造纸污泥制备建筑外墙涂料的研究

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1、—学校代码：１０７０８论文分类号：２学号：１５０１０１６ｍ＾ｋ＆ＡＡＡ＾ＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士学位论文Ｔ’ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ造纸污泥制备建筑外墙涂料的研究张拓指导教师姓名：韩卿教授学科名称：轻工技术与工程论文提交日期：２０１８年３月１论文答辩日期：２０８年５月学位授予单位：陕西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：造纸污泥制备建筑外墙涂料的研究学科门类：工学一级学科：轻工技术与工程培养单位：轻工科学

2、与工程学院硕士生：张拓导师：韩卿教授2018年5月StudyonPreparationofExteriorWallCoatingsbyPaperMillSludgeAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByTuoZhangSupervisor:Prof.QingHanMay2018造纸污泥制备建筑外墙涂料的研究摘要造纸

3、污泥是造纸企业在废水处理过程中产生的一种固体废弃物，具有含水率高、成分复杂、产量较大和处理困难等特点。造纸企业污水处理厂对污泥的处置成本投入就占污水处理总成本的50%～60%，造成企业成本负担较大。造纸污泥的传统处理方法主要有循环流化床焚烧、卫生填埋和海洋投弃等，但此类方法普遍存在产生环境二次污染物、占用土地和成本较高等问题。面对目前环境污染严重、生态系统退化等严峻形势，并随着生态文明建设的大力推进，国内外对造纸污泥的稳定化、无害化、减量化和资源化的处理处置问题日益重视。本文针对造纸污泥的综合利用问题，提出了其在建筑外墙涂料制备方面得以资源化利

4、用的潜在应用方向。首先，对废旧瓦楞纸箱制浆造纸废水处理产生的生化污泥（OCC生化污泥）在制备外墙涂料方面的可行性进行了研究。OCC生化污泥的物相分析结果表明：污泥中主要成分为碳酸钙，还含有生石膏、钙镁铝硅酸盐、硅酸钙、石英和白云石矿物等组分，具有与建筑涂料所用颜填料基本一致的组分，此特性为造纸污泥作为填料用于建筑涂料的制备提供了物质基础。通过正交试验获得OCC生化污泥外墙涂料的基础配方为：OCC生化污泥27.78%（质量分数，下同），聚丙烯酸酯505胶乳16.67%，羧甲基纤维素（CMC）0.67%，纯水54.88%。采用GB/T9755201

5、4对制备产品的相关性能测试表明：容器中状态、施工性、涂膜外观、耐水性均达到标准要求；干燥时间为1.03h、附着力为0级和耐人工气候老化性（氙灯照射时间）≥300h，上述指标均满足国家标准要求，同时，涂膜硬度达到4H，属于较高水平。研究表明OCC生化污泥在制备外墙涂料方面具有较好的应用潜质。其次，对OCC生化污泥外墙涂料的基础配方进行优化研究。通过单因素试验得出优化配方为：纯水54.37%（质量分数，下同），聚丙烯酸酯505胶乳16.43%，OCC生化污泥27.38%，CMC为0.38%，乙二醇0.98%，203流平剂0.09%，SPA202消泡

6、剂0.37%。结果表明，除透水性外，目标产品的质量性能可满足GB/T97552014对Ⅱ型外墙底漆的要求；OCC生化污泥呈弱碱性和亲水性，在外墙涂料制备中无需添加pH调节剂、润湿剂和分散剂也可使涂料呈碱性并与其他物料间产生良好的相容性。I然后，针对OCC生化污泥外墙涂料透水性的改善展开研究。探讨了石蜡乳液、众力防水剂、烷基烯酮二聚体（AKD）、丙烯酸酯505胶乳、绢云母粉和搅拌时间对外墙涂料透水性的影响。结果表明：在众力防水剂用量3.03%、石蜡乳液用量1.19%、聚丙烯酸酯505胶乳用量22.70%、绢云母粉用量3.79%和调漆阶段搅拌时间4

7、0min时，外墙涂料的透水性为0.4mL/24h，达到了国家标准GB/T97552014对透水性的要求；AKD乳液虽可有效降低涂膜吸水率，但与外墙涂料体系中其他组分的相容性差，不宜作为防水组分应用于本文外墙涂料体系；适当延长调漆时间，可降低污泥粒子的中位径使的涂膜较为紧密从而提高涂料抗透水性；涂膜表面有类似荷叶的乳突状结构，其抗透水能力优于实验中的市售涂料。最后，探索性研究市政污泥的添加对OCC生化污泥外墙涂料性能的影响。保持外墙涂料体系中废水污泥总质量不变，按照一定比例逐步添加市政污泥，检测其对原外墙涂料体系触变指数、接触角、表面张力、硬度、

8、黏度、耐水性、耐碱性和附着力等性能指标的影响，结果表明：市政污泥的添加会降低原外墙涂料的触变指数、接触角、表面张力和硬度，对原外墙涂料体系黏度具有提高