申请日2018.07.06
公开(公告)日2018.11.20
IPC分类号C09D17/00
摘要
本发明涉及环保有色材料的制备领域，特别涉及一种利用污泥制备的标记用有色材料及其制备方法，所述有色材料包括由着色颗粒、色素料和胶结剂混合制得的有色浆料，所述着色颗粒包括污泥粉末，所述污泥粉末由污泥经干化处理制得，所述胶结剂用于辅助所述有色浆料胶凝硬化成型，所述有色材料制备方法经济环保简单，为生活污水处理产生的污泥和生活落叶提供了较好的利用途径，制得的有色材料使用经济环保无污染，可达到常规记号笔的效果，替代用于标记的记号笔，使得减少记号笔的使用，进而减少环境污染，使用较方便，适用范围较广。
权利要求书
1.一种利用污泥制备的标记用有色材料，其特征在于：包括由着色颗粒、色素料和胶结剂混合制得的有色浆料，所述着色颗粒包括污泥粉末，所述污泥粉末由污泥经干化处理制得，所述胶结剂用于辅助所述有色浆料胶凝硬化成型。
2.如权利要求1所述的有色材料，其特征在于：所述着色颗粒还包括由矿渣粉和/或粉煤灰和/或废弃建筑垃圾粉制得的活性粉体材料。
3.如权利要求2所述的有色材料，其特征在于：还包括增稠剂，所述增稠剂用于增加有色浆料与被标记物之间的附着力。
4.如权利要求3所述的有色材料，其特征在于：所述有色浆料中各组分原材料的重量份为：着色颗粒50-90份、色素料5-20份、胶结剂5-30份、增稠剂5-30份。
5.如权利要求4所述的有色材料，其特征在于：当所述着色颗粒包括污泥粉末和活性粉体材料时，所述有色浆料包括污泥粉末50-60份、活性粉体材料15-20份、色素料7-12份、胶结剂10-20份、增稠剂10-20份，还包括碱激发剂1-3份，所述碱激发剂用于激发活性粉体材料的活性，生成胶凝物质。
6.如权利要求1-5任意一项所述的有色材料，其特征在于：所述有色浆料中还包括重量份的材料添加剂1-40份，所述材料添加剂包括硬质粉料和/或光敏材料和/或夜光材料，所述硬质粉料用于增加有色浆料凝固后的硬度，所述光敏材料用于改变所述有色浆料在不同光线下的显示颜色，所述夜光材料用于改变所述有色浆料在不同照度的光下的显示亮度。
7.一种利用污泥制备的标记用有色材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：制备着色颗粒：包括将污泥经干化处理制得的污泥粉末;
步骤2：制备色素料：将树叶依次经过碱液浸泡、清洗、烘干、揉捻、粉碎后制得色素料;
步骤3：制备胶结剂：采用至少一种具有胶凝效果的材料作为胶结剂，所述胶结剂包括淀粉和/或动物胶和/或纤维素和/或石膏和/或海藻酸钠;
步骤4：制备有色浆料：将着色颗粒、色素料和胶结剂，采用叠加加料方式进行加料混合，搅拌均匀，制得有色浆料。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1包括如下步骤：
步骤1.1：制备污泥粉末：干化处理污泥，制得污泥粉末;
步骤1.2：制备活性粉体材料：将矿渣和/或粉煤灰和/或废弃建筑垃圾依次经过清洗、烘干、破碎、研磨、筛分处理，制得粒径小于0.5mm的活性粉体材料;
步骤1.3：混合搅拌：混合污泥粉末和活性粉体材料，搅拌均匀制得着色颗粒。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4之后还设置有步骤5：改良有色浆料：在着色颗粒、色素料和粘结剂混合制得的有色浆料中添加增稠剂、碱激发剂和材料添加剂，搅拌均匀制得改良的有色浆料，所述着色颗粒包括污泥粉末和活性粉体材料，所述增稠剂包括油脂和/或羧甲基纤维素钠，所述材料添加剂包括硬质粉料和/或光敏材料和/或夜光材料，所述硬质粉料包括氧化锌粉末。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述步骤5之后还设置有步骤6：成型有色材料：将有色浆料注入设置有模具腔的模具中，烘干制得有色材料。
