一种生物质焚烧灰渣制备抗菌透水材料的方法与流程

1.本发明涉及建筑材料技术领域，具体地说是一种生物质焚烧灰渣制备抗菌透水材料。


背景技术：

2.生物质是含量丰富且极有潜力的清洁可再生能源，尤其是低碳特性使发展生物质发电技术能够有效促进co2减排，加快“碳达峰”“碳中和”的实现。然而，生物质电厂在通过燃烧生物质获得大量热量的同时也产生了一定量的灰渣，仅2019年，全国生物质电厂将产生近5000万吨灰渣。若大量堆积的生物质电厂灰渣未能及时合理处置，必然占用大量土地，还会产生土壤、水体污染等严重的环境问题，因此，生物质能规模化应用最大的难点在于生物质电厂灰渣的无害化、规模化、资源化利用。当前，生物质电厂灰渣的主要处理和利用方式有填埋、土壤改良剂、肥料、吸附剂和催化剂、建筑材料等。生物质电厂灰渣的建材资源化综合处置能够实现灰渣的分级规模化、无害化利用，具有良好环境和经济效益，生物质电厂灰渣的建材资源化利用将是解决灰渣大量堆存的有效途径。
3.生物质灰渣是一种组分复杂的有机无机混合物，主要成分有sio2、al2o3等，同时还含有cl、k、na、mg、ca等多种元素。尽管从主要成分来看，其具有较好的制备建材的潜力，但因为其有较高的k、na离子含量，用于建材中会导致材料的开裂、耐久性变差、机械性能下降、钢筋锈蚀等问题，因此，目前实际建材利用尚存在诸多困难。
4.当前对于生物质灰渣的利用集中在以下几个方面。一是根据生物质灰渣的粒径分布，可将生物质电厂灰渣进行分级利用。颗粒较大的渣可作为建材骨料或者路基填料，细小的灰作为建材填充料。二是在水泥混凝土中替代水泥熟料或者作为矿物掺合料使用。生物质焚烧炉渣可以作为透水材料的骨料，而生物质焚烧飞灰可替代部分水泥作为透水材料的胶凝材料，从而实现生物质灰渣的充分利用。但是生物质灰渣制备的透水材料存在以下几个问题：
①
较高的k、na离子含量会导致透水材料耐久性变差，机械性能下降；
②
抗渗性、耐磨性、抗冻性和抗蚀性较差。
③
功能较为单一。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种生物质焚烧灰渣制备抗菌透水材料。本发明充分利用生物质焚烧灰渣，结合抗菌组分，制备的透水材料具有良好的力学性能和耐磨性、抗渗性、耐沾污性、抗冻性、抗蚀性、抗菌性。不仅达到了低成本和高性能的要求，还实现了生物质焚烧炉渣的综合利用，拥有很大的应用前景。本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
6.一种生物质焚烧灰渣制备透水材料的方法，其特征在于，它包括以下步骤；
7.(1)将生物质焚烧飞灰湿磨制浆，再将生物质发电厂的尾气通入浆体中，利用机械搅拌和超声波共同作用3-5min，再降温并进行固液分离和渣洗涤，最终得到含盐溶液和过滤物；
8.(2)生物质焚烧飞灰中加入羧甲基纤维素，然后放入球磨机磨制，进行改性，得到改性生物质焚烧飞灰；
9.(3)将炉渣150-190份、水泥210-250份、双氧水15份、氧化锰5
‰
份、纤维2份、石膏10份、氧化镁10份、水120份按重量比例混合均匀后，放入造粒机制备成常温陶粒；
10.(4)将改性生物质焚烧飞灰5-10份、水泥10份、水6份、常温陶粒80-85份按重量比例混合、搅拌、浇筑、拆模后，采用氟硅酸镁和异丁基三乙氧基硅烷溶液进行淋洗，养护28天后即可。
11.具体的，所述步骤(1)中的超声波频率为3000hz。
12.具体的，所述步骤(2)中加入0.3％羧甲基纤维素，得到改性生物质焚烧飞灰研磨细度为44μm-75μm，sio2含量≥50％。
13.具体的，所述步骤(3)中的炉渣粉细度为44μm-75μm，sio2含量≥50％。
14.具体的，所述步骤(3)中的水泥为p.042.5普通硅酸盐水泥，双氧水为50％浓度工业用过氧化氢溶液。
15.具体的，所述步骤(3)中的纤维长度为3mm，直径为9-17μm，弹性模量是80gpa，抗拉强度大于1800mpa。
16.具体的，所述步骤(3)中的石膏中二水石膏含量≥85％，所述步骤(3)中的氧化镁中氧化镁含量≥95％，所述氧化锰中二氧化锰含量≥99％。
17.具体的，所述步骤(3)中的造粒机转速为45r/min。
18.具体的，所述步骤(4)中的氟硅酸镁中氟硅酸镁含量≥98.5％，异丁基三乙氧基硅烷中异丁基三乙氧基硅烷含量≥99％。
19.具体的，所述步骤(3)中所述造粒机工作时间为5min，制备成常温陶粒的粒径为10-15mm，所述步骤(4)中搅拌时间为5min。
20.有益效果
