专利名称：一种利用茶叶残渣制作人工浮床材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用茶叶残渣制作人工浮床材料的方法。
技术背景
人工浮床法是一种水体污染生态工程处理技术，即在受损水体上铺设浮床，床体上种植植物等，达到去除水体氮、磷等营养元素，净化水体的目的。
人工生物浮床床体的制作材料主要有高分子材料和无机非金属材料，高分子材料主要包括人工合成高分子材料和天然高分子材料。人工合成高分子材料主要是塑料和橡胶，此类材质具有材质轻，强度大，化学稳定性好的优点，但是其有着易老化的缺点，并且在自然界中难降解，水体中放置时间过长会对水质产生负面影响。天然高分子是生命起源和进化的基础，它包括淀粉、纤维素、蛋白质等。目前应用于人工生物浮床的材料主要是秸秆、 椰子纤维、竹块等天然高分子材料。但是其用作浮床有着污染水体，耐水性能差，用这种材料制作的浮床实践时间很短，因此需通过改性来获得有使用价值的可生物降解材料。
此外用做浮床的还有无机材料，无机材料是指由无机物单独或混合其他物质制成，目前应用于浮床材料的无机材料有陶粒、蛭石等，但受到制作工艺和成本的限制，这类浮床材料目前还停留在实验室研究阶段，实际使用很少。
目前浮床材质实际应用最为广泛的是人工合成高分子材料泡沫塑料板，其中以聚苯乙烯泡沫塑料板，聚氯乙烯泡沫塑料板(PVC)和聚氨酯泡沫塑料板最为常见，聚苯乙烯泡沫在受热时会析出有毒物质，长期放置在水体中，对接触水体的人们以及水生生物的健康存在很大的危害；并且这种泡沫制成的浮床置出水体后，严重污染环境，由于它是高分子聚合物，在自然环境中长期无法被生物分解。因此研制和生产低成本、使用方便、可生物降解的浮床材料具有现实的环保意义，而农业有机废弃物的再利用正适应了这一要求，这也符合我国目前提出的循环经济的要求。
福建省位于我国南方，盛产茶叶，茶叶中含有较多的可利用成分，但茶饮料等茶叶产品中的有效成分仅仅只占茶叶的一部分，更多的是被当做茶渣浪费掉了，我国目前对茶渣的回收利用仍处在初步研究阶段，已有的研究主要集中在茶渣的成分分析，茶蛋白的初步提取，茶渣用作饲料肥料的研究，而将茶渣用作浮床床体的研究还没有报道，所以利用农作废弃物茶渣制作轻质人工浮床材料具有非常现实的意义。
发明的内容
本发明的目的在于提供了一种利用茶叶残渣制作人工浮床材料的方法，本发明具有生产低成本、使用方便、可生物降解的特点，并且茶渣属于农作废弃物，可将其变废为宝加以应用。
为达到上述目的，本发明的技术方案是
一种利用茶叶残渣制作人工浮床材料的方法，包括如下步骤首先将茶渣放入 100°c的恒温水浴中蒸煮6小时进行预处理，称取40g含水率为9%的茶渣，施用4g胶粘剂和1. 2g环保型疏水剂，充分搅拌使其混合均勻，经过热压工艺，压制成密度为0. 6kg/m3的轻质人工浮床材料。
所述的40g含水率为9%的茶渣选取工艺为首先将预处理完的茶渣放入鼓风干燥烘箱中，烘干至较干时全部拿出。称取一份50g茶渣放入干燥箱中80°C烘干M小时至绝对干燥，其值三次称量不发生变化，绝对干燥值为38. 4g。由上计算可得50g茶渣含水率为 23. 2%，则9%含水率的茶渣对应的质量为42. 2g。然后将同批次其他茶渣样品每份50g放入干燥箱中80°C烘干，每隔半小时将样品拿出称重，直至质量为42. 2g，即得到9%含水率的茶渣。本发明称取上述40g含水率为9%的茶渣。
所述的热压工艺采用平板硫化机中进行。
所述的热压工艺温度为180°C、压力为4MPA、热压时间为8min。
