一种可吸附重金属离子的透水砖

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一种可吸附重金属离子的透水砖\n技术领域\n[0001] 本发明属于建筑材料领域，涉及一种可吸附重金属离子的透水砖。\n技术背景\n[0002] 在城市，大量汽车燃油的燃烧、机油的遗漏、轮胎的磨损及金属车身和部件的剥落会产生大量的Pb、Cd、Zn等重金属粒子(包括离子和固体微细颗粒)污染物。这些污染物会沉降在道路表面，并经初期雨水冲刷后，随水流排入河流或渗入到地下水源中，进而造成城市水源的严重污染，部分空气中的粒子则随雨水进入土壤，植物吸收的部分重金属不仅会危害植物体生命，而且在生物链中的逐步转移积累将会危害自然界更生物体健康。\n[0003] 对于重金属污染的处理，国内外已有成熟的技术，例如水泥窑焚烧重金属废弃物、重金属废弃物的填埋固化处理等，但这些技术处理的重金属污染物都是重金属含量高、污染物分布集中、污染物便于集中运输处理等，而在城市交通污染中，大多数的粒子存在于空气、道路路面等，将这些粒子收集起来是不可能的，且粒子中的重金属含量偏低，采用现有的重金属污染物处理技术处理不可行的，因而急需找到一种适合城市交通引起的污染处理办法。\n[0004] 近年来，将透水水泥基材料进行功能化改造后用于城市道路初期雨水净化处理技术有了新的发展，透水路用材料在快速排泄雨水、防止路面积水及补充地下水的同时，对初期雨水冲刷道路后携带的重金属粒子进行吸附、固定，这一分散处理技术很适合城市交通引起污染的处理。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的是在保证透水砖的基本性能的基础上(保证强度、快速排水、防止路面积水、补充地下水)，将透水水泥基材料(透水砖)功能化，使其可吸附重金属离子，即提供一种可吸附重金属离子的透水砖，切实解决现有的路面砖不能解决城市交通引起的污染处理问题。\n[0006] 本发明的可吸附重金属离子的透水砖，其特征在于，所述的透水砖具有双层结构，表面层采用铁铝酸盐水泥砂浆，下层为铁铝酸盐水泥混凝土，可参见图1；表层的铁铝酸盐水泥砂浆配方组成为：铁铝酸盐水泥25-30wt％、砂55-65wt％、钢渣10-15wt％，采用普通透水砖制备工艺制备而成。下层的铁铝酸盐水泥混凝土配方组成为：铁铝酸盐水泥\n15-25wt％、沸石1-5wt％、粗骨料50-60wt％、细骨料20-30wt％，采用普通透水砖制备工艺制备而成。表面层的铁铝酸盐水泥砂浆厚度为3-5mm，下层的铁铝酸盐水泥混凝土厚度为\n40-50mm。\n[0007] 表面层采用铁铝酸盐水泥砂浆，主要为改善透水砖的外观性能，同时防止大块的杂物进入砖体而堵塞砖体内通道，将低透水砖的快速排水性能，钢渣的应用不仅利用了固体废弃物，也提高了透水砖的耐磨性；下层采用铁铝酸盐水泥混凝土，其不仅是透水砖的主体部分，是透水砖透水性能、力学性能的保证，也是吸附重金属离子的关键，沸石是目前发\n2\n现的天然矿物中比表面积最大(比表面积≥250m/g)、吸附性能最好的矿物，能广泛地用于离子交换吸附分离等领域，在现有研究中认为铁铝酸盐水泥混凝土对重金属离子有一定的吸附性，而沸石的加入将使透水砖在保证其原有其他性能的基础上，提高透水砖吸附重金属离子的性能。\n[0008] 本发明的优点：\n[0009] 这种可吸附重金属的透水砖，由不同材料组成双层结构构成，在保证透水砖的基本性能的基础上，还可吸附重金属离子，可切实解决现有的路面砖不能解决城市交通引起的污染处理问题。\n附图说明\n[0010] 图1为本发明可吸附重金属离子的透水砖的结构示意图；\n[0011] 其中1为表面层的铁铝酸盐水泥砂浆，2为下层的铁铝酸盐水泥混凝土。