一种多孔粉煤灰砖及其制备方法
阅读说明：本技术 一种多孔粉煤灰砖及其制备方法 (Porous flyash brick and preparation method thereof ) 是由 孙伟 于 2021-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种多孔粉煤灰砖及其制备方法,包括砖体和砖体上均匀贯穿的通孔,所述砖体分为上下两层,上层为具有微孔结构的吸附材料层,下层为粉煤灰材料层；该多孔粉煤灰砖的一个截面为长方形,边长为20-30cm；制备浆料；制备吸附材料；将吸附材料涂覆在浆料上表面,之后经过模具成型,得到湿坯体,升温至200℃,在此温度下保温2h,烧结,制得多孔粉煤灰砖基料,其中吸附材料形成吸附材料层,浆料形成粉煤灰材料层；污水经过多孔粉煤灰砖时通过特定的通孔通过,当经过吸附材料层时,对其进行吸附除杂,之后经过粉煤灰材料层,对污水中的重金属离子进行去除,使得该多孔粉煤灰砖具有优异的污水净化性能。(The invention discloses a porous flyash brick and a preparation method thereof, wherein the porous flyash brick comprises a brick body and through holes uniformly penetrating through the brick body, wherein the brick body is divided into an upper layer and a lower layer, the upper layer is an adsorption material layer with a microporous structure, and the lower layer is a flyash material layer; one section of the porous flyash brick is rectangular, and the side length is 20-30 cm; preparing slurry; preparing an adsorbing material; coating an adsorption material on the upper surface of the slurry, molding by a mold to obtain a wet blank, heating to 200 ℃, preserving heat for 2 hours at the temperature, and sintering to obtain a porous fly ash brick base material, wherein the adsorption material forms an adsorption material layer, and the slurry forms a fly ash material layer; sewage passes through specific through-hole when porous fly ash brick, when the adsorption material layer, adsorbs the edulcoration to it, later passes through the fly ash material layer, gets rid of the heavy metal ion in the sewage for this porous fly ash brick has excellent sewage purification performance.)
技术领域
本发明属于环保材料技术领域，具体为一种多孔粉煤灰砖及其制备方法。
背景技术
