稻壳灰制备白炭黑可行性研究报告
1. 前言： (1)
2. 产品用途： (2)
2.1 电子封装材料 (3)
2.2 树脂复合材料 (3)
2.3 塑料 (3)
2.4 涂料 (4)
2.5 橡胶 (4)
2.6 颜（染）料 (5)
2.7 陶瓷 (5)
2.8 密封胶、粘结剂 (6)
2.9 玻璃钢制品 (6)
2.10 药物载体 (7)
2.11 化妆品 (7)
2.12 抗菌材料 (8)
2.13 在光学领域的应用 (8)
2.14 新型有机玻璃添加剂 (9)
3. 市场需求分析： (9)
4. 白炭黑工业生产方法： (11)
4.1 气相法 (11)
4.2 沉淀法 (12)
4.3 新方法 (12)
4.4 以稻壳灰为原料的生产方法： (12)
5. 工艺流程： (13)
6. 设备配置报价表： (14)
7. 市场利润分析： (15)
1. 前言：
水稻是世界上种植面积最广、产量最大的农作物。我国稻谷总产量约2 亿t，占全世界总产量的1/3，居世界首位。稻谷中，作为主要的副产物——稻壳(rise hull，RH)约占20%，是稻谷加工厂的主要副产品。按此计算，我国每年的稻壳总量在4000 万t 左右，数量十分庞大，是一种量大面广价廉的可再生资源。由于稻壳体积大，容重小，在许多地方已成为农业废弃物，特别是稻壳燃烧后的稻壳灰，用途局
限，价格低廉，大部分作为废物弃之，对环境产生巨大压力。因此，为稻壳寻求合适的出路已成为日益迫切的课题。
稻壳的主要组成是纤维素类、木质素类和硅类, 品种及产地不同, 其组成有所差别, 大致组成为: 粗纤维35.5%～45%( 缩聚戊糖16%～22%) 、木质素21%～26%、灰分11.4%～22%、二氧化硅10%～21%。根据稻壳的化学组成, 可将它的利用分为三大类: 利用它的纤维素类物质, 采用水解的方法生产如糠醛、木糖、乙酰丙酸等化工产品; 利用它的硅资源生产如泡花碱、白炭黑、二氧化硅等含硅化合物; 利用它的碳、氢元素, 通过热解( 气化、燃烧等) 获得能源。
我国是世界上稻壳资源最丰富的国家，但是与发到国家相比利用率低，综合利用效益差。俄罗斯利用稻壳灰生产的产品有活性炭，水玻璃及化工原料。印度用稻壳灰研制并推广应用的产品有高标号水泥、建筑用砖及活性炭。日本在稻壳灰利用方面处于世界先进水平，主要应用于土壤改良、育苗培土、脱臭、水净化、保温材料等方面。由此可见，稻壳灰的应用范围非常广泛，其前景十分诱人。
2. 产品用途：
白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。其化学组成为SiO2 nH2O,是一种多孔性高分散并具有极强吸附力的白色蓬松状物。是橡胶、塑料、油漆、油墨、造纸、农药及牙膏等行业不可缺少的优良助剂，特别是
在橡胶工业中，白炭黑已取代炭黑，成为最佳的增强补充剂。
纳米二氧化硅作为新型材料，以其特殊的性质，用途更加广泛。
2.1 电子封装材料
有机物电致发光器材（OELD）是目前新开发研制的一种新型平面显示器件，具有开启和驱动电压低，且可直流电压驱动，可与规模集成电路相匹配，易实现全彩色化，发光亮度高（>105cd/m2）等优点，但OELD器件使用寿命还不能满足应用要求，其中需要解决的技术难点之一就是器件的封装材料和封装技术。将经表面活性处理后的纳米二氧化硅充分分散在有机硅改性环氧树脂封装胶基质中，可以大幅度地缩短封装材料固化时间（为2.0-2.5h）,且固化温度可降低到室温,使OELD器件密封性能得到显著提高,增加OELD器件的使用寿命。
2.2 树脂复合材料
树脂基复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，但近年来材料界和国民经济支柱产业对树脂基材料使用性能的要求越来越高，如何合成高性能的树脂基复合材料，已成为当前材料界和企业界的重要课题。只要能将纳米二氧化硅颗粒充分、均匀地分散到树脂材料中，完全能达到全面改善树脂基材料性能的目的。提高树脂材料的强度和延伸率；还能提高其耐磨性和改善材料表面的光洁度；最后能抗老化性能。
