本發(fā)明涉及建筑垃圾再利用及重金屬污染控制，尤其是涉及一種碳化再生加氣混凝土及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、目前，重金屬?gòu)U水的處理方法包括化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法、膜分離技術(shù)、離子浮選法、電化學(xué)處理法以及光催化法等。在這些方法中，化學(xué)沉淀法以其操作簡(jiǎn)單和低成本的優(yōu)勢(shì)而受到青睞，但其難以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，并且有可能引發(fā)二次污染等問(wèn)題。離子交換法對(duì)于低濃度廢水的處理，雖然有較為顯著的效果，但成本較高，且容易受到其他陽(yáng)離子的干擾。膜分離技術(shù)以其高效的處理能力而著稱，但其高成本和易于堵塞的問(wèn)題不容忽視。電化學(xué)方法以其操作簡(jiǎn)便和較高的處理效率而受到歡迎，但需要考慮的是其較高的初始投資和運(yùn)行過(guò)程中的能耗。光催化技術(shù)目前主要仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。此外，植物修復(fù)和微生物吸附等生物技術(shù)也被用于水體污染治理，但這些方法對(duì)環(huán)境條件有一定依賴性。在眾多處理技術(shù)中，吸附法因其操作便捷、高效率、低產(chǎn)泥量和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。

2、對(duì)于吸附法，選擇合適的吸附材料對(duì)于提高處理效率至關(guān)重要。目前使用的吸附材料包括天然礦物(例如膨潤(rùn)土、硅藻土、沸石等)、天然聚合物(如殼聚糖、纖維素等)、農(nóng)林廢棄物(如木屑、椰子殼、稻殼等)、生物吸附劑(如細(xì)菌、藻類等)、工業(yè)副產(chǎn)品(如粉煤灰、赤泥等)以及合成材料(如活性炭、生物炭、金屬氧化物等)。盡管天然材料和廢棄物因其資源豐富和成本低而備受青睞，但其吸附性能相對(duì)較弱，且適用的ph范圍有限。相比之下，合成吸附材料展現(xiàn)出強(qiáng)大的吸附能力和廣泛的適用性，然而它們面臨的挑戰(zhàn)包括成本較高和生產(chǎn)過(guò)程的環(huán)境友好性不足，這些問(wèn)題在一定程度上限制了它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中的普及。因此，未來(lái)的研究需要致力于開(kāi)發(fā)出更高效、經(jīng)濟(jì)且環(huán)境友好的吸附材料，以實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬?gòu)U水的更有效管理。

3、廢棄加氣混凝土，因其龐大的存量、低廉的成本、獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)、出色的活性以及較高的比表面積，展現(xiàn)出了成為低成本、環(huán)保重金屬吸附材料的巨大潛力。然而，盡管廢棄加氣混凝土及其改性物在重金屬去除方面已展現(xiàn)出一定的效果，但仍存在吸附容量低、應(yīng)用ph范圍窄、低濃度重金屬去除效率不高等問(wèn)題。

4、因此，迫切需要開(kāi)發(fā)一種新的廢棄加氣混凝土改性技術(shù)和方法，以提升其對(duì)重金屬的去除效能，從而推動(dòng)其在污水治理領(lǐng)域的應(yīng)用。

5、鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種碳化再生加氣混凝土及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明所制備得到的碳化再生加氣混凝土具有大量的凝膠孔和高比表面積，表現(xiàn)出卓越的吸附特性。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種碳化再生加氣混凝土的制備方法，包括以下步驟：

3、將廢棄加氣混凝土進(jìn)行破碎、研磨，得到廢棄加氣混凝土再生顆粒；

4、將廢棄加氣混凝土再生顆粒進(jìn)行碳化，得到碳化再生加氣混凝土；

5、所述碳化時(shí)，廢棄加氣混凝土再生顆粒發(fā)生碳化反應(yīng)形成納米碳酸鈣、三維多孔結(jié)構(gòu)無(wú)定型硅膠碳化產(chǎn)物。

6、廢棄加氣混凝土是一種由水泥、石灰和粉煤灰通過(guò)蒸壓制備的多孔材料，其內(nèi)部含有豐富的水化硅酸鈣(c-s-h)、氫氧化鈣(ch)和鈣礬石(aft)等水化產(chǎn)物，這些成分可賦予其顯著的碳化活性。因此，經(jīng)破碎、研磨后的廢棄加氣混凝土再生顆粒在碳化過(guò)程中，其化學(xué)組分重構(gòu)，可形成納米碳酸鈣、三維多孔結(jié)構(gòu)無(wú)定形硅膠等碳化產(chǎn)物，特別是碳化后形成的硅膠具有大量的凝膠孔和高比表面積，表現(xiàn)出卓越的吸附特性。

7、本發(fā)明所制備得到的碳化再生加氣混凝土具有低成本、高吸附容量、低碳環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)，完全符合高效、制備過(guò)程簡(jiǎn)單、低碳環(huán)保、成本低廉的重金屬吸附材料的需求。