21.1.本发明采用与水泥掺量相当的高掺量生物质焚烧飞灰，而且所用常温陶粒原料为生物质焚烧炉渣，除在节能降耗方面的优势外，还大幅提高了生物质焚烧灰渣的利用率。
22.2.生物质焚烧飞灰湿磨制浆，采用高温，搅拌和附加超声波的方式使k、na离子更多的融入溶液中，再进行固液分离，去除生物质焚烧飞灰中的k、na离子，有利于提高透水材料的机械性能。
23.3.常温陶粒中加入的氧化镁，可以在透水材料凹陷处产生大量的活性氧离子o
2-，使透水材料具有很强的抗菌、杀菌和分解能力。
24.4.拆模后，采用氟硅酸镁和异丁基三乙氧基硅烷溶液进行淋洗，提高了透水材料的早期强度，并且能使耐磨性、抗渗性、耐沾污性、抗冻性和抗蚀性得到增强。
具体实施方式
25.下面结合实施例进一步说明本技术之发明，但实施例不应视作对本发明权利的限定。除非特别说明，本发明中采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
26.以下实施例中，采用的生物质焚烧炉渣粒径为46μm，sio2含量为56％；改性生物质焚烧飞灰粒径为46μm，sio2含量为56％；双氧水为50％浓度工业用过氧化氢溶液；纤维长度为3mm，直径为9-17μm，弹性模量是80gpa，抗拉强度大于1800mpa；石膏中二水石膏含量为
90％；氧化镁中氧化镁含量为98％；氟硅酸镁中氟硅酸镁含量为99％；异丁基三乙氧基硅烷中异丁基三乙氧基硅烷含量为99％。
27.实施例1：
28.1.按重量份计取炉渣粉150份、水泥250份、双氧水15份、氧化锰5
‰
份、纤维2份、石膏10份、氧化镁10份、水120份置于不锈钢盆中，搅拌均匀；然后放入45r/min的造粒机中5min，制备成常温陶粒，放入养护室养护。
29.2.按重量份计取常温陶粒80份，改性生物质焚烧飞灰10份，水泥10份，水6份置于搅拌机中搅拌5min。
30.3.混凝土浇筑、拆模后，采用氟硅酸镁和异丁基三乙氧基硅烷溶液进行淋洗，养护28天后即可。
31.实施例2：
32.1.按重量份计取炉渣粉160份、水泥240份、双氧水15份、氧化锰5
‰
份、纤维2份、石膏10份、氧化镁10份、水120份置于不锈钢盆中，搅拌均匀；然后放入45r/min的造粒机中5min，制备成常温陶粒，放入养护室养护。
33.2.按重量份计取常温陶粒80份，改性生物质焚烧飞灰10份，水泥10份，水6份置于搅拌机中搅拌5min。
34.3.混凝土浇筑、拆模后，采用氟硅酸镁和异丁基三乙氧基硅烷溶液进行淋洗，养护28天后即可。
35.实施例3：
36.1.按重量份计取炉渣粉170份、水泥230份、双氧水15份、氧化锰5
‰
份、纤维2份、石膏10份、氧化镁10份、水120份置于不锈钢盆中，搅拌均匀；然后放入45r/min的造粒机中5min，制备成常温陶粒，放入养护室养护。
37.2.按重量份计取常温陶粒80份，改性生物质焚烧飞灰10份，水泥10份，水6份置于搅拌机中搅拌5min。
38.3.混凝土浇筑、拆模后，采用氟硅酸镁和异丁基三乙氧基硅烷溶液进行淋洗，养护28天后即可。
39.实施例4：
40.1.按重量份计取炉渣粉180份、水泥220份、双氧水15份、氧化锰5
‰
份、纤维2份、石膏10份、氧化镁10份、水120份置于不锈钢盆中，搅拌均匀；然后放入45r/min的造粒机中5min，制备成常温陶粒，放入养护室养护。
41.2.按重量份计取常温陶粒85份，改性生物质焚烧飞灰5份，水泥10份，水6份置于搅拌机中搅拌5min。
42.3.混凝土浇筑、拆模后，采用氟硅酸镁和异丁基三乙氧基硅烷溶液进行淋洗，养护28天后即可。
43.实施例5：
44.1.按重量份计取炉渣粉190份、水泥210份、双氧水15份、氧化锰5
‰
份、纤维2份、石膏10份、氧化镁10份、水120份置于不锈钢盆中，搅拌均匀；然后放入45r/min的造粒机中5min，制备成常温陶粒，放入养护室养护。
45.2.按重量份计取常温陶粒85份，改性生物质焚烧飞灰5份，水泥10份，水6份置于搅
拌机中搅拌5min。
46.3.混凝土浇筑、拆模后，采用氟硅酸镁和异丁基三乙氧基硅烷溶液进行淋洗，养护28天后即可。
47.实施例效果检测
48.实施例效果检测，强度检测采用试块法，透水系数检测采用定水头法，细菌真菌生长率减少量采用自动微孔扫描光谱法，下表中数据说明按我们提供的方法制备的透水材料强度高，透水性好，达到透水材料的国家标准，并且具有很强的抗菌效果。
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