CN116836573A - 一种磷酸镁自清洁水泥涂料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷酸镁自清洁水泥涂料,其组成物为氧化镁、磷酸盐、草酸亚铁5‑20%、硼酸10%,余量为氧化镁、磷酸盐,氧化镁与磷酸盐的摩尔比为2‑4:1,使用时,将其与水混合成浆料涂覆于物体表面,形成磷酸镁自清洁水泥涂层,实验结果显示,该磷酸镁自清洁水泥涂层对有机污染物具有较好的分解能力。
Description
技术领域
本发明属于一种磷酸镁自清洁水泥涂层,并应用于光催化分解有机污染物的应用。
背景技术
磷酸镁水泥具有快凝、耐磨和耐腐蚀性能等优点,可作为涂料或建筑结构材料,应用于建筑、道路等领域。将光催化技术与水泥基建筑材料相结合有利于实现光催化降解应用范围最大化及建筑结构表面的自清洁性能。现有的路面或建筑墙面大多采用水泥基材料或涂料铺设或涂敷而成,如果在水泥中加入具有光催化活性的材料,应用于建筑结构墙面或人行道路等,可以直接利用太阳能实现自清洁,有效去除附着在水泥表面的有机污染物。
发明内容
本发明提供了一种磷酸镁自清洁水泥涂料,其组成物为氧化镁、磷酸盐、草酸亚铁、硼酸,其中氧化镁与磷酸盐的摩尔比为2-4:1,草酸亚铁占涂料总量的5-20%,硼酸占涂料总量的10%,其余为氧化镁、磷酸盐。
所述氧化镁为纯度98%MgO在1000-1200℃下煅烧3h制得,磷酸盐为磷酸二氢钾。
本发明磷酸镁自清洁水泥涂料使用时,与水混合搅拌均匀后,敷涂到物体表面,得到磷酸镁自清洁水泥涂层,在保护物体的同时,用于处理分解有机污染物。
所述有机污染物包括甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明B。
本发明另一目的是将上述磷酸镁自清洁水泥涂料应用在光催化分解有机污染物。
本发明的优点与技术效果:
本发明采用氧化镁和磷酸盐为主要原料,配合草酸亚铁、水和硼酸,制备出磷酸镁自清洁水泥涂层,并利用该涂层分解有机污染物,具有良好的光降解性能和自清洁效果。
附图说明
图1为实施例1中不同实验组及对比例1涂层对甲基橙降解效果对比图;
图2为实施例2中不同实验组及对比例2涂层对甲基橙降解效果对比图;
图3为实施例3中不同实验组及对比例3涂层对甲基橙降解效果对比图;
图4为实施例4中不同实验组及对比例4涂层对亚甲基蓝降解效果对比图;
图5为实施例5中不同实验组及对比例5涂层对亚甲基蓝降解效果对比图;
图6为实施例6中不同实验组及对比例6涂层对亚甲基蓝降解效果对比图;
图7为实施例7中不同实验组及对比例7涂层对罗丹明B降解效果对比图;
图8为实施例8中不同实验组及对比例8涂层对罗丹明B降解效果对比图;
图9为实施例9中不同实验组及对比例9涂层对罗丹明B降解效果对比图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的具体内容,通过以下具体实例来对本发明作详细说明,但本发明保护范围不局限于下述内容;
实施例1:本实施例中氧化镁与磷酸二氢钾摩尔比为2:1,草酸亚铁的添加量为磷酸镁自清洁水泥涂料总量的5-20%,硼酸10%,添加磷酸镁自清洁水泥涂料总质量50%的水;将氧化镁、磷酸二氢钾、硼酸、水混合搅拌1min,浆料均匀涂抹到10cm×10cm大小的PVC板表面,制得磷酸镁自清洁水泥涂层,试样完全干后,在上面均匀涂抹5mL的100ml/L的甲基橙溶液,暗反应3h后,将带涂层的PVC板置于太阳光下照射5h;同时以不添加草酸亚铁的混合物涂料为对照(氧化镁9.4g、磷酸二氢钾15.8g、硼酸2.8g、水14g)
将PVC板上的涂层刮至研钵中研磨,取粉体28g加入离心管中,加水离心,离心后取液体,将液体加到100mL容量瓶中,重复上述离心操作一次后,将容量瓶定容到100mL,在紫外-可见分光光度计中用甲基橙标线,在463nm波长处测量其吸光度,得到剩余甲基橙的浓度,并计算降解率;具体实验组如下:
1、氧化镁8.8g、磷酸二氢钾15.0g、硼酸2.8g、草酸亚铁1.4g、水14g;
2、氧化镁8.3g、磷酸二氢钾14.1g、硼酸2.8g、草酸亚铁2.8g、水14g;
3、氧化镁7.8g、磷酸二氢钾13.2g、硼酸2.8g、草酸亚铁4.2g、水14g;