目前针对重污染城市河道进行水质净化的方法主要有河道清淤、机械打捞、人工曝气以及生物修复法(生态浮床、人工湿地和微生物修复)。然而，对于重污染型河道由于长期持续污染导致河道污染物浓度高，水环境质量差，生态系统严重破坏，常规的物理方法很难降低重污染河道中污染物浓度，仅能起到治标而非治本的作用。生物的方法虽然可以起到改善水质和生态环境的作用，但是在高污染浓度、低溶解氧和低透明度的水体很难直接进行生物修复，严重影响了生物修复技术的效果同时增加了技术成本。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明提供一种多孔粉煤灰砖及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种多孔粉煤灰砖，包括砖体和砖体上均匀贯穿的通孔，所述砖体分为上下两层，上层为具有微孔结构的吸附材料层，下层为粉煤灰材料层；
所述吸附材料层为吸附材料，该吸附材料包括如下步骤制成：
步骤S11、将浓度为0.150mol/L硝酸银溶液加入0.1mol/L硝酸钙溶液中，匀速搅拌并加入十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌10min，制得溶液a，备用；将磷酸二氢铵溶液滴加至溶液a中，控制滴加时间为30min，滴加结束后加入氨水调节pH，直至pH＝11，之后置于反应釜中，分别在160℃、170℃和180℃下保温反应4h，反应结束后将反应产物陈化30h，离心、过滤，用去离子水和无水乙醇分别洗涤一次，烘干，研磨，制得粉末；
步骤S12、向制得的粉末中加入质量分数20％碳酸氢铵溶液，混合均匀，干燥24h后转移至烘箱中，75℃保温干燥5h，制得吸附材料。
进一步地，该多孔粉煤灰砖的一个截面为长方形，边长为20-30cm。
进一步地，步骤S11中硝酸银溶液和硝酸钙溶液的体积比为1∶1，磷酸二氢铵溶液的用量为溶液a体积的10％，十二烷基苯磺酸钠的用量为溶液a质量的0.5-0.8％，步骤S12中碳酸氢铵的用量为粉末质量的15-20％。
一种多孔粉煤灰砖的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、按重量份计，将45-55份粉煤灰，10-15份膨胀珍珠岩粉末，3-5份沸石粉，4-6份炉渣，2-5份碳酸钙，1-2份氯化钙和0.1-0.5份硫酸钾混合搅拌20min，制得混合料，对混合料进行两次破碎处理，制得原料，加入水，搅拌10min，制得浆料，控制浆料的含水率在18-20％；
步骤S2、制备吸附材料；
步骤S3、将吸附材料涂覆在浆料上表面，之后经过模具成型，得到湿坯体，在100℃下干燥，之后通入氩气，升温至200℃，在此温度下保温2h，烧结，制得多孔粉煤灰砖基料，其中吸附材料形成吸附材料层，浆料形成粉煤灰材料层；
步骤S4、将多孔粉煤灰砖基料用去离子水和乙醇冲洗后烘干，置于处理液中，40-50℃水浴加热并匀速搅拌36h，之后洗涤干燥20h，制得多孔粉煤灰砖，多孔粉煤灰砖基料和处理液的重量比为10∶200。
进一步地，所述处理液为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和体积分数15％乙醇水溶液按照1∶10的体积比混合而成。
进一步地，步骤S3中模具的长度分别为30cm和20cm，其中模具的纵截面为长方形，模具内设有均匀分布的圆柱，圆柱个数为10个。
本发明的有益效果：
本发明步骤S1中先通过各原料混合，制备出浆料，之后步骤S2制备出吸附材料，通过硝酸银溶液、硝酸钙溶液混合，之后加入磷酸二氢铵，通过水热合成法制备出负载有银离子的粉体，步骤S3中将粉体均匀涂覆在浆料上表面，之后在不同温度下进行烧结，制备出多孔粉煤灰砖基料，负载有银离子的粉体中的碳酸氢铵作为造孔剂，烧结分解，制备出含有银离子且富含孔道的多孔陶瓷，具有较大的比表面积，赋予其较强的吸附性能，多孔结构也能够对银离子进行高效释放，提高抗菌性能，之后步骤S4中将多孔粉煤灰砖基料置于处理液中，γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与粉煤灰材料层表面大量的羟基结合，形成Si-O-Si键，进而附着在粉煤灰材料层侧表面，其中接枝的氨基对重金属离子具有优异的络合作用，进而能够对环境中的重金属离子进行去除，所以污水经过多孔粉煤灰砖时通过特定的通孔通过，当经过吸附材料层时，对其进行吸附除杂，之后经过煤灰材料层，对污水中的重金属离子进行去除，使得该多孔粉煤灰砖具有优异的污水净化性能，所以应用于污水河道时具有优异的净化效果。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种多孔粉煤灰砖的截面图。
图中：1、砖体；11、吸附材料层；12、粉煤灰材料层；2、通孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