2.3 塑料
利用纳米二氧化硅的透光、粒度小，可以使塑料变得更加致密，在聚苯乙烯塑料薄膜中添加二氧化硅后，不但提高其透明度、强度、韧性，而且防水性能和抗老化性能也明显提高。通过在普通塑料聚氯乙烯中添加少量纳米二氧化硅后生产出的塑钢门窗硬度、光洁度和抗老化性能均大幅提高。利用纳米二氧化硅对普通塑料聚丙烯进行改性，主要技术指标（吸水率、绝缘电阻、压缩残余变形、挠曲强度等）均达到或超过工程塑料尼龙6的性能指标，实现了聚丙烯铁道配件替代尼龙6使用，产品成本大幅下降，其经济效益和社会效益十分显著。
2.4 涂料
我国是涂料生产和消费大国，但当前国产涂料普遍存在着性能方面的不足，诸如悬浮稳定性差、触变性差、耐候性差、耐洗刷性差等，致使每年需进口大量高质量的涂料。将纳米二氧化硅应用在涂料中，经检测其主要性能指标除对比率不变外，其余均大幅提高，如外墙涂料的耐洗刷性由原来的一千多次提高到一万多次，人工加速气候老化和人工辐射暴露老化时间由原来的250小时（粉化1级、变色2级）提高到600小时（无粉化，漆膜无变色，色差值4.8），此外涂膜与墙体结合强度大幅提高，涂膜硬度显著增加，表面自洁能力也获得改善。
2.5 橡胶
橡胶是一种伸缩性优异的弹性体，但其综合性能并不令人满意，生产橡胶制品过程中通常需在胶料中加入炭黑来提高强度、耐磨性和抗老化性，但由于炭黑的加入使得制品均为黑色，且档次不高。在普通橡胶中添加少量纳米Si02后，产品的强度、耐磨性和抗老化性等性能均达到或超过高档橡胶制品，而且可以保持颜色长久不变。纳米改性彩色三元乙丙防水卷材，其耐磨性、抗拉强度、抗折性、抗老化性能均提高明显，且色彩鲜艳，保色效果优异。彩色轮胎的研制工作也取得了一定的进展，如轮胎侧面胶的抗折性能由原来的10万次提高到50万次以上，有望在不久的将来，实现国产汽车、摩托车轮胎的彩色化。
2.6 颜（染）料
有机颜（染）料虽具有鲜艳的色彩和很强的着色力，但一般耐光、耐热、耐溶剂和耐迁移性能往往不及无机颜料。通过添加纳米Si02对有机颜（染）料进行表面改性处理，不但使颜（染）料抗老化性能大幅提高，而且亮度、色调和饱和度等指标也均出现一定程度的提高，性能可与进口高档产品相媲美，极大地拓宽了有机颜（染）料的档次和应用范围。
2.7 陶瓷
用纳米Si02代替纳米A1203添加到95瓷里，既可以起到纳米颗粒的作用，同时它又是第二相的颗粒，不但提高陶瓷材料的强
度、韧性，而且提高了材料的硬度和弹性模量等性能，其效果比添加A1203更理想。利用纳米Si02来复合陶瓷基片，不但提高了基片的致密性、韧性和光洁度，而且烧结温度大幅降低。此外，纳米Si02在陶瓷过滤网、刚玉球等陶瓷产品中应用效果也十分显著。
2.8 密封胶、粘结剂
密封胶、粘结剂是量大、面广、使用范围宽的重要产品。它要求产品粘度、流动性、固化速度达最佳条件。我国在这个领域的产品比较落后，高档的密封胶和粘结剂都依赖进口。国外在这个领域的产品已经采用纳米材料作改性剂，而纳米Si02是首选材料，它主要是在纳米Si02表面包敷一层有机材料，使之具有憎水性，将它添加到密封胶中很快形成一种硅石结构，即纳米Si0X小颗粒形成网络结构抑制胶体流动，加快固化速度，提高粘结效果，由于纳米Si02颗粒尺小从而也增加了产品的密封性和防渗性。
2.9 玻璃钢制品
玻璃钢制品虽然有轻质、高强、耐腐蚀等优点，但其本身硬度较低、耐磨性较差。有关专家通过超声分散方法将纳米Si02添加到胶衣树脂中，与未加纳米Si02的胶衣做性能对比实验，发现其莫氏硬度由原来的2.2级（相当于石膏的硬度）提高到2.8~2.9级（3级是天然大理石硬度），耐磨性提高1~2倍，因纳米颗粒与
有机高分子产生接枝和键合作用，使材料韧性增加，故抗拉强度和抗冲击强度提高1倍以上，耐热性能也大幅提高。
2.10 药物载体