说明书
一种利用污泥制备的标记用有色材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保有色材料的制备领域，特别涉及一种利用污泥制备的标记用有色材料及其制备方法。
背景技术
随着人口的日益增加和全球社会的日益城镇化，城市生活污水的产量越来越大，作为城市污水处理的副产品的污泥也越来越多，污水污泥是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输，但是很难通过沉降进行固液分离，目前，城市污水处理产生的污泥，主要采用厌氧、好氧、堆肥或卫生填埋的方式进行无害化处理。
但是，城市生活污水处理产生的污泥中含有大量的有机残片、无机颗粒、细菌菌体和胶体，含水率可高达99%，采用上述无害化处理方式进行的污泥处理需要投入较多的设备和场地成本，增加污水处理的人力物力成本，而且上述无害化处理方式也不能有效利用污泥中的有机物和无机物，造成一定的资源浪费，且在处理过程中，由于污泥中含有的有机物含量较高，容易腐化发臭，还会对环境造成一定的污染。
目前建筑领域一般采用记号笔对材料进行标记，记号笔的笔芯一般采用碳材料或黏土类材料制得，其制备材料本身属于不可再生资源，使用后也会产生较多的不容易降解处理的记号笔壳体废物，造成环境污染和资源浪费，而城市生活污水处理产生的污泥中含有制备具有一定附着能力的有色材料的颗粒元素和有机无机元素，但是，目前还没有利用污水处理产生的污泥制备该类有色材料用于标记物品的技术方案。
综上所述，目前亟需要一种技术方案，解决目前还没有利用污水处理产生的污泥制备具有一定附着能力的有色材料用于标记物品的技术方案，对污水处理产生的污泥进行的常规无害化处理会增加处理的人力物力成本，造成资源浪费的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对目前还没有利用污水处理产生的污泥制备具有一定附着能力的有色材料用于标记物品的技术方案，对污水处理产生的污泥进行的常规无害化处理会增加处理的人力物力成本，造成资源浪费的技术问题，提供了一种利用污泥制备的标记用有色材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种利用污泥制备的标记用有色材料，包括由着色颗粒、色素料和胶结剂混合制得的有色浆料，所述着色颗粒包括污泥粉末，所述污泥粉末由污泥经干化处理制得，所述胶结剂用于辅助所述有色浆料胶凝硬化成型，所述污泥为生活污水处理得到的污泥。
本发明的一种利用污泥制备的标记用有色材料，通过采用色素料对污泥粉末进行染色，并通过胶结剂粘接染色的污泥粉末，使制得可附着于被标记物上的有色材料，制备过程经济环保，为生活污水处理产生的污泥和常规落叶提供了较好的利用途径，使有色材料的制备经济环保，且由于污泥粉末中不存在对人体或环境造成伤害的化学物质，使有色材料的使用经济环保无污染，同时，由于污泥粉末在胶结剂的作用下，具有较好的附着力，使得附着到被标记物上的有色材料不易掉落，使制得的有色材料可达到常规记号笔的效果，使用较方便，适用范围较广。
作为优选，所述色素料由树叶制得。通过采用由树叶制得的色素料对污泥粉末进行染色，由于树叶中的色素来源广泛，进一步使有色材料的制备过程经济环保，且树叶中的色素属于天然色素，不会对人体或环境造成伤害，进一步使制得的有色材料使用过程环保无污染。