所述的胶粘采用二苯基甲烷二异氰酸酯(山东鲁利化工有限公司提供，25°C时粘度为150mPa · s,固含量为99%的无色棕褐色液体)。所述的环保型疏水剂采用石蜡乳液 (广州冠志化工有限公司提供，灰白色均质半透明液体，固含量为35%，PH值为7-9)。
本发明的有益效果是本发明选取含水率为9%的茶渣其浮床板力学性能明显优于其他含水率的茶渣，添加环保型疏水剂石蜡乳液可很大程度的改善人工浮床支撑材料的防水性能，本发明的人工浮床支撑材料制作工艺还采用高温热水预处理、并添加环保型疏水剂，充分体现了经济成本的节省和操作流程的简化；具有生产低成本、使用方便、可生物降解的优点。
具体实施方式
下面对本发明的实施作近一步详细描述。
实施例1
本实施例的一种利用茶叶残渣制作人工浮床材料的方法，包括如下步骤将茶渣放入100°C的恒温水浴中蒸煮6小时进行预处理。接着是40g含水率为9%的茶渣选取工艺首先将预处理完的茶渣放入鼓风干燥烘箱中，烘干至较干时全部拿出，称取一份50g茶渣放入干燥箱中烘干M小时至绝对干燥，其值三次称量不发生变化，绝对干燥值为38. 4g， 计算可得50g茶渣含水率为23. 2%，则9%含水率的茶渣对应的质量为42. 2g。然后将同批次其他茶渣样品每份50g放入干燥箱中烘干，每隔半小时将样品拿出称重，直至质量为 42. 2g，即得到9%含水率的茶渣。再是本实施例称取40g含水率为9%的茶渣，施用4g 二苯基甲烷二异氰酸酯(山东鲁利化工有限公司提供，25°C时粘度为150mPa· s，固含量为 99%的无色棕褐色液体)和1.2g环保型疏水剂石蜡乳液(广州冠志化工有限公司提供， 灰白色均质半透明液体，固含量为35%，pH值为7-9)，充分搅拌使其混合均勻，经过热压工艺，热压工艺温度为180°C、压力为4MPA、热压时间为8min，并在平板硫化机中压制成密度为0. 6kg/m3的轻质人工浮床材料。
本实施例选取含水率为9%的茶渣其浮床板力学性能明显优于其他含水率的茶渣，添加环保型疏水剂石蜡乳液可很大程度的改善人工浮床支撑材料的防水性能，本发明的人工浮床支撑材料制作工艺还采用高温热水预处理、并添加的环保型疏水剂，充分体现了经济成本的节省和操作流程的简化。
性能测试
本实施例方法所压制成密度为0. 6kg/m3的轻质人工浮床材料的力学性能测试结果见表1所示
力学参数(内结合强度和静曲强度)使用万能拉力机按照GB/T17657-1999测定， 冲击强度使用摆锤冲击试验机按照GB/T1043-93测定。
力学参数内结合强度、静曲强度单位MPA ；冲击强度单位KJ/m2 ；
(2)本实施例方法所压制成密度为0. 6kg/m3的轻质人工浮床材料的M小时吸水膨胀率试样放在25°C左右的蒸馏水中，水位高出试样顶30mm，浸泡M小时取出试样，将试样表面水吸光，立即测厚度。H= ( -^) A1X 100% (mm)；其中Ii2为吸水后厚度，Ii1吸水前厚度。本实施例含水率为10%的茶渣吸水膨胀率(精确到0. ) :1. 83% 士0. 38。
(3)本实施例方法所压制成密度为0. 6kg/m3的轻质人工浮床材料的色度见表2 ； 色度标准储备液，相当于500度将0. 0437g重铬酸钾及1. 000士0. OOlg六水硫酸钴(IV) 溶于少量水中，加0. 5mL硫酸并在500mL的容量瓶内用水稀释下标线。
用移液管向50ml 比色管中分别加 Λ 0. OOmL, 0. 5mL, 1. OOmL, 1. 50mL, 2. OOmL, 2. 50mL,3. OOmL, 3. 50mL,4. OOmL, 4. 50mL, 5. OOmL, 6. OOmL, 7. OOmL 储备液，并用蒸馏水稀释至标线混勻。溶液色度分别为:5，10，15，20，25，30，35，40，50，60和70。色度=AX50/V ； 其中A为稀释后水样相当于钼钴比色法的色度，V水样体积(mL)。