吸附材料包括如下步骤制成：
步骤S11、将浓度为0.150mol/L硝酸银溶液加入0.1mol/L硝酸钙溶液中，匀速搅拌并加入十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌10min，制得溶液a，备用；将磷酸二氢铵溶液滴加至溶液a中，控制滴加时间为30min，滴加结束后加入氨水调节pH，直至pH＝11，之后置于反应釜中，分别在160℃、170℃和180℃下保温反应4h，反应结束后将反应产物陈化30h，离心、过滤，用去离子水和无水乙醇分别洗涤一次，烘干，研磨，制得粉末，硝酸银溶液和硝酸钙溶液的体积比为1∶1，磷酸二氢铵溶液的用量为溶液a体积的10％，十二烷基苯磺酸钠的用量为溶液a质量的0.5％；
步骤S12、向制得的粉末中加入质量分数20％碳酸氢铵溶液，混合均匀，干燥24h后转移至烘箱中，75℃保温干燥5h，制得吸附材料，碳酸氢铵的用量为粉末质量的15％。
实施例2
吸附材料包括如下步骤制成：
步骤S11、将浓度为0.150mol/L硝酸银溶液加入0.1mol/L硝酸钙溶液中，匀速搅拌并加入十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌10min，制得溶液a，备用；将磷酸二氢铵溶液滴加至溶液a中，控制滴加时间为30min，滴加结束后加入氨水调节pH，直至pH＝11，之后置于反应釜中，分别在160℃、170℃和180℃下保温反应4h，反应结束后将反应产物陈化30h，离心、过滤，用去离子水和无水乙醇分别洗涤一次，烘干，研磨，制得粉末，硝酸银溶液和硝酸钙溶液的体积比为1∶1，磷酸二氢铵溶液的用量为溶液a体积的10％，十二烷基苯磺酸钠的用量为溶液a质量的0.6％；
步骤S12、向制得的粉末中加入质量分数20％碳酸氢铵溶液，混合均匀，干燥24h后转移至烘箱中，75℃保温干燥5h，制得吸附材料，碳酸氢铵的用量为粉末质量的18％。
实施例3
吸附材料包括如下步骤制成：
步骤S11、将浓度为0.150mol/L硝酸银溶液加入0.1mol/L硝酸钙溶液中，匀速搅拌并加入十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌10min，制得溶液a，备用；将磷酸二氢铵溶液滴加至溶液a中，控制滴加时间为30min，滴加结束后加入氨水调节pH，直至pH＝11，之后置于反应釜中，分别在160℃、170℃和180℃下保温反应4h，反应结束后将反应产物陈化30h，离心、过滤，用去离子水和无水乙醇分别洗涤一次，烘干，研磨，制得粉末，硝酸银溶液和硝酸钙溶液的体积比为1∶1，磷酸二氢铵溶液的用量为溶液a体积的10％，十二烷基苯磺酸钠的用量为溶液a质量的0.8％；
步骤S12、向制得的粉末中加入质量分数20％碳酸氢铵溶液，混合均匀，干燥24h后转移至烘箱中，75℃保温干燥5h，制得吸附材料，碳酸氢铵的用量为粉末质量的20％。
对比例1
活性炭。
将2g实施例1-3和对比例1的吸附材料加入40mL、15mg/L亚甲基蓝模拟废水100mL的带塞锥形瓶中，25℃恒温摇床震荡15min，检测脱色率，结果如下表1所示：
表1
实施例1
实施例2
实施例3
对比例1
脱除率％
93.58
93.60
93.56
81.50
从上表1中能够看出实施例1-3的脱色率为93.56-93.60％，对比例1的脱色率为81.50％。
实施例4
请参阅图1所示，本发明一种多孔粉煤灰砖，包括砖体1和砖体1上均匀贯穿的通孔2，所述砖体1分为上下两层，上层为具有微孔结构的吸附材料层11，下层为粉煤灰材料层12；
该多孔粉煤灰砖包括如下步骤制成：
步骤S1、按重量份计，将45份粉煤灰，10份膨胀珍珠岩粉末，3份沸石粉，4份炉渣，2份碳酸钙，1份氯化钙和0.1份硫酸钾混合搅拌20min，制得混合料，对混合料进行两次破碎处理，第一次破碎处理的时间为1min，第二次破碎处理的时间为2min，之后经过孔径2mm的滚筒筛过筛，制得原料，加入水，搅拌10min，制得浆料，控制浆料的含水率在18％；
步骤S2、参照实施例1制备出吸附材料；
步骤S3、将吸附材料涂覆在浆料上表面，之后经过模具成型，得到湿坯体，在100℃下干燥，之后通入氩气，升温至200℃，在此温度下保温2h，继续升温至500℃，保温2h，最后升温至750℃，保温2h，制得多孔粉煤灰砖基料，其中吸附材料形成吸附材料层11，浆料形成粉煤灰材料层12，模具的长度分别为30cm和20cm，其中模具的纵截面为长方形，模具内设有圆均匀的圆柱，圆柱个数为10个；
