉渣、石英砂、生石灰粉，按比例混合均匀，搅拌10～15min左右制得地面砖干粉料；
(2)将干粉料中加入一定量的水进行搅拌；
(3)将搅拌后的料浆混合均匀后注入模具内，随即进行压制，压制强度为 30MPa；
(4)将养护后的地面砖放入碳化箱中进行碳化，碳化结束后即得装饰地面砖。
将制备完成的室内装饰地面砖放入充满甲醛气体的自制密闭玻璃箱中测试其甲醛吸附能力，如图1所示。
上述实施例中，养护温度为30℃、时间2h。
上述实施例中，装饰地面砖的碳化条件为：二氧化碳气体浓度为10％，碳化温度为20℃、压力为0.2MPa、时间为12h。
本实施例制得的装饰地面砖技术指标为：抗折强度为20MPa、固碳率为 26％、在12h内对甲醛气体的吸附率为0％。
通过不同实施例对比可以发现碳化胶凝材料的组成及含量对最终成品装饰地面砖的抗折强度影响最大，其中在碳化胶凝材料γ型硅酸二钙和β型硅酸二钙在以重量比为4：1使用时，可以得到其最佳抗折强度为26MPa、固碳率为26％。碳化胶凝材料若单独使用γ型硅酸二钙时，如实施例1，其在适合的用量情况下，固碳率能够达到30％，但是抗折性并没有显著提高(符合国家标准的前提下)，具体如何应用，需要根据产品的不同应用环境或需要进行相应的选择。碳化胶凝材料过高或过低的添加都会使抗折强度及固碳率变低，如图2和图3所示。并从实施例对比结果中可以发现固碳率与装饰地面砖的抗折强度之间呈现正相关关系。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，其特征在于，其具体组成按质量份为：碳化胶凝材料20～40份，水泥10～30份，炉渣5～15份，石英砂5～10份，石灰粉5～10份，水5～10份，光催化剂粉末20～40份。
2.根据权利要求1所述的吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，其特征在于，所述碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙、二硅酸三钙中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，其特征在于，碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙和β型硅酸二钙时，重量比为3：1-5：1；碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙和二硅酸三钙，重量比为5：4；碳化胶凝材料为β型硅酸二钙和二硅酸三钙，重量比为1：2；碳化胶凝材料为γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙及二硅酸三钙时，重量比为3-5：1-2：2-4。
4.根据权利要求1所述的吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，其特征在于，所述炉渣中SiO2的重量百分比含量为30～80％，粒度为0.1～0.5mm。
5.根据权利要求1所述的吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，其特征在于，所述石英砂粒径在50～800μm。
6.根据权利要求1所述的吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，其特征在于，所述生石灰粉满足过0.9mm筛的筛余不大于1.5％。
7.根据权利要求1所述的吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖，其特征在于，所述光催化剂粉末为满足在15min内实现对100ml浓度为10mg/L的RhB溶液进行完全降解脱色的石墨相g-C3N4粉末。
8.一种权利要求1至8中任一项的吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将碳化胶凝材料、水泥、炉渣、石英砂、生石灰粉、光催化剂粉末按比例混合均匀，搅拌制得地面砖干粉料；
(2)将干粉料中加入设定量的水进行搅拌；
(3)将搅拌后的料浆混合均匀后注入模具内，随即进行压制，压制完后在空气氛围进行常规养护；
(4)将养护后的地面砖放入碳化箱中进行碳化，碳化结束后即得高效吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖。
9.根据权利要求8所述的吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的压制压强为20～50MPa，养护温度为10～50℃，时间2～24h。
10.根据权利要求8所述的吸醛吸碳的光催化剂复合室内装饰地面砖的制备方法，其特征在于，步骤(4)中的碳化条件为：二氧化碳气体浓度为3～50％，碳化温度为20～80℃、压力为0.1～0.5MPa、时间为6～20h。
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