[發(fā)明專利]石墨烯混雜Bi2WO6微晶化合物釉面冶煉渣地質(zhì)聚合物的制備方法及其應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN108863440A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張迎晨;吳紅艷
• 申請（專利權(quán)）人: 中原工學(xué)院
• 主分類號: C04B41/65
• 分類號: C04B41/65;C02F1/30
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 鄭園;孫詩雨

本發(fā)明提出石墨烯混雜Bi₂WO₆微晶化合物釉面冶煉渣地質(zhì)聚合物的制備方法及其應(yīng)用，解決了現(xiàn)有技術(shù)中河涌水體污染的問題。包括以下步驟：制備Bi₂WO₆微晶化合物的粉體；將Bi₂WO₆微晶化合物的粉體與石墨烯混雜均勻，完成石墨烯混雜Bi₂WO₆微晶化合物的粉體的制備；將石墨烯混雜Bi₂WO₆微晶化合物的粉體熱噴涂到冶煉渣地質(zhì)聚合物表面制成石墨烯混雜Bi₂WO₆微晶玻璃釉面冶煉渣地質(zhì)聚合物。本發(fā)明無需爆氣增氧，節(jié)能環(huán)保，一物多用，工藝簡單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水體治理領(lǐng)域，特別是指石墨烯混雜Bi₂WO₆微晶化合物釉面冶煉渣地質(zhì)聚合物的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

地質(zhì)聚合物是指用天然礦物或固體廢棄物或人造硅鋁化合物為原料，制備的硅氧四面體與鋁氧四面體組成的三維網(wǎng)絡(luò)聚合凝膠體。地質(zhì)聚合物屬于堿激發(fā)膠凝材料，是由鋁硅酸鹽原料在堿性激發(fā)劑的作用下經(jīng)混合攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)等工序制備得到。一般認(rèn)為地質(zhì)聚合物主要由層狀及鏈狀硅酸鹽組成，其中部分硅被鋁所取代。在地質(zhì)聚合物網(wǎng)絡(luò)中，AI起網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)優(yōu)化的作用，增加了長鏈之間的鏈接。由于AI和Si價態(tài)不同，因此需要堿性金屬原子（Ｍ）維持整體價態(tài)平衡。

地質(zhì)聚合反應(yīng)大體分為三步：①在強堿作用下鋁硅酸鹽溶解；②鋁氧四面體和硅氧四面體縮聚，體系凝膠化；③凝膠結(jié)構(gòu)重整、聚合，體系硬化。研究認(rèn)為當(dāng)鋁硅酸鹽顆粒遇到堿性激發(fā)劑時，鋁和硅從顆粒中溶出，進(jìn)入溶液產(chǎn)生富鋁膠體。一段時間后膠體中鋁和硅濃度達(dá)到飽和，開始聚合成為低聚物，當(dāng)?shù)途畚镩L大到一定大小后便可穩(wěn)定存在。隨著反應(yīng)的進(jìn)行這些穩(wěn)定存在的低聚物聚合到一起形成三維聚合物結(jié)構(gòu)，因此產(chǎn)生強度。

與普通硅酸鹽水泥相比，地質(zhì)聚合物這種新型的膠凝材料具有以下優(yōu)點：（1）抗折強度高。由于地質(zhì)聚合物以SiO和AlO共價鍵連接為主，與一般礦物顆粒或廢棄物顆粒具有良好的界面親和性，因此這類材料的抗折強度較高。與水泥基材料相比，當(dāng)抗壓強度相同時，地質(zhì)聚合物具有更高的抗折強度，約為水泥基材料的2-3倍。（2）耐高溫隔熱效果好。地質(zhì)聚合物在1000-1200℃之間不氧化、不分解，在高溫條件下穩(wěn)定。在400°Ｃ下的線收縮率為0.2%-2％，800℃下的線收縮率為0.2%-2％。在600°Ｃ下地質(zhì)聚合物仍可以保持60％以上的原始強度。地質(zhì)聚合物的耐火能力優(yōu)于傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥，導(dǎo)熱系數(shù)為0.24-0.38Ｗ／（m·K），可與輕質(zhì)耐火磚相媲美，隔熱效果好。（3）耐酸堿腐蝕。地質(zhì)聚合物水化不產(chǎn)生鈣礬石等硫鋁酸鹽礦物，因而能耐硫酸鹽侵蝕。地質(zhì)聚合物在酸性溶液中的穩(wěn)定性好：在5％的硫酸溶液中，分解率只有硅酸鹽水泥的1/13；在5％的鹽酸溶液中其分解率只有硅酸鹽水泥的1/12。（4）綠色節(jié)能環(huán)境友好。在水泥生產(chǎn)中，燒成水泥熟料放出約1t的CO₂。地質(zhì)聚合物的生產(chǎn)主要以煤系高嶺土、粉煤灰、礦物廢渣等固體廢棄物為原料，生產(chǎn)過程中不需要煅燒石灰石，不需要高溫?zé)伞Ｒ虼耍c水泥相比，生產(chǎn)地質(zhì)聚合物的CO₂排放量很低，約為水泥生產(chǎn)的20％。

地質(zhì)聚合物材料的固體原料非常豐富，幾乎所有富含硅和鋁的礦物以及工業(yè)廢渣，都可能成為地質(zhì)聚合物的原料，過去的三十年中人們己經(jīng)對多種礦物和工業(yè)副產(chǎn)品進(jìn)行了研究，如鍛燒高嶺土、長石等多種自然界中硅鋁酸鹽礦物，粉煤灰、礦渣和垃圾焚燒飛灰等工業(yè)廢渣，都可作為地質(zhì)聚合物的原料。