步骤S4、将多孔粉煤灰砖基料用去离子水和乙醇冲洗后烘干，置于处理液中，40℃水浴加热并匀速搅拌36h，之后洗涤干燥20h，制得多孔粉煤灰砖，多孔粉煤灰砖基料和处理液的重量比为10∶200。
所述处理液为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和体积分数15％乙醇水溶液按照1∶10的体积比混合而成。
实施例5
一种多孔粉煤灰砖，包括砖体1和砖体1上均匀贯穿的通孔2，所述砖体1分为上下两层，上层为具有微孔结构的吸附材料层11，下层为粉煤灰材料层12；
该多孔粉煤灰砖包括如下步骤制成：
步骤S1、按重量份计，将50份粉煤灰，12份膨胀珍珠岩粉末，4份沸石粉，5份炉渣，3份碳酸钙，1份氯化钙和0.3份硫酸钾混合搅拌20min，制得混合料，对混合料进行两次破碎处理，制得原料，加入水，搅拌10min，制得浆料，控制浆料的含水率在19％；
步骤S2、参照实施例1制备出吸附材料；
步骤S3、将吸附材料涂覆在浆料上表面，之后经过模具成型，得到湿坯体，在100℃下干燥，之后通入氩气，升温至200℃，在此温度下保温2h，继续升温至500℃，保温2h，最后升温至750℃，保温2h，制得多孔粉煤灰砖基料，其中吸附材料形成吸附材料层11，浆料形成粉煤灰材料层12，模具的长度分别为30cm和20cm，其中模具的纵截面为长方形，模具内设有圆均匀的圆柱，圆柱个数为10个；
步骤S4、将多孔粉煤灰砖基料用去离子水和乙醇冲洗后烘干，置于处理液中，40℃水浴加热并匀速搅拌36h，之后洗涤干燥20h，制得多孔粉煤灰砖，多孔粉煤灰砖基料和处理液的重量比为10∶200。
所述处理液为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和体积分数15％乙醇水溶液按照1∶10的体积比混合而成。
实施例6
一种多孔粉煤灰砖，包括砖体1和砖体1上均匀贯穿的通孔2，所述砖体1分为上下两层，上层为具有微孔结构的吸附材料层11，下层为粉煤灰材料层12；
该多孔粉煤灰砖包括如下步骤制成：
步骤S1、按重量份计，将55份粉煤灰，15份膨胀珍珠岩粉末，5份沸石粉，6份炉渣，5份碳酸钙，2份氯化钙和0.5份硫酸钾混合搅拌20min，制得混合料，对混合料进行两次破碎处理，制得原料，加入水，搅拌10min，制得浆料，控制浆料的含水率在20％；
步骤S2、参照实施例1制备出吸附材料；
步骤S3、将吸附材料涂覆在浆料上表面，之后经过模具成型，得到湿坯体，在100℃下干燥，之后通入氩气，升温至200℃，在此温度下保温2h，继续升温至500℃，保温2h，最后升温至750℃，保温2h，制得多孔粉煤灰砖基料，其中吸附材料形成吸附材料层11，浆料形成粉煤灰材料层12，模具的长度分别为30cm和20cm，其中模具的纵截面为长方形，模具内设有圆均匀的圆柱，圆柱个数为10个；
步骤S4、将多孔粉煤灰砖基料用去离子水和乙醇冲洗后烘干，置于处理液中，50℃水浴加热并匀速搅拌36h，之后洗涤干燥20h，制得多孔粉煤灰砖，多孔粉煤灰砖基料和处理液的重量比为10∶200。
所述处理液为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和体积分数15％乙醇水溶液按照1∶10的体积比混合而成。
对比例2
本对比例为山东华通烧结粉煤灰砖。
将实施例4-6制备出的煤灰砖按照CN201810501956.8的测试标准，对其重金属离子的吸附性能进行检测；并根据GB13544-2000《烧结多孔砖》检测其抗压强度，结果如下表所示：
从上表2中能够看出实施例4-6对Cd3+吸附量为365-375(mg/g)，对Pb2+吸附量为620-624(mg/g)，抗压强度等级为MU20，对比例2对Cd3+吸附量为26(mg/g)，对Pb2+吸附量为75(mg/g)，抗压强度等级为MU20，所以本发明制备出的粉煤灰砖在不影响其强度的基础上具有优异的重金属离子吸附性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
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