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随着我国城市化进程的快速推进,城市建设产生大量的建筑废弃物、燃煤电厂产生大量炉底渣、粉煤灰等,建筑固废的处置在城市可持续发展过程中备受关注;另一方面,汽车保有量的持续上升,汽车尾气对城市大气污染的贡献率被日益重视。在对厦门市建筑废弃物的历史、现状和发展趋势进行较深入调查的基础上,本研究重点开展了基于城市典型建筑固体废弃物资源化利用的光催化环保砖制备及其性能表征研究。以厦门市典型建筑固体废弃物为主要骨料制备环保砖,并结合光催化氧化技术,将TiO2加入环保砖表层以使其具有对大气中NO降解的功能,同时探索玻璃纤维等对TiO2光催化氧化活性的强化,对其抗压强度、光催化活性等综合性能进行表征,以期获得经济可行的城市建筑固废资源化和大气污染控制技术。获得以下研究结果:
⑴厦门市建筑垃圾年产量逐年增加,2000年以来年均增长率为6.4%,2009年达到1200万吨。现有主要处置方式为填埋,不仅消耗大量土地,还对环境产生深远的负面影响。城市建筑固废的循环再生与综合利用成为城市可持续发展的必然选择,厦门市在实施建筑固废资源化利用方面市场潜力大。
⑵以建筑垃圾再生骨料、炉底渣和石粉等区域特色的骨料制备环保砖,系统考察了骨料对环保砖机械性能的影响。试验结果表明:再生骨料的种类对环保砖抗压强度的影响显著。再生骨料中混凝土块的增加,环保砖抗压强度逐渐增加,而再生骨料中粘土砖含量的增加,环保砖抗压强度明显降低。环保砖抗压强度随炉底渣的含量增加而降低,石粉对环保砖抗压强度有提升作用。最佳环保砖配比为:水泥:粘土砖:废混凝土:水=1:1.5:1.5:0.5。
⑶混凝土搅拌站废弃物可与粉煤灰作为胶凝材料联用制备无水泥环保砖。环保砖的抗压强度随着蒸汽养护时间的增加而提高,考虑到蒸汽养护过程中消耗的能量,24小时是最佳的蒸汽养护时间。在65℃蒸汽养护24小时条件下,骨料胶凝材料比为3时,环保砖样品28天、90天抗压强度分别为29.6MPa和36.9MPa。4、利用市售纳米TiO2、玻璃纤维及炉底渣制备的具备光催化性能的环保砖表层。试验结果表明:当环保砖表层含5%玻璃纤维、10%TiO2时,NO降解效率最大,最大降解效率为48.3%。而当环保砖表层仅含10%TiO2时,对NO的降解效率为26.5%,这表明玻璃纤维对TiO2光催化降解NO具有较大的促进作用。当玻璃纤维含量相同时,随着TiO2含量的增加,样品对NO的降解能力呈非线性增加。