随着当前城市生活垃圾的大幅增长以及环境污染的日趋严重，加大消灭“四害”的力度、预防疾病的传播已十分迫切。在树干上涂刷石灰、向垃圾箱喷洒药水已作用不大，现在大城市已采用喷涂中枢神经麻醉药类杀虫剂来消灭蚊子、苍蝇、蟑螂等昆虫类害虫，但这些杀虫剂多从国外进口，价格较高，喷涂后有效期较短（只有一个月）。采用纳米Si02为载体吸附该类杀虫剂，起到了很好的缓释效果，据测定，其喷涂后有效期长达一年以上。
2.11 化妆品
对于化妆品来说，要求对紫外线屏蔽能力强，最好是既能防护紫外中波（UVB）对人体的危害，亦能对紫外长波（UVA）起防护作用。实质上，紫外屏蔽包括两方面，一是前面所述对紫外线的吸收，另一方面是对紫外线的反射，目前，世界上从紫外反射性能角度开发的抗紫外剂还未见报道。
在防晒产品中以往多使用有机化合物为紫外线吸收剂，但是存在诸如为了尽可能保护皮肤不接触紫外线而提高添加量之后，会增加发生皮肤癌以及产生化学性过敏等问题，而纳米Si02为无机成分，易于与化妆品其它组分配伍，无毒、无味，不存在上述问题，
且自身为白色，可以简单地加以着色，尤其可贵的是纳米Si02反射紫外能力强、稳定性好，被紫外线照射后不分解，不变色，也不会与配方中其它组分起化学反应。
2.12 抗菌材料
利用纳米Si02庞大的比表面积、表面多介孔结构和超强的吸附能力以及奇异的理化特性，将银离子等功能离子均匀地设计到纳米Si0X表面的介孔中，并实施稳定，成功开发出高效、持久、耐高温、广谱抗菌的纳米抗菌粉（粒径只有70纳米左右）。将纳米抗菌粉应用于搪瓷釉料中，生产出具有防霉、抗菌功能的滚筒洗衣机，其抗菌率高达99%以上。可以预见，随着人们健康意识的增强，纳米抗菌粉将逐渐被相关应用企业的广大民众所接受，在票据、医疗卫生、化学建材、家电制品、功能纤维、塑料制品等行业中崭露头角。
2.13 在光学领域的应用
纳米微粒应用于红外反射材料主要是制成薄膜和多层膜来使用。纳米微粒的膜材料在灯泡工业上有很好的应用前景。高压钠灯以及各种用于拍照、摄影的碘弧灯都要求强照明，但是灯丝被加热后69%的能量转化为红外线，这就表明有相当多的电能转化为热能被消耗掉，仅有一少部分转化为光能来照明，同时，灯管发热也会影响灯具的寿命，如何提高发光效率，增
加照明度一直是急待解决的关键问题。纳米微粒的诞生为解决这个问题提供了一个新的途径。80年代以来，科研技术人员用纳米Si0X和纳米TiO2微粒制成了多层干涉膜，总厚度为微米级，衬在灯泡罩的内壁，结果不但透光率好，而且有很强的红外线反射能力。据专家测算同种灯光亮度下，该种灯具与传统的卤素灯相比，可节约15%的电能。
2.14 新型有机玻璃添加剂
飞机的窗口材料常用的是有机玻璃（PMMA），当飞机在高空飞行时窗口材料经紫外线辐射易老化，造成透明度下降。为解决此问题，利用纳米Si0X极强的紫外反射性能，在有机玻璃生产过程中加入表面修饰后的纳米Si0X，生产出的产品抗紫外线辐射能力提高一倍以上，抗冲击强度提高80%。
3. 市场需求分析：
十几年来我国白炭黑产量是突飞猛进。其中，轮胎行业需求量增长将较快，需求量占整个行业产量的70%以上。近年来，由于国内胶鞋及轮胎工业的发展，特别是沿海地区的旅游鞋行业的发展，刺激了作为橡胶补强剂的白炭黑行业的发展。国内以沉淀法白炭黑为主，于1958年实现沉淀法白炭黑的工业化生产，但产量小，发展较慢。1997年我国白炭黑产量达到了8万吨左右，2004年上升到近30万吨，2007白炭黑产量达到62万吨。同期国内需求量达到42.2万吨。白炭黑作为
一种化工填充料，其市场容量的发展和变化趋势主要受应用白炭黑的相关行业的发展趋势影响，这些行业主要包括轮胎行业、制鞋行业、农药和饲料行业、涂料行业和牙膏工业。通过对相关行业的发展趋势的分析，预计今后几年，国内白炭黑的需求将以年均递增8%－10%的速度增长。到2010年，我国白炭黑需求量预计可以达到55万吨左右。随着产能和技术水平不断提高，国内白炭黑生产企业已具备一定的生产规模，原材料及动力消耗也已接近国际水平，普通产品质量基本能够满足国际市场的需要。目前我国已成为白炭黑的净出口国。主要出口至韩国、东南亚各国及越南等。2007年普通级白炭黑产品出口量已增至32.1万吨。但特殊用途的白炭黑（如气相法白炭黑及用于硅橡胶和涂料的专用超细二氧化硅品种）则需进口，进口量约9.6万吨。