4、氧化镁7.24g、磷酸二氢钾12.36g、硼酸2.8g、草酸亚铁5.6g、水14g;
测试实施例1不同实验组、对比例1涂层的催化降解率见表1,降解效果见图1所示;
表1
对比例1 | 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | 实验组4 | |
降解率/% | 0 | 72.50 | 77.06 | 77.06 | 72.50 |
。
实施例2:本实施例中氧化镁与磷酸二氢钾摩尔比为3:1,草酸亚铁的添加量为磷酸镁自清洁水泥涂料总量的5-20%,硼酸10%,添加磷酸镁自清洁水泥涂料总质量50%的水;将氧化镁、磷酸二氢钾、硼酸、水混合搅拌1min,浆料均匀涂抹到10cm×10cm大小的PVC板表面,制得磷酸镁自清洁水泥涂层,试样完全干后,在上面均匀涂抹5mL的100ml/L的甲基橙溶液,暗反应3h后,将带涂层的PVC板置于太阳光下照射5h;同时以不添加草酸亚铁的混合物涂料为对照(氧化镁11.8g、磷酸二氢钾13.4g、硼酸2.8g、水14g);
用紫外-可见分光光度计测定涂层表面剩余的甲基橙的含量,并计算降解率,方法同实施例1;具体实验组如下:
1、氧化镁11.2g、磷酸二氢钾12.6g、硼酸2.8g、草酸亚铁1.4g、水14g;
2、氧化镁10.5g、磷酸二氢钾11.9g、硼酸2.8g、草酸亚铁2.8g、水14g;
3、氧化镁9.8g、磷酸二氢钾11.2g、硼酸2.8g、草酸亚铁4.2g、水14g;
4、氧化镁9.2g、磷酸二氢钾10.4g、硼酸2.8g、草酸亚铁5.6g、水14g;
测试实施例2不同实验组、对比例2涂层的催化降解率见表2,降解效果见图2所示;
表2
对比例2 | 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | 实验组4 | |
降解率/% | 0 | 54.40 | 61.00 | 69.08 | 59.08 |
。
实施例3:本实施例中氧化镁与磷酸二氢钾摩尔比为4:1,草酸亚铁的添加量为磷酸镁自清洁水泥涂料总量的5-20%,硼酸10%,添加磷酸镁自清洁水泥涂料总质量50%的水;将氧化镁、磷酸二氢钾、硼酸、水混合搅拌1min,浆料均匀涂抹到10cm×10cm大小的PVC板表面,制得磷酸镁自清洁水泥涂层,试样完全干后,在上面均匀涂抹5mL的100ml/L的甲基橙溶液,暗反应3h后,将带涂层的PVC板置于太阳光下照射5h;同时以不添加草酸亚铁的混合物涂料为对照(氧化镁13.6g、磷酸二氢钾11.6g、硼酸2.8g、水14g);
用紫外-可见分光光度计测定涂层表面剩余的甲基橙的含量,并计算降解率,方法同实施例1;具体实验组如下:
1、氧化镁12.9g、磷酸二氢钾10.9g、硼酸2.8g、草酸亚铁1.4g、水14g;
2、氧化镁12.1g、磷酸二氢钾10.3g、硼酸2.8g、草酸亚铁2.8g、水14g;
3、氧化镁11.4g、磷酸二氢钾9.6g、硼酸2.8g、草酸亚铁4.2g、水14g;
5、氧化镁10.6g、磷酸二氢钾9g、硼酸2.8g、草酸亚铁5.6g、水14g;
测试实施例3不同实验组、对比例3涂层的催化降解率见表3,降解效果见图3所示;
表3
对比例3 | 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | 实验组4 | |
降解率/% | 0 | 23.40 | 33.80 | 42.00 | 38.00 |
。
实施例4:本实施例对照组4、实验组均与实施例1相同,不同在于在涂层上涂抹5mL的100ml/L的亚甲基蓝溶液,及用紫外-可见分光光度计用亚甲基蓝标线在664nm波长处测定涂层表面剩余的亚甲基蓝的含量,并计算降解率;测试实施例4不同实验组、对比例4涂层的催化降解率见表4,降解效果见图4所示;
表4
对比例4 | 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | 实验组4 | |
降解率/% | 20 | 93.90 | 99.80 | 99.54 | 99.09 |
。
实施例5:本实施例对照组5、实验组均与实施例2相同,不同在于在涂层上涂抹5mL的100ml/L的亚甲基蓝溶液,及用紫外-可见分光光度计用亚甲基蓝标线在664nm波长处测定涂层表面剩余的亚甲基蓝的含量,并计算降解率;测试实施例5不同实验组、对比例5涂层的催化降解率见表:5,降解效果见图5所示;
