[發明專利]一種內摻型海工鋼筋混凝土靶向吸附劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110080859.8
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112915960A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 李偉華;江龍;陳夢竹;鄭海兵;李佳祺
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: B01J20/08
• 分類號: B01J20/08;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 深圳市創富知識產權代理有限公司 44367
• 代理人: 高冰

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種內摻型海工鋼筋混凝土靶向吸附劑及其制備方法和應用，本發明的內摻型海工鋼筋混凝土靶向吸附劑為表面沉積納米銀的焙燒態層狀雙金屬氫氧化物，該靶向吸附劑具有結構記憶效應，經高溫焙燒后，其比表面積提高，從而增加了其表面吸附能力，且當陰離子出現時恢復其層狀結構，可有效固結氯離子；在其表面沉積納米銀后，特異性識別氯離子，固氯能力得到進一步提高，即使在強堿性環境中仍具有較高的固氯性能，且結構類似水泥的水化產物，不會對水泥基體性能產生副作用，可廣泛應用于海洋工程鋼筋混凝土的防護。

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及一種內摻型海工鋼筋混凝土靶向吸附劑及其制備方法和應用。

背景技術

鋼筋混凝土由于其優越性能，且具有經濟、對環境友好等特點，已經成為現代工業和工程建筑、橋梁隧道等不可或缺的建筑材料。目前，導致混凝土耐久性下降的因素主要為鋼筋的腐蝕，而氯鹽侵蝕是引起鋼筋銹蝕的“元兇”。當鋼筋混凝土結構被暴露在氯離子存在的環境中時，腐蝕速率最快，會導致鋼筋結構的過早失效。有研究表明，每立方米混凝土中只要存在0.6kg氯離子就會導致鋼筋的去鈍化。因此，采取有效的措施阻止氯離子對鋼筋混凝土的破壞，對從根本上確保海洋工程的耐久性和安全性、延長工程使用壽命具有重大的意義。

水泥漿體固結氯離子主要分為兩個方面：一是水泥的某些水化產物，比如AFm相，即單硫型水化硫鋁酸鈣與氯離子通過化學結合生成Friedel’鹽、Kuzel’鹽等；二是通過范德華力或者靜電作用物理吸附在毛細孔壁或水化產物的表面。其中，通過化學結合的水化產物主要是含Al的物質。由于混凝土是多孔材料，離子遷移過程始終存在，對于海洋環境中的水泥基材料，單純依靠自身的水化產物對氯離子的固結無法滿足長壽命的要求，而傳統的添加輔助膠凝材料(高嶺土、粉煤灰等)的方法雖然能在一定程度上減少混凝中氯離子的含量，但在實際的海工工程應用中，受限于工作性能的要求，水膠比不宜過大，摻量受到一定的限制。所以，通過加入功能型新型材料的方式來增強水泥水化產物對混凝土中氯離子的固結能力是當前研究的重點。

層狀雙金屬氫氧化物(Layered Double Hydroxides，又稱LDHs或水滑石材料)是基于層狀材料，且具有特殊結構和功能的新型多功能二維納米材料，主體結構由兩種金屬氫氧化物構成。，其中，水泥的水化產物(AFm相)屬于類水滑石(LDHs)系列，在建筑材料中常見的為MgAl-CO₃和CaAl-CO₃型水滑石，但其對氯離子的吸附能力弱，焙燒LDH后的LDO由于結構記憶效應具有優異的固氯能力。但是，在混凝土的內部，由于存在OH^-、SO₄^2-等競爭性陰離子，不能特異性識別氯離子，從而大大降低LDO的固氯效果。因此，有必要對層狀雙金屬氫氧化物進行改性，以提高其固氯效果。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提出了一種內摻型海工鋼筋混凝土靶向吸附劑，該靶向吸附劑能特異性識別氯離子，即使在強堿性環境中仍具有較高的固氯性能，可廣泛應用于海洋工程鋼筋混凝土的防護中。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

本發明提供了一種內摻型海工鋼筋混凝土靶向吸附劑，所述內摻型海工鋼筋混凝土靶向吸附劑為表面沉積納米銀的焙燒態層狀雙金屬氫氧化物。

優選地，所述層狀雙金屬氫氧化物包括但不限于鈣鋁碳酸根型水滑石和鎂鋁碳酸根型水滑石。

本發明還提供了上述的內摻型海工鋼筋混凝土靶向吸附劑的制備方法，該方法包括以下步驟：

S1、分別將碳酸鈉、氫氧化鈣或氫氧化鎂、偏鋁酸鈉和硝酸銀溶于煮沸的蒸餾水中，得到溶液Ⅰ、溶液Ⅱ、溶液Ⅲ和溶液Ⅳ；

S2、合并溶液Ⅰ、溶液Ⅱ和溶液Ⅲ，調節PH后得到反應液Ⅴ，并對反應液Ⅴ進行攪拌處理；