\n具体实施方式：\n[0012] 实施例1：\n[0013] 1、表层结构厚度为3mm，配合比为：铁铝酸盐水泥25份、砂60、钢渣15份；下层结构厚度为45mm，配合比为：铁铝酸盐水泥18份、沸石2份、粗骨料56份、细骨料24份；采用水灰比0.3。\n[0014] 以二次布料工艺成型，然后采用蒸汽养护。\n[0015] a、透水砖不同龄期的抗压强度为：\n[0016] \n 龄期(d) 3 7 28\n 抗压强度(MPa) 14.7 18.6 21.3\n[0017] b、对重金属离子的吸附性：\n[0018] 模拟北京市城市道路中的重金属离子污染情况(远高于所规定的安全浓度)，配\n2+ 2+ 2+ 2+\n制含有四种重金属离子Zn 、Pb 、Cu 、Cd 的溶液，所对应的浓度分别为79.3mg/L、88.5mg/L、17.5mg/L、13.2mg/L，溶液以70L/h的流速通过透水砖。\n[0019] \n 龄期(d)/元素(ppm) Zn2+ Pb2+ Cu2+ Cd2+\n 3 61.5 544.6 210 43.8\n 7 326.5 608.6 278.5 155.1\n 28 356.95 846.2 293.74 194.79\n[0020] c、透水系数：15mm/s。\n[0021] 实施例2：\n[0022] 2、表层结构厚度为4mm，配合比为：铁铝酸盐水泥30份、砂55份、钢渣15份；\n[0023] 下层结构厚度为40mm，配合比为：铁铝酸盐水泥：25份、沸石5份、粗骨料50份、细骨料20份，采用水灰比0.36。\n[0024] 以二次布料工艺成型，然后采用蒸汽养护。\n[0025] a、透水砖不同龄期的抗压强度为：\n[0026] \n 龄期(d) 3 7 28\n 抗压强度(MPa) 16.4 19.7 25.6\n[0027] b、对重金属离子的吸附性：\n[0028] 模拟北京市城市道路中的重金属离子污染情况(远高于所规定的安全浓度)，配\n2+ 2+ 2+ 2+\n制含有四种重金属离子Zn 、Pb 、Cu 、Cd 的溶液，所对应的浓度分别为79.3mg/L、88.5mg/L、17.5mg/L、13.2mg/L，溶液以70L/h的流速通过透水砖。\n[0029] \n 龄期(d)/元素(ppm) Zn2+ Pb2+ Cu2+ Cd2+\n 3 63.1 546.2 213 44.8\n 7 329.3 609.4 279.7 157.1\n 28 360.6 848.6 297.2 198.9\n[0030] c、透水系数：15mm/s。\n[0031] 实施例3：\n[0032] 3、表层结构厚度为5mm，配合比为：铁铝酸盐水泥25份、砂65份、钢渣10份；下层结构厚度为35mm，配合比为：铁铝酸盐水泥15份、沸石1份、粗骨料60份、细骨料24份，采用水灰比0.27。\n[0033] 以二次布料工艺成型，然后采用蒸汽养护。\n[0034] a、透水砖不同龄期的抗压强度为：\n[0035] \n 龄期(d) 3 7 28\n 抗压强度(MPa) 12.4 16.8 20\n[0036] b、对重金属离子的吸附性：\n[0037] 模拟北京市城市道路中的重金属离子污染情况(远高于所规定的安全浓度)，配制含有四种重金属离子Zn2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+的溶液，所对应的浓度分别为79.3mg/L、88.5mg/L、17.5mg/L、13.2mg/L，溶液以70L/h的流速通过透水砖。\n[0038] \n 龄期(d)/元素(ppm) Zn2+ Pb2+ Cu2+ Cd2+\n 3 54.9 542.1 201 40.8\n 7 321.8 603.7 271.5 144.3\n 28 350.5 841.4 286.4 182.7\n[0039] c、透水系数：16mm/s。