国内白炭黑的生产分布比较广泛，一共有十几个省市生产，其中产量较大的是福建、山东、江苏、江西等省。预计2010年我国白炭黑产能有望突破100万吨/年大关。
湖北省的情况是：宜昌三洋化工供应超细白炭黑；湖北来斯化工新材料有限公司供应气相白炭黑，两个等级每吨是3.8和1.8万元，产量在每年二三千吨左右。还有鄂州市启迪矿业有限公司供应白炭黑,年产在一千吨。
通过调研了解到，以上公司的白炭黑主要销往黄石的轮胎厂和制鞋厂，但是效益不是很好。以启迪矿业有限公司为例生产普通级别的白炭黑，并且原材料全部来自采购，成本在4000多元每吨，而销售价格也就是5500元左右。可以说没有什么市场竞争力，所以现在此产品
基本属于停产状态。
4. 白炭黑工业生产方法：
白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O 是以表面羟基的形式存在。能溶于苛性碱和氢氟酸，不溶于水、溶剂和酸（氢氟酸除外）。耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。
白炭黑按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子（粒径小于100nm），无毒，有巨大的比表面积。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达９９％，粒径可达１０~２０ｎｍ，但制备工艺复杂，价格昂贵；沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、盐酸、CO2与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指采用超重力技术、溶胶-凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。
制备白炭黑的传统方法是利用硅酸钠、四氯化硅、正硅酸乙酯做硅源，除硅酸钠以外，其它成本都很高。新方法采用廉价的非金属矿作为硅源，大大降低了白炭黑的生产成本。
4.1 气相法
主要为化学气相沉积（CAV）法，又称热解法、干法或燃烧法。其原料一般为四氯化硅、氧气（或空气）和氢气，高温下反应而成。
4.2 沉淀法
沉淀法又叫硅酸钠酸化法，采用水玻璃溶液与酸反应，经沉淀、过滤、洗涤、干燥和煅烧而得到白炭黑。
国内大部分生产企业采用沉淀法。
4.3 新方法
新方法主要以非金属矿及其延伸物为硅源，采用沉淀法制备白炭黑。其技术关键是将结晶的二氧化硅和硅酸盐转变成非晶态二氧化硅。
4.1.3.1 以高岭土或硬质高岭土为原料
先将高岭土或硬质高岭土粉碎，然后在500~600℃高温下焙烧，再将焙烧土与浓度30%的工业盐酸按比例配料，在90℃左右酸浸，经中和、过滤、洗涤、干燥得到白炭黑，同时得到高效净水剂聚合氯化铝。
4.1.3.2 以煤矸石或粉煤灰为原料
首先将粉碎的煤矸石或粉煤灰与纯碱按重量比1：50混合均匀，经高温冶融、水萃浸溶、过滤去杂质、浓缩滤液即得到硅酸钠。然后先将硅酸钠配成水玻璃溶液，然后在稀硫酸中酸浸，再升温，搅拌，调节PH值，熟化，再经过滤洗涤、干燥、分选，得到白炭黑。
4.4 以稻壳灰为原料的生产方法：
我们采用废弃物稻壳灰为原料，应用传统的沉淀法生产白炭黑，
即首先用烧碱溶液把稻壳灰进行溶解成水玻璃，然后加入稀硫酸进行水解，沉淀就可以得到白炭黑。此方法既有效利用了废弃物原材料，减少环境污染，又能就地取材，降低成本，延长企业的产品链，提高公司竞争力。
并且可以控制稻壳经不完全燃烧，则可保留部分碳，得到的是炭化稻壳，也称为煤气稻壳。炭化稻壳是黑色闪光的颗粒，经电子显微镜观察，其结构为空心状的网状结构，故成为制备活性炭较好的原料。以炭化稻壳灰为原料制取活性炭，不但成本低，而且不含有害杂质（如铅、砷），特别适合于食品工业上的需求，市场潜力巨大。
