[发明专利]一种多层孔腔复合型光催化透水砖及其制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层孔腔复合型光催化透水砖及其制备方法和装置，属于复合材料成形技术领域。

背景技术

人类工业化进程的不断进步为我们带来经济效益的同时也对环境造成了严重破坏，大量工业废水和农业污水在未经处理或处理不彻底时便排入河流、湖泊和海洋中。工业废水具有污染种类多、成分复杂、可生化性差等特点，农业中普遍存在的过量施用化肥和喷施高毒高残留农药等现象也加剧了水体污染状况，尤其我国作为发展中国家，这些污水的处理效率时刻威胁着我们的生态环境，阻碍经济的可持续性发展。由于污染物的形成方式及来源不同，水体中溶解或悬浮的污染种类众多、成分复杂、可生化性差，传统的水处理方法如生物降解法、物理吸附法、混凝沉淀法、电解法、光催化法等只能有针对性的去除某一类污染物质，而多方法、多道次的串联处理会大幅度提高污水处理成本。由于生物净化技术和光催化净化技术具有较好的互补性，两种方法的联合使用将能大幅度提高水质净化的效率。

采用高比表面积的基体材料能有效的提升生物净化和光催化净化的效率，多孔型材料具有较高的比表面积，如硅胶、沸石、玻璃纤维、多孔陶瓷等。但上述基体材料在工程应用中普遍具有成本高、结构强度低等缺点，只适合于小型净化装置或处理模块中使用，不适合在水利环保工程中大规模的使用。透水砖广泛应用于城市建设和河岸护坡中，透水砖具有良好的透水、透气性能，可使雨水、排水迅速渗入地下，补充土壤水和地下水，保持土壤湿度，改善城市地面植物和土壤微生物的生存条件，对防止公共水域的污染和处理污水具有良好的效果。

目前透水砖的制作主要采用陶瓷或混凝土为原料，砖体大多采用模具直接成形的直通孔结构，水力停留时间短，功能单一，无法实现生物净化和光催化净化两种技术的联合使用。因此亟需开发一种具有特殊结构的透水砖，即能实现透水功能，有可耦合生物净化和光催化净化两种技术与一体，对提高水质处理效率具有广泛的意义。

发明内容

本发明提出了一种多层孔腔复合型光催化透水砖及其制备方法和装置，所制备的透水砖具有多层孔腔结构，其孔洞分布均匀、比表面积大、水力停留时间长等优点，同时兼具生物降解和光催化降解双重功能，可有效的提高对水体中污染物的截留净化效率，适用于各类水质净化工程领域。

本发明的技术解决方案：

多层孔腔复合型光催化透水砖，其结构包括透水孔6、多孔透水层2、缓流腔5、漏水孔4。所述透水砖1为长方体，制备材料为水泥、河砂、砾石、玻璃纤维和秸秆颗粒，两侧开设有若干透水孔6，两侧的透水孔6均与缓流腔5连通，砖体内部设置有多层多孔透水层2，并与缓流腔5间隔排列。所述漏水孔4开设与缓流腔5的两端。

多层孔腔复合型光催化透水砖的制备装置，其结构包括外模7、钉板8、销钉9、侧销12、石蜡预制板11、限位块13和振动台。所述外模7为空心长方体，钉板8固定于外模7两端，钉板8上固定有若干销钉9。所述侧销12插于外模侧壁上。外模7通过限位块13固定于振动板15上。所述振动台包括振动板15、支撑弹簧16、振动电机18和底座17，振动电机18安装于振动板15下方，振动板15通过若干支撑弹簧16与底座17连接。

多层孔腔复合型光催化透水砖的制备方法，包括如下工艺步骤：

（1）将株径为1cm~3cm的秸秆进行自然或人工脱水处理，去除侧叶后放入粉碎机中，粉碎成长度为1~1.5cm的颗粒；

（2）采用中温石蜡浇铸若干石蜡预制板11，将石蜡预制板11逐层放置与外模7中，并用侧销12固定；

（3）将水泥、河砂、砾石（颗粒直径1~2cm）、短切玻璃纤维丝（长度为2~3cm）、秸秆颗粒和水按10: 30: 300: 1: 10: 200的质量比投入搅拌机中搅拌均匀；

（4）将混合浆料10在振动筛网上滤去多余的泥浆，使得砾石和秸秆颗粒表面保留一层水泥浆；

（5）开启振动电机18，并将混合浆料10缓慢倒入外模7中，使得混合浆料10透过石蜡预制板11和外模7之间的间隙填充模具型腔，充满后刮去模具上部多余的混合浆料，压入上端钉板8，继续振动30秒后关闭振动电机18，静置24小时后脱模，在自然条件下静置15~20天；

（6）将砖块放入马弗炉中，在100℃保温30min，使其内部石蜡预制板熔化并从各层的漏水孔4中流出，缓慢升温至400℃保温5小时，使砖块内秸秆完全碳化烧损，然后随炉冷却至常温，即可获得所述多层孔腔复合型透水砖。