PL248053B1

PL248053B1 - Sposób otrzymywania fotoaktywnych cementów zawierających ditlenek tytanu

Info

Publication number: PL248053B1
Application number: PL443964A
Authority: PL
Inventors: Magdalena Janus
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2023-03-03
Filing date: 2023-03-03
Publication date: 2025-10-06
Also published as: PL443964A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest Sposób otrzymywania fotoaktywnych cementów zawierających ditlenek tytanu, polegający na dodaniu do nieostudzonego klinkieru cementowego, przed procesem mielenia, półproduktu z instalacji otrzymywania TiO2 metodą siarczanową, pobranego z filtrów bębnowych przed dodaniem dodatków prażalniczych i przed kalcynacją, w ilości od 1% do 5% wagowych w stosunku do klinkieru cementowego w przeliczeniu na suchą masę TiO2, po czym powstały materiał poddaje się chłodzeniu przez 30 minut zimnym powietrzem, , a następnie mieli się go. Istota wynalazku polega na tym, że półprodukt z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową dodaje się do klinkieru cementowego o temperaturze w zakresie od 700°C do 800°C. Do ochłodzonego materiału dodaje się gips w ilości 5% wagowych w stosunku do klinkieru cementowego. Mielenie prowadzi się do momentu uzyskania powierzchni właściwej materiału o wartości 3600 cm2/g.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania fotoaktywnych cementów zawierających ditlenek tytanu.

Fotoaktywne cementy są stosowane na świecie do otrzymywania tynków, betonów i innych materiałów budowlanych. Materiały takie mają właściwości samooczyszczające się oraz biorą udział w oczyszczaniu powietrza z takich związków jak tlenki azotu i lotne związki organiczne.

Fotoaktywne cementy otrzymywane są w wyniku dodawania fotokatalizatorów do cementów (L. Baltes, S. Patachia, M. Tierean, O. Ekincioglu, H.M. Ozkul, Photoactive glazed polimer-cement composite, Applied Surface Science 438 (2018) 84-95; S.A. Diamond, A.J. Kennedy, N.L. Melby, R.D. Moser, A.R. Poda, C.A. Weiss Jr., J.A. Brame, Assessment of the potential hazard of nano-scale TiO2 in photocatalytic cement: Application of a tiered assessment framework, 8 (2017) 11-19). Jednym z etapów technologicznego otrzymywania cementu jest mielenie klinkieru cementowego z dodatkiem gipsu. Gips dodawany jest, gdyż opóźnia reakcje wiązania cementu. Jednym ze sposobów otrzymywania fotoaktywnego cementu jest dodawanie półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową do klinkieru cementowego podczas jego chłodzenia. Optymalne temperatury dodawania to od 100 do 600°C (PL237058).

Problemem technicznym do rozwiązania jest uzyskanie materiałów budowlanych posiadających zdolność do usuwania z powietrza tlenków azotu.

Sposób otrzymywania fotoaktywnych cementów zawierających ditlenek tytanu, według wynalazku, polega na dodaniu do nieostudzonego klinkieru cementowego, przed procesem mielenia, półproduktu z instalacji otrzymywania TiO2 metodą siarczanową, pobranego z filtrów bębnowych przed dodaniem dodatków prażalniczych i przed kalcynacją, w ilości od 1% do 5% wagowych w stosunku do klinkieru cementowego w przeliczeniu na suchą masę TiO2, po czym powstały materiał poddaje się chłodzeniu przez 30 minut zimnym powietrzem, a następnie mieli się go. Istota wynalazku polega na tym, że półprodukt z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową dodaje się do klinkieru cementowego o temperaturze w zakresie od 700°C do 800°C. Do ochłodzonego materiału dodaje się gips w ilości 5% wagowych w stosunku do klinkieru cementowego. Mielenie prowadzi się do momentu uzyskania powierzchni właściwej materiału o wartości 3600 cm²/g.