5. 工艺流程：
将稻壳灰加到40%氢氧化钠溶液，按一定的比例混合，加热煮
沸
两小时后，稍冷却趁热抽滤，滤液为水玻璃，滤渣进一步处理
得活性炭
在水玻璃中加入乙酸乙酯，搅拌让其充分水解
然后滴加30%硫酸溶液，边加边搅拌，出现粘稠加水稀释，
直至其pH为5左右，会出现大量白色沉淀物
6. 设备配置报价表：
序号
设备名称 数量 单价（万元） 金额（万元） 1
10m 3萃取罐（不锈钢） 2台 20 40 2
板块过滤机 2台 10 20 3 5m 3水玻璃结晶罐（不锈
钢） 2个
10 20 4
白炭黑分离干燥机 1台 50 50 5
注射泵 4台 0.5 2 6
20m 3液碱罐 1个 20 20 7
10m 3硫酸罐 1个 10 10 8
10m 3乙酸乙酯罐 1个 10 10 9
2m 3硫酸配置罐（搪瓷） 1个 2 2 10
0.2m 3乙酸乙酯计量罐 1个 0.5 0.5 11 包装机 1台
5 5 真空抽滤，水洗直至pH 为中性
产品在80℃烘箱里干燥即可得白色粉末
12 管道、电线等50
13 总投资229.5
以上投资共239.5万元，按折旧期三年计算。年折旧成本为80万元。
7. 市场利润分析：
通过实验可以得出，每生产1吨白炭黑和200千克活性炭，消耗30%的液碱1.5吨，乙酸乙酯100千克，浓硫酸800千克。水电另计。
单价（元/吨）产/消耗量（吨）金额（元）收入
白炭黑6000 1 6000 活性炭5000 0.2 1000 成本
30%液碱750 1.5 1125 浓硫酸500 0.80 400 乙酸乙酯7000 0.1 700 水电300 工人工资500 利税590 合计毛利3385
生产设备折旧80万元/年
公司每年生产大米可消耗稻谷60，000吨，按稻壳占20%比例计算，可产生12，000吨稻壳，经过燃烧后的稻壳灰为3000吨，按50%的二氧化硅的提取量，可生产1500吨白炭黑，按上表计算，在理想状况下，可实现收入1050万元，减去生产成本543万元和设备折旧80万元，毛利可达427万（备注：由于白炭黑的均匀程度、颗粒大小等性质影响其价格，其价位从4500到20000不等,这里是按中低等水平进行计算的)。从社会效益上看，年处理稻壳12000吨，使其得到了有效的资源化利用。对我国农业废弃物资源化循环利用起到了良好的示范作用。
稻壳灰制备白炭黑可行性研究报告 1. 前言： (1) 2. 产品用途： (2) 2.1 电子封装材料 (3) 2.2 树脂复合材料 (3) 2.3 塑料 (3) 2.4 涂料 (4) 2.5 橡胶 (4) 2.6 颜（染）料 (5) 2.7 陶瓷 (5) 2.8 密封胶、粘结剂 (6) 2.9 玻璃钢制品 (6) 2.10 药物载体 (7) 2.11 化妆品 (7) 2.12 抗菌材料 (8) 2.13 在光学领域的应用 (8) 2.14 新型有机玻璃添加剂 (9) 3. 市场需求分析： (9) 4. 白炭黑工业生产方法： (11) 4.1 气相法 (11) 4.2 沉淀法 (12) 4.3 新方法 (12) 4.4 以稻壳灰为原料的生产方法： (12) 5. 工艺流程： (13) 6. 设备配置报价表： (14) 7. 市场利润分析： (15) 1. 前言： 水稻是世界上种植面积最广、产量最大的农作物。我国稻谷总产量约2 亿t，占全世界总产量的1/3，居世界首位。稻谷中，作为主要的副产物——稻壳(rise hull，RH)约占20%，是稻谷加工厂的主要副产品。按此计算，我国每年的稻壳总量在4000 万t 左右，数量十分庞大，是一种量大面广价廉的可再生资源。由于稻壳体积大，容重小，在许多地方已成为农业废弃物，特别是稻壳燃烧后的稻壳灰，用途局