作为优选，所述着色颗粒还包括由矿渣粉和/或粉煤灰和/或废弃建筑垃圾粉制得的活性粉体材料。采用活性粉体材料作为制备着色颗粒的原材料，进一步增加了制备有色材料的有色浆料中的细小颗粒，增加制得的有色材料的附着力，使制得的有色材料在被标记物上长时间不易脱色，也为矿渣、粉煤灰、废弃建筑垃圾这样的固废垃圾提供了经济环保的途径，同时，由于矿渣、粉煤灰和废弃建筑垃圾中均含有较多的活性氧化物，在碱性环境下容易被激发活性，生产胶凝物质，进一步提高制得的有色浆料的胶凝效果，加速有色浆料胶凝硬化成型。
作为优选，所述色素料由树叶依次经过碱液浸泡、清洗、烘干、揉捻、粉碎后制得，所述碱液浓度为3%-4%。采用碱液浸泡树叶，浸润分散树叶中的纤维脉络，并同时破坏树叶的植物细胞壁，使树叶中的色素充分析出，方便为有色材料提供着色色素，同时，由于树叶中的纤维脉络具有较好的韧性，有利于增加制得的有色材料的强度，避免有色材料在使用过程中分散。
作为优选，所述胶结剂包括淀粉和/或动物胶和/或纤维素和/或石膏和/或海藻酸钠。可根据实际情况，选择一种或多种胶结剂用于辅助有色浆料胶凝硬化成型，也相应的增加有色材料在被标记物上的附着效果。
作为优选，还包括增稠剂，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠和/或油脂，所述增稠剂用于增加有色浆料与被标记物之间的附着力。设置增稠剂，进一步增加有色浆料的黏性，增加制得的有色材料在被标记物上的附着力，避免有色材料脱色。
作为优选，所述有色浆料中各组分原材料的重量份为：着色颗粒50-90份、色素料5-20份、胶结剂5-30份、增稠剂5-30份。根据实际情况，调整各原材料的重量份，使制得固态或液态的有色材料，进一步扩大有色材料的使用范围。
作为优选，所述有色浆料中各组分原材料的重量份为：着色颗粒65-80份、色素料7-12份、胶结剂10-20份、增稠剂10-20份。
作为优选，所述有色浆料中各组分原材料的重量份为：着色颗粒70份、色素料10份、胶结剂15份、增稠剂13份。
作为优选，当所述着色颗粒包括污泥粉末和活性粉体材料时，所述有色浆料包括污泥粉末50-60份、活性粉体材料15-20份，色素料7-12份、胶结剂10-20份、增稠剂10-20份，还包括碱激发剂1-3份，所述碱激发剂用于激发活性粉体材料的活性，生成胶凝物质。当所述着色颗粒中包括活性粉体材料时，相应的增加碱激发剂作为原料，最大程度的维持有色浆料的碱性环境，使得活性粉体材料中矿渣粉等活性被激活，在碱性环境下产生胶凝物质，加速有色浆料的胶凝硬化速度，方便固态有色材料的制备，减少有色材料制备时间。
作为优选，所述有色浆料中各组分原材料的重量份为：污泥粉末50份、活性粉体材料18份、色素料10份、胶结剂15份、增稠剂15份、碱激发剂2份。
作为优选，当所述胶结剂包括淀粉、动物胶、纤维素、石膏和海藻酸钠时，所述胶结剂中各组分的重量比例依次为：(5-10)：(1-5)：(1-2)：(1-3)：(1-3)。根据实际情况，选择一种或多种具有胶凝效果的材料作为胶结剂，改变制得的有色浆料的稠度，使方便制得固态或液态的有色材料。
作为优选，淀粉、动物胶、纤维素、石膏、海藻酸钠的重量比例依次为7:3:1:2:2。
作为优选，所述有色浆料中还包括重量份的材料添加剂1-40份，所述材料添加剂包括硬质粉料和/或光敏材料和/或夜光材料，所述硬质粉料用于增加有色浆料凝固后的硬度，所述光敏材料用于改变所述有色浆料在不同光线下的显示颜色，所述夜光材料用于改变所述有色浆料在不同照度的光下的显示亮度。通过在有色浆料中增加一种或多种材料添加剂，优化有色浆料的使用效果，其中，添加硬质粉料，有利于增加制得的固态有色材料的硬度，方便有色材料的使用，且有利于增加有色材料中的颗粒物质，增加有色材料在被标记物上的附着力，添加光敏材料，有利于使有色材料在不同波长的光线下显示不同的颜色，扩大制得的有色材料的适用范围，添加夜光材料，由夜光材料储存光照能量，在黑暗情况下散发光线，进一步扩大制得的有色材料的适用范围。