与传统的泡沫塑料板相比，其优越性
(1)经济成本一块25cmX 25cmX 3cm的塑料泡沫板，市场价格0. 8-1元；
本发明所用茶叶渣滓基浮床板的费用来源主要是胶粘剂二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)及疏水剂石蜡乳液价格，茶渣作为农作废弃物几乎没有费用。相同体积大的 25CmX25CmX3Cm的茶渣板费用需要24g胶粘剂二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，7. 2g石蜡乳液J4X0. 015+7. 2X0. 006 = 0. 40元，大大低于同规格塑料泡沫板的价格。药品价格见表3所示。
(2)塑料泡沫板在受热时会析出有毒物质，长期放置在水体中，对接触水体的人们以及水生生物的健康存在很大的危害，会造成二次污染，由于它是高分子聚合物，在自然环境中，即使经过相当长时间也无法被生物分解参加生物循环，是一种非生物降解型材料，而茶叶渣滓基人工浮床具有生产低成本、使用方便、可生物降解等优点，并且茶渣属于农作废弃物，将其变废为宝加以应用，具有现实的环保意义，也符合我国目前提出的节能环保循环经济的要求。
表 权利要求
1.一种利用茶叶残渣制作人工浮床材料的方法，其特征在于包括如下步骤首先将茶渣放入100°c的恒温水浴中蒸煮6小时进行预处理，称取40g含水率为9%的茶渣，施用4g胶粘剂和1. 2g环保型疏水剂，充分搅拌使其混合均勻，经过热压工艺，压制成密度为 0. 6kg/m3的轻质人工浮床材料。
2.如权利要求1所述的一种利用茶叶残渣制作人工浮床材料的方法，其特征在于所述的40g含水率为9%的茶渣选取工艺为首先将预处理完的茶渣放入鼓风干燥烘箱中，烘干至较干时全部拿出，称取一份50g茶渣放入干燥箱中烘干M小时至绝对干燥，其值三次称量不发生变化，绝对干燥值为38. 4g，计算可得50g茶渣含水率为23. 2 %，则9 %含水率的茶渣对应的质量为42. 2g ；然后将同批次其他茶渣样品每份50g放入干燥箱中烘干，每隔半小时将样品拿出称重，直至质量为42. 2g，即得到9%含水率的茶渣；然后称取40g含水率为 9%的茶渣。
3.如权利要求1所述的一种利用茶叶残渣制作人工浮床材料的方法，其特征在于所述的热压工艺采用平板硫化机中进行。
4.如权利要求1或3所述的一种利用茶叶残渣制作人工浮床材料的方法，其特征在于 所述的热压工艺温度为180°C、压力为4MPA、热压时间为8min。
5.如权利要求1所述的一种利用茶叶残渣制作人工浮床材料的方法，其特征在于所述的胶粘采用二苯基甲烷二异氰酸酯。
6.如权利要求1所述的一种利用茶叶残渣制作人工浮床材料的方法，其特征在于所述的环保型疏水剂采用石蜡乳液。
全文摘要
本发明提供了一种利用茶叶残渣制作人工浮床材料的方法，其特征在于包括如下步骤首先将茶渣放入100℃的恒温水浴中蒸煮6小时进行预处理，称取40g含水率为9％的茶渣，施用4g胶粘剂和1.2g环保型疏水剂，充分搅拌使其混合均匀，经过热压工艺，压制成密度为0.6kg/m3的轻质人工浮床材料。本发明具有生产低成本、使用方便、可生物降解的特点，并且茶渣属于农作废弃物，可将其变废为宝加以应用。
文档编号B27M1/08GK102554997SQ20121003851
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者郭沛涌, 黄伟 申请人:华侨大学