表5
实施例5 | 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | 实验组4 | |
降解率/% | 20 | 87.00 | 92.30 | 92.30 | 91.78 |
。
实施例6:本实施例对照组6、实验组均与实施例3相同,不同在于在涂层上涂抹5mL的100ml/L的亚甲基蓝溶液,及用紫外-可见分光光度计用亚甲基蓝标线在664nm波长处测定涂层表面剩余的亚甲基蓝的含量,并计算降解率;测试实施例6不同实验组、对比例6涂层的催化降解率见表6,降解效果见图6所示;
表6
对比例6 | 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | 实验组4 | |
降解率/% | 20 | 85.72 | 90.00 | 89.47 | 88.34 |
。
实施例7:本实施例对照组7、实验组均与实施例1相同,不同在于在涂层上涂抹5mL的100ml/L的罗丹明B溶液,及用紫外-可见分光光度计用罗丹明B标线在553nm波长处测定涂层表面剩余的亚甲基蓝的含量,并计算降解率;测试实施例7不同实验组、对比例7涂层的催化降解率见表7,降解效果见图7所示;
表7
对比例7 | 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | 实验组4 | |
降解率/% | 0 | 49.72 | 76.34 | 73.16 | 59.32 |
。
实施例8:本实施例对照组8、实验组均与实施例2相同,不同在于在涂层上涂抹5mL的100ml/L的罗丹明B溶液,及用紫外-可见分光光度计用罗丹明B标线在553nm波长处测定涂层表面剩余的亚甲基蓝的含量,并计算降解率;测试实施例8不同实验组、对比例8涂层的催化降解率见表8,降解效果见图8所示;
表8
对比例8 | 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | 实验组4 | |
降解率/% | 0 | 15.84 | 32.46 | 41.42 | 22.88 |
。
实施例9:本实施例对照组9、实验组均与实施例3相同,不同在于在涂层上涂抹5mL的100ml/L的罗丹明B溶液,及用紫外-可见分光光度计用罗丹明B标线在553nm波长处测定涂层表面剩余的亚甲基蓝的含量,并计算降解率;测试实施例9不同实验组、对比例9涂层的催化降解率见表9,降解效果见图9所示;
表9
对比例9 | 实验组1 | 实验组2 | 实验组3 | 实验组4 | |
降解率/% | 0 | 9.04 | 43.96 | 22.24 | 7.52 |
。
从表1、表2、表3可以看出对于氧化镁和磷酸二氢钾的摩尔比为2:1时,光催化降解甲基橙的效果最好,从表1、表2、表3可以看出草酸亚铁的含量为10%-15%时光催化降解甲基橙效果最好;表4、表5、表6可以看出对于氧化镁和磷酸二氢钾的摩尔比为2:1时,光催化降解亚甲基蓝的效果最好,从表4、表5、表6可以看出草酸亚铁的含量为10%-15%时光催化降解亚甲基蓝效果最好;从表7、表8、表9可以看出对于氧化镁和磷酸二氢钾的摩尔比为2:1时,光催化降解罗丹明B的效果最好,从表7、表8、表9可以看出草酸亚铁的含量为10%-15%时光催化降解罗丹明B效果最好。
Claims (4)
1.一种磷酸镁自清洁水泥涂料,其特征在于,组成物为氧化镁、磷酸盐、草酸亚铁5-20%、硼酸10%,余量为氧化镁、磷酸盐,氧化镁与磷酸盐的摩尔比为2-4:1。
2.根据权利要求1所述的磷酸镁自清洁水泥涂料,其特征在于:磷酸盐为磷酸二氢钾。
3.根据权利要求1所述的磷酸镁自清洁水泥涂料,其特征在于:氧化镁为纯度98%MgO在1000-1200℃下煅烧3h制得。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的磷酸镁自清洁水泥涂料在制备光催化分解有机污染物水泥涂层中的应用。
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