作为优选，当所述材料添加剂包括硬质粉料和夜光材料时，所述有色浆料包括硬质粉料1-20份、夜光材料1-20份。
作为优选，当所述材料添加剂包括硬质粉料和夜光材料时，所述有色浆料包括硬质粉料5-10份、夜光材料5-10份。
作为优选，所述硬质粉料包括氧化锌粉末，所述夜光材料由溶胶-凝胶法制得。
作为优选，所述溶胶-凝胶法所用原材料包括正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水、稀盐酸、氧化铒、硝酸铝和二氧化硅溶胶。
一种利用污泥制备的标记用有色材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1：制备着色颗粒：包括将污泥经干化处理制备污泥粉末;步骤2：制备色素料：将树叶依次经过碱液浸泡、清洗、烘干、揉捻、粉碎后制得色素料;步骤3：制备胶结剂：采用至少一种具有胶凝效果的材料作为胶结剂，所述胶结剂包括淀粉和/或动物胶和/或纤维素和/或石膏和/或海藻酸钠;步骤4：制备有色浆料：将着色颗粒、色素料和胶结剂，采用叠加加料方式进行加料混合，搅拌均匀，制得有色浆料。
本发明的一种利用污泥制备的标记用有色材料的制备方法，制备方式较简单，为生活污水处理产生的污泥和生活常规落叶提供了经济环保的使用途径，具有较大的应用前景，同时，由于用于制备有色材料的原材料均不包括对环境污染的化学物质，使得有色材料的制备过程和使用过程经济环保，不会对环境和人体造成伤害，且制得的有色材料可用于替代用于标记的记号笔，使得减少记号笔的使用，进而减少环境污染。
作为优选，所述步骤1包括如下步骤：步骤1.1：制备污泥粉末：干化处理污泥，制得污泥粉末;步骤1.2：制备活性粉体材料：将矿渣和/或粉煤灰和/或废弃建筑垃圾依次经过清洗、烘干、破碎、研磨、筛分处理，制得粒径小于0.5mm的活性粉体材料;步骤1.3：混合搅拌：混合污泥粉末和活性粉体材料，搅拌均匀制得着色颗粒。采用干化处理方式制备污泥，保留了污泥中的颗粒物和有机无机残片，使污泥在制备过程中，其中的有机物发酵，产生气体，使制得发泡状态的有机材料，进一步扩大有机材料的适用范围，同时，采用矿渣、粉煤灰和废弃建筑垃圾制备活性粉体材料，进一步增加制得的有色浆料中的颗粒物，使制得的有色材料使用效果更好，并且活性粉体材料可以在碱性环境下产生胶凝物质，加速制得的有色浆料的胶凝硬化成型，减少有色材料的制备时间。
作为优选，所述步骤4之后还设置有步骤5：改良有色浆料：在着色颗粒、色素料和粘结剂混合制得的有色浆料中添加增稠剂、碱激发剂和材料添加剂，搅拌均匀制得改良的有色浆料，所述着色颗粒包括污泥粉末和活性粉体材料，所述增稠剂包括油脂和/或羧甲基纤维素钠，所述材料添加剂包括硬质粉料和/或光敏材料和/或夜光材料，所述硬质粉料包括氧化锌粉末。在有色浆料中添加增稠剂、碱激发剂和材料添加剂，进一步改良制得的有色浆料性能，方便制备固态或液体的有色材料，也有利于进一步扩大制得二段有色材料的适用范围。
作为优选，所述步骤5之后还设置有步骤6：成型有色材料：将有色浆料注入设置有模具腔的模具中，烘干制得有色材料。
作为优选，步骤1中所述干化处理包括石灰干化法和/或微波干化法。根据实际情况，选择不同的干化处理方式制备污泥粉末。
作为优选，所述石灰干化法依次包括如下步骤：步骤a：熟化处理：在污泥中加入石灰，搅拌均匀后静置，所述石灰与污泥的重量比为0.3：1;步骤b：干燥处理;步骤c：粉碎处理;步骤d：微波处理：将步骤c处理后的污泥粉末置于微波环境;步骤e：研磨处理：将微波处理后的污泥粉末研磨至粒径小于5mm。采用石灰干化法制备污泥粉末，利用预先加入污泥中的石灰使制得的污泥粉末呈碱性，使污泥中的氧化物充分水化产生胶凝物质，相应减少后期活性粉体材料的使用量，也进一步方便有色浆料的制备，使制得的有色浆料胶凝效果较好，提高制得的有色材料的使用效果。