限，价格低廉，大部分作为废物弃之，对环境产生巨大压力。因此，为稻壳寻求合适的出路已成为日益迫切的课题。 稻壳的主要组成是纤维素类、木质素类和硅类, 品种及产地不同, 其组成有所差别, 大致组成为: 粗纤维35.5%～45%( 缩聚戊糖16%～22%) 、木质素21%～26%、灰分11.4%～22%、二氧化硅10%～21%。根据稻壳的化学组成, 可将它的利用分为三大类: 利用它的纤维素类物质, 采用水解的方法生产如糠醛、木糖、乙酰丙酸等化工产品; 利用它的硅资源生产如泡花碱、白炭黑、二氧化硅等含硅化合物; 利用它的碳、氢元素, 通过热解( 气化、燃烧等) 获得能源。 我国是世界上稻壳资源最丰富的国家，但是与发到国家相比利用率低，综合利用效益差。俄罗斯利用稻壳灰生产的产品有活性炭，水玻璃及化工原料。印度用稻壳灰研制并推广应用的产品有高标号水泥、建筑用砖及活性炭。日本在稻壳灰利用方面处于世界先进水平，主要应用于土壤改良、育苗培土、脱臭、水净化、保温材料等方面。由此可见，稻壳灰的应用范围非常广泛，其前景十分诱人。 2. 产品用途： 白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅、超细二氧化硅凝胶和气凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。其化学组成为SiO2 nH2O,是一种多孔性高分散并具有极强吸附力的白色蓬松状物。是橡胶、塑料、油漆、油墨、造纸、农药及牙膏等行业不可缺少的优良助剂，特别是
活性炭的制作方法 郑州虹阳净水材料有限公司整理 活性炭电极材料的干法室温改性方法 活性炭电极材料的干法室温改性方法，利用滚压振动磨机作为改性设备;在惰性气体环境、干法和室温条件下按如下步骤进行：a)将滚压振动磨机置于手套箱中，封闭出料口，将待加工的活性炭样品由加料口加入磨机筒体内;b)用空气过滤网将磨机加料口封闭，再将整个手套箱封闭，利用真空泵将手套箱及振动磨机筒体抽成真空，然后充入惰性气体。抽气和充气应反复进行，直到整个手套箱中的气氛完全由惰性气体控制，并且与外部大气压平衡为止;c)根据原料的颗粒尺度和形貌，通过*机设定并控制所需的振动频率和研磨时间。本发明能优化活性炭的孔径分布，改善活性炭的结晶性和导电性，操作简便，能耗低，效率高，无附加污染和后续处理工艺。 活性炭电极材料的干法室温改性方法 活性炭电极材料的干法室温改性方法，利用滚压振动磨机作为改性设备;在惰性气体环境、干法和室温条件下按如下步骤进行：a)将滚压振动磨机置于手套箱中，封闭出料口，将待加工的活性炭样品由加料口加入磨机筒体内;b)用空气过滤网将磨机加料口封闭，再将整个手套箱封闭，利用真空泵将手套箱及振动磨机筒体抽成真空，然后充入惰性气体。抽气和充气应反复进行，直到整个手套箱中的气氛完全由惰性气体控制，并且与外部大气压平衡为止;c)根据原料的颗粒尺度和形貌，通过*机设定并控制所需的振动频率和研磨时间。本发明能优化活性炭的孔径分布，改善活性炭的结晶性和导电性，操作简便，能耗低，效率高，无附加污染和后续处理工艺。 高活性光催化的空气净化粉体材料及其制备方法与应用 本发明公开了一种在紫外、可见光和*辐射条件下都具有较好的光催化效果的空气净化粉体材料及其制备方法和应用，空气净化粉体材料为带有掺杂元素的纳米氧化钛包覆*米极性矿物电气石颗粒形成的纳米-*米复合粉体材料，所述掺杂元素为稀土元素或/和过渡元素，其中稀土元素为选自Ce、Pr、La、Sm、Eu、Nd元素的氧化物或硝酸盐中的一种或几种，所述过渡元素为选自Fe、Ag、Co、Cu、Zn元素中的一种或几种。本发明的空气净化材料在紫外、可见光和*波条件下都具有较好的光催化效果，光催化产生的· 含活性炭的球状颗粒复合材料及其制备工艺 本发明公开了一种含活性炭的球状颗粒复合材料及其制备工艺，该材料由含活性炭的内核与陶质薄膜层外壳组成。其制备工艺是：在活性炭、膨润土和凹凸*土中加入添加剂，制得内核;在膨润土和凹凸*土中加入添加剂，制得外壳材料，将外壳材料粘合于内核表面，高温烧结，得到球状颗粒复合材料。这种含活性炭的复合材料，表面为多孔状的陶质薄膜层外壳，该结构在确保活性炭吸附性能的同时，提高了材料的耐压性、耐磨性，可防止活性炭碎屑、粉末的掉落;同时，在使用一段时间后，用户可自行对材料进行脱附处理，恢复材料的吸附活性。该颗粒复合材料可应用于有*、有害气体的吸附去除。