8、作為本技術(shù)方案優(yōu)選地，所述破碎時(shí)，采用錘式破碎機(jī)將廢棄加氣混凝土破碎成2mm-10mm。

9、作為本技術(shù)方案優(yōu)選地，所述研磨時(shí)，采用瑪瑙氧化鋯球磨儀以150rpm-250rpm的速度打磨10min-30min；所述廢棄加氣混凝土再生顆粒的粒徑小于2mm，且在10目篩網(wǎng)下篩余量不超過(guò)10％。

10、研究表明，粒徑小于2mm的再生加氣混凝土顆粒能更好地碳化以及吸收更多的二氧化碳和生成更多的硅膠，而硅膠具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和卓越的吸附性能，具備對(duì)重金屬離子優(yōu)異的吸附能力。

11、作為本技術(shù)方案優(yōu)選地，所述碳化時(shí)，控制二氧化碳的濃度為17％-23％，二氧化碳的壓強(qiáng)為0.05mpa-0.2mpa，溫度為18℃-22℃，濕度為65％-75％，碳化齡期為5d-12d。

12、研究表明，在上述高濃度的二氧化碳以及適宜的溫度濕度下可使廢棄加氣混凝土顆粒發(fā)生碳化反應(yīng)，將co2以碳酸鹽礦物態(tài)的形式固封在顆粒中，同時(shí)碳化后的廢棄加氣混凝土顆粒具有良好的重金屬離子吸附能力。

13、作為本技術(shù)方案優(yōu)選地，所述碳化時(shí)，所使用二氧化碳的純度為90％-99％。

14、第二方面，本發(fā)明還公開(kāi)了上述制備方法制備得到的碳化再生加氣混凝土，也理應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

15、第三方面，本發(fā)明還公開(kāi)了上述碳化再生加氣混凝土在污水處理中的應(yīng)用，具體指所述碳化再生加氣混凝土在含重金屬污水處理中的應(yīng)用，也理應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

16、作為本技術(shù)方案優(yōu)選地，包括以下步驟：將碳化再生加氣混凝土加入到含有重金屬的污水中，并調(diào)節(jié)污水的ph至2-7，其應(yīng)用ph范圍寬，擴(kuò)大了碳化再生加氣混凝土作為重金屬吸附材料的應(yīng)用場(chǎng)景。

17、作為本技術(shù)方案優(yōu)選地，為提高吸附效果，在重金屬吸附過(guò)程中，還可以輔以恒溫振蕩箱進(jìn)行振蕩處理。

18、作為本技術(shù)方案優(yōu)選地，所述重金屬包括鎳、鎘、鉛和鈷中的任意一種或多種。

19、作為本技術(shù)方案優(yōu)選地，在對(duì)污水進(jìn)行處理時(shí)，為便于重金屬吸附后碳化再生加氣混凝土的回收，可將碳化再生加氣混凝土用適宜孔徑的尼龍濾網(wǎng)包裹后，放置在材質(zhì)為聚丙烯且具有卡扣功能的懸浮球中。尼龍濾網(wǎng)和懸浮球具備優(yōu)異的耐酸耐堿耐腐蝕性能，不僅擴(kuò)大了碳化再生加氣混凝土的應(yīng)用場(chǎng)景，而且便于碳化再生加氣混凝土吸附材料的回收利用。

20、作為本技術(shù)方案優(yōu)選地，本發(fā)明的碳化再生加氣混凝土還可以進(jìn)一步與其他沉淀、壓濾、離心分離和廢水處理技術(shù)聯(lián)用對(duì)水體進(jìn)行凈化處理，本發(fā)明對(duì)其不做特別限定。

21、本發(fā)明碳化再生加氣混凝土的制備方法，至少具備以下有益效果：

22、1、在本發(fā)明碳化再生加氣混凝土的制備方法中，廢棄加氣混凝土是一種由水泥、石灰和粉煤灰通過(guò)蒸壓制備的多孔材料，其內(nèi)部含有豐富的水化硅酸鈣(c-s-h)、氫氧化鈣(ch)和鈣礬石(aft)等水化產(chǎn)物，這些成分可賦予其顯著的碳化活性。因此，經(jīng)破碎、研磨后的廢棄加氣混凝土再生顆粒在碳化過(guò)程中，其化學(xué)組分重構(gòu)，可形成納米碳酸鈣、三維多孔結(jié)構(gòu)無(wú)定型硅膠等碳化產(chǎn)物，特別是碳化后形成的硅膠具有大量的凝膠孔和高比表面積，表現(xiàn)出卓越的吸附特性；

23、2、本發(fā)明碳化再生加氣混凝土的制備方法不僅為改善廢棄加氣混凝土的結(jié)構(gòu)性能提供了新途徑，而且預(yù)示著碳化再生加氣混凝土在重金屬去除方面可能展現(xiàn)出優(yōu)異的性能；

24、3、本發(fā)明碳化再生加氣混凝土的制備方法，可將二氧化碳以碳酸鹽礦物態(tài)的形式固封在廢棄加氣混凝土顆粒中，在一定程度上解決二氧化碳溫室氣體排放高、全球氣候變暖等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，以及廢棄加氣混凝土建筑垃圾再利用問(wèn)題。