作为优选，所述微波干化法依次包括如下步骤：步骤a：脱水处理：分离去除污泥中水分;步骤b：烘干处理：将污泥置于烘干环境下干燥，烘干温度160℃;步骤c：微波处理：将步骤b处理后的污泥粉置于微波环境;步骤d：研磨处理：将微波处理后的污泥研磨至粒径小于5mm的污泥粉末。采用微波干化法促进了污泥中的细小颗粒的进一步分散，使制得污泥粉末更均匀，使制得的有色材料在被标记物上的附着效果较好。
作为优选，步骤4中所述叠加加料方式为将胶结剂均分为至少两份，将着色颗粒依次重复加胶结剂、搅拌的步骤后，搅拌均匀后静置制得有色浆料。
作为优选，步骤5还包括采用溶胶-凝胶法制备夜光材料的步骤，所述溶胶-凝胶法所用原材料包括正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水、稀盐酸、氧化铒、硝酸铝和二氧化硅，所述溶胶-凝胶法包括如下步骤5.1：搅拌混合：将正硅酸乙酯、无水乙醇、去离子水、稀盐酸、氧化铒和硝酸铝混合，搅拌均匀制得水解材料;步骤5.2：混杂成型：在水解材料中掺杂二氧化硅溶胶，陈化成型后制得湿式混凝胶;步骤5.3：干燥处理：将湿式混凝胶干燥处理制得干凝胶;步骤5.4：研磨处理：将干凝胶粉碎，制得粒径小于0.5mm的干凝胶粉末;步骤5.5：制得发光材料：在干凝胶粉末中添加二氧化硅粉末，制得发光材料。
作为优选，本发明还公开了一种记号笔，所述记号笔采用上述有色材料注入模具中凝结而成，所述模具中设置有与记号笔外形适配的模具腔。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的一种利用污泥制备的标记用有色材料的有益效果是：
1、通过采用树叶制得的色素料对污泥粉末进行染色，并通过胶结剂粘接染色的污泥粉末，使制得可附着于被标记物上的有色材料，制备过程经济环保;
2、为生活污水处理产生的污泥和生活常规落叶提供了较好的利用途径，使有色材料的制备经济环保;
3、由于树叶和污泥粉末中不存在对人体或环境造成伤害的化学物质，使有色材料的使用经济环保无污染;
4、由于污泥粉末在胶结剂的作用下，具有较好的附着力，使得附着到被标记物上的有色材料不易掉落，使制得的有色材料可达到常规记号笔的效果，使用较方便，适用范围较广;
发明的一种利用污泥制备的标记用有色材料的其他实施方式的有益效果是：
1、采用活性粉体材料作为制备着色颗粒的原材料，增加了制备有色材料的有色浆料中的细小颗粒，增加制得的有色材料的附着力，使制得的有色材料在被标记物上长时间不易脱色，也为矿渣、粉煤灰、废弃建筑垃圾这样的固废垃圾提供了经济环保的途径，同时，由于矿渣、粉煤灰和废弃建筑垃圾中均含有较多的活性氧化物，在碱性环境下容易被激发活性，生产胶凝物质，进一步提高制得的有色浆料的胶凝效果，加速有色浆料胶凝硬化成型;
2、在有色浆料中增加一种或多种材料添加剂，优化有色浆料的使用效果，其中，增加硬质粉料，有利于增加制得的固态有色材料的硬度，方便有色材料的使用，且有利于增加有色材料中的颗粒物质，增加有色材料在被标记物上的附着力，增加光敏材料，有利于使有色材料在不同波长的光线下显示不同的颜色，扩大制得的有色材料的适用范围，增加夜光材料，由夜光材料储存光照能量，在黑暗情况下散发光线，扩大制得的有色材料的适用范围。
本发明的一种利用污泥制备的标记用有色材料的制备方法的有益效果是：
1、制备方式较简单，为生活污水处理产生的污泥和生活常规落叶提供了经济环保的使用途径，具有较大的应用前景;
2、由于用于制备有色材料的原材料均不包括对环境污染的化学物质，使得有色材料的制备过程和使用过程经济环保，不会对环境和人体造成伤害;
3、制得的有色材料可用于替代用于标记的记号笔，使得减少记号笔的使用，进而减少环境污染。