Zaletą wynalazku jest poprawa właściwości fotokatalitycznej aktywności cementu. W przypadku materiałów fotoaktywnych przyjęto, że zwiększenie powierzchni właściwej materiałów poprawia ich fotokatalityczną aktywność, gdyż między innymi zwiększa się liczba miejsc do aktywnej adsorpcji. Niespodziewanie okazało się, że zwiększenie powierzchni właściwej fotoaktywnych cementów przez wydłużenie czasu mielenia powoduje zwiększenie się powierzchni właściwej z 3000 do 3600 cm²/g, z jednoczesnym spadkiem aktywności, dla przykładu 18% do 7,2% dla cementu otrzymanego przez dodatek półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową do klinkieru cementowego w temperaturze 600°C w ilości 3% wagowych w przeliczeniu na suchą masę. Niespodziewanie okazało się, że dodatek aż 5% wagowych półproduktu z otrzymywania bieli tytanowej do klinkieru cementowego w temperaturze 700°C i następnie mielenie klinkieru do powierzchni właściwej 3600 cm²/g poprawia ich fotokatalityczną aktywność.

Przykład 1 (porównawczy)

200 g klinkieru cementowego zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3600 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 2,6%.

Przykład 2

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 300°C i następnie dodano 5 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3600 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 4,7%.

Przykład 3

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 300°C i następnie dodano 15 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3600 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 5,5%.

Przykład 4

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 300°C i następnie dodano 25 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3600 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 7,9%.

Przykład 5

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 600°C i następnie dodano 5 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3600 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 4,4%.

Przykład 6

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 600°C i następnie dodano 15 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3600 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 7,2%.

Przykład 7

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 600°C i następnie dodano 25 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3600 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 7,1%.

Przykład 8

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 600°C i następnie dodano 5 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3000 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 9,7%.

Przykład 9

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 600°C i następnie dodano 15 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3000 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 18%.

Przykład 10

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 600°C i następnie dodano 25 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3000 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 19,3%.

Przykład 11

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 700°C i następnie dodano 5 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3600 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 4,7%.

Przykład 12

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 700°C i następnie dodano 15 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3600 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 7,2%.

Przykład 13

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 700°C i następnie dodano 25 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3600 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 12,3%.

Przykład 14

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 800°C i następnie dodano 5 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania po wierzchni właściwej 3600 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 6,7%.

Przykład 15

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 800°C i następnie dodano 15 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3600 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 11,8%.

Przykład 16

200 g klinkieru cementowego wygrzano w temperaturze 800°C i następnie dodano 25 g półproduktu z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową, materiał ten zawierał 60% wody. Półprodukt wymieszano z klinkierem i suszono zimnym powietrzem. Po 30 minutach klinkier cementowy zmielono z 5% wagowymi gipsu z instalacji odsiarczania spalin w młynie kulowym do uzyskania powierzchni właściwej 3600 cm²/g. Z otrzymanego cementu po dodaniu wody otrzymano płytki cementowe, których aktywność została zbadana podczas rozkładu NO(II) o stężeniu 0,5 ppm. Po naświetlaniu przez 30 minut promieniowaniem ultrafioletowym 8 płytek wykonanych z cementu o wymiarach 2 cm χ 2 cm χ 0,6 cm stopień usunięcia NO z powietrza wynosił 10,9%.

Claims

1. Sposób otrzymywania fotoaktywnych cementów zawierających ditlenek tytanu, polegający na dodaniu do nieostudzonego klinkieru cementowego, przed procesem mielenia, półproduktu z instalacji otrzymywania TiO2 metodą siarczanową, pobranego z filtrów bębnowych przed dodaniem dodatków prażalniczych i przed kalcynacją, w ilości od 1% do 5% wagowych w stosunku do klinkieru cementowego w przeliczeniu na suchą masę TiO2, po czym powstały materiał poddaje się chłodzeniu przez 30 minut zimnym powietrzem, a następnie mieli się go, znamienny tym, że półprodukt z instalacji otrzymywania bieli tytanowej metodą siarczanową dodaje się do klinkieru cementowego o temperaturze w zakresie od 700°C do 800°C, przy czym do ochłodzonego materiału dodaje się gips w ilości 5% wagowych w stosunku do klinkieru cementowego, natomiast mielenie prowadzi się do momentu uzyskania powierzchni właściwej materiału o wartości 3600 cm²/g.