一种可降解NOX的喷涂式水泥混凝土的制备方法与流程

本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及一种可降解NOX的喷涂式水泥混凝土的制备方法。

背景技术：
随着汽车保有量的持续上升，汽车尾气排放造成的污染问题日趋严峻，污染物中以NOx为主的有毒气体给人们的身体健康带来了巨大威胁，因此，开发出高效可持续降解NOx的路面环保材料是有效治理尾气污染的关键性技术。纳米TiO2材料作为一种半导体光催化剂，在环境污染治理方面显示出良好的前景。而国内外学者对于纳米TiO2光催化材料的研发过程中，亟待突破的难题主要来自两方面：(1)纳米TiO2材料本身的结团现象使其催化效应大大减弱；(2)如何引入路面材料使其发挥持续高效的催化降解效应。

技术实现要素：
有鉴于此，本发明所解决的技术问题在于提供一种光催化功能水泥混凝土结构的制备方法，以适应不同场合不同路段的持续高效光催化效应。本发明采用如下技术方案：本发明的可降解NOX的喷涂式水泥混凝土的制备方法的具体步骤如下：(1)大孔径透水水泥混凝土的制备；(2)二氧化钛水性浆液的制备：将二氧化钛粉体和活性炭按质量比0.5-2:1进行充分混合得到二氧化钛粉体和活性炭的混合物，然后将水泥、二氧化钛粉体和活性炭的混合物、混凝土渗透固化剂和分散剂进行混合，二氧化钛粉体和活性炭的重量是水泥重量的0.3-1.5％，混凝土渗透固化剂的重量是水泥重量的1-5％，分散剂的重量是水泥重量的0.3-0.9％，上述混合物加水搅拌均匀后，得到二氧化钛水性浆液；(3)喷涂式混凝土的制备：将步骤(2)制备的二氧化钛水性浆液喷涂于步骤(1)制备的大孔径透水水泥混凝土的表层，使其渗入表层8-12mm内，然后将混凝土进行养生，得到本发明的可降解NOX的喷涂式水泥混凝土。步骤(1)中，大孔径透水水泥混凝土为无砂的透水性混凝土，采用人工成型，成型后用塑料薄膜覆盖表面，在室温20℃±5℃，相对湿度大于50％的环境下，静放一到两个昼夜，然后拆模。步骤(2)中，二氧化钛粉体为锐钛矿型纳米二氧化钛粉体。步骤(2)中，优选二氧化钛粉体和活性炭质量比为1:1。步骤(2)中，优选二氧化钛粉体和活性炭的重量是水泥重量的0.6-1.0％。步骤(2)中，优选所述的混凝土渗透固化剂是LiSi硅酸锂溶液，混凝土渗透固化剂的重量是水泥重量的3％。步骤(2)中，优选所述的分散剂是聚羧酸盐，分散剂的重量是水泥重量的0.6％。步骤(2)中，制备的二氧化钛水性浆液的浓度是5g/L。步骤(3)中，优选将步骤(2)制备的二氧化钛水性浆液喷涂于步骤(1)制备的大孔径透水混凝土的表层，使其渗入表层10mm。步骤(3)中，所述的养护的方法如下：将混凝土放入标准养护室，在温度20℃±5℃，湿度大于95％下养护28d。本发明中对于大孔径透水水泥混凝土中的常规组分水泥、砂和水的类别、用量没有特别要求，本领域技术人员可以根据实际情况自行设定其配比。所述喷涂式水泥混凝土，考虑到为了能使二氧化钛长期渗透在路面表面内，起到降解尾气的作用，同时使纳米二氧化钛颗粒不至于被水泥石所包裹而失去催化效应，将二氧化钛材料做成涂液喷涂在大孔径的透水水泥混凝土中，使二氧化钛颗粒以外部渗透的方式渗透到混凝土内部，而起到长期的催化降解效应。本发明的积极效果如下：本发明提供的喷涂式水泥光催化功能混凝土，其应用在轻荷载道路、室外工程、广场、人行道和停车场等路面尾气污染相对较严重的地段，并利用大孔径混凝土透水性强、强度高、施工简便等特点，将纳米二氧化钛以渗透剂、分散剂等负载后，制成水性涂液渗透到水泥混凝土内部，长期发挥高效且持续的光催化降解作用，显示出极强的实用性。试验结果表明，本发明制备的喷涂式光催化水泥混凝土对NOx的分解率达到40％以上。附图说明图1是本发明所用自主开发的环境影响因素可控的多功能光催化反应测试系统外部示意图。图2是本发明所用自主开发的环境影响因素可控的多功能光催化反应测试系统整体构造细部图。图中各标号表示：光照系统：1.1-LED紫外线面光源；尾气分析系统：2.1-NO尾气分析仪，2.2-NO2尾气分析仪，2.3-尾气分析仪进气口，2.4-尾气分析仪排气口，2.5-NO、NO2传感器读数屏显器，2.6-NO、NO2传感器探头，2.7-气体注入口；温控系统：3.1-发热丝，3.2-温控智能液晶屏显控制器。具体实施方式下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。实施例1(1)将TiO2与活性炭按质量比为1:1进行充分混合，使纳米TiO2材料不易结团、容易分散。(2)将水泥、TiO2与活性炭按比例配制的混合物、混凝土渗透固化剂和分散剂聚羧酸盐按重量比1:0.06:0.03:0.06的比例混合，制成质量浓度为5g/L的纳米二氧化钛水性浆液。(3)制作无砂的透水性水泥混凝土，采用人工成型，成型后用塑料薄膜覆盖表面，在室温20℃±5℃，相对湿度大于50％的环境下，静放一到两个昼夜，然后拆模。然后将配制好的纳米TiO2水性浆液，分别喷涂于透水混凝土试件表层10mm深度范围内，最后将试件放入标准养生室(温度20℃±5℃，湿度大于95％)养护28d。(4)在多功能光催化反应测试系统仪器中模拟日光条件下，连续通过浓度为0.50ppm～1.00ppm的NO2气体，其光催化NOx的分解率在40％以上。实施例2(1)将TiO2与活性炭按质量比为1:1进行充分混合，使纳米TiO2材料不易结团、容易分散。(2)将水泥、TiO2与活性炭按比例配制的混合物、混凝土渗透固化剂和分散剂聚羧酸盐按重量比1:0.1:0.03:0.06的比例混合，制成质量浓度为5g/L的纳米二氧化钛水性浆液。(3)制作无砂的透水性水泥混凝土，采用人工成型，成型后用塑料薄膜覆盖表面，在室温20℃±5℃，相对湿度大于50％的环境下，静放一到两个昼夜，然后拆模。然后将配制好的纳米TiO2水性浆液，分别喷涂于透水水泥混凝土试件表层10mm深度范围内，最后将试件放入标准养生室(温度20℃±5℃，湿度大于95％)养护28d。(4)在多功能光催化反应测试系统仪器中模拟日光条件下，连续通过浓度为0.50ppm～1.00ppm的NO2气体，其光催化NOx的分解率比实例1中的更高，效果更明显。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。