第34卷第2期硅酸盐学报Vol.34,No.2 2006年2月J OURNAL OF T H E CHIN ESE CERAMIC SOCIET Y February,2006综合评述 稻壳制备高性能材料研究进展 侯贵华1,许仲梓2 (1.盐城工学院现代分析中心,江苏盐城 224003;2.南京工业大学材料科学与工程学院,南京 210009) 摘 要:在分析了稻壳的组成、结构与形貌特点的基础上,综述了用稻壳为硅源制备高纯SiO2,SiO2气凝胶等,用稻壳为碳源制备高比表面积活性碳及其衍生材料等高性能材料,用稻壳制备纤维及其在制备有机无机复合材料方面的应用,提出了稻壳研究的发展方向。 关键词:稻壳;高性能材料;纤维 中图分类号:TQ12712 文献标识码:A 文章编号:04545648(2006)0220406 RESEARCH ON ADVANCED MATERIALS PREPARATION FR OM RICE HUSK HOU Gui hua1,X U Zhongz i2 (11Center of Physical Testing and Chemical Analysis,Yancheng Institute of Technology,Yancheng 224003,Jiangsu; 2.College of Material Science and Engineering,Nanjing University of Technology,Nanjing 210009,China) Abstract:The composition,structure and morphology of rice husks are discussed.Recent developments in the preparation of advanced materials such as high purity silica,silica aerogel,high specific surface activated carbon and its derivatives etc,using rice husks as silicon or carbon source,are reviewed.The preparation and modification of rice husk fiber,and the fiber applica2 tion of organic2inorganic composite materials are briefly described.The application of rice husks in the future is outlined. K ey w ords:rice husk;advanced material;fiber 稻壳主要含有无机质非晶态SiO2及有机质纤 维。自然界的矿物硅质材料多以规则的晶体形式存在,其结构稳定,化学反应活性低。稻壳中的非晶态SiO2可为各种硅质材料的制备提供理想的硅源。稻壳中的纤维质组分,可用作低密度塑料类及水泥类材料的改性材料。近些年来利用稻壳制备硅质或碳质高性能材料正在引起材料学者的高度重视。另外,稻壳为大宗农业废料,我国年产稻谷约2亿t,稻壳约占稻谷质量的30%,按其计算,我国稻谷加工厂年副产稻壳0.6亿t,因此,开展稻壳的资源化研究,变废为宝,具有重要的经济和社会意义。 收稿日期:20050511。修改稿收到日期:20050924。 基金项目:江苏省自然科学基金(B K2003038)资助项目。 第一作者:侯贵华(1963～),男,教授。1 稻壳的组成、结构 111 稻壳的组成 在具有代表性的稻壳组成[1]中,粗纤维、木质素及灰含量(质量分数,下同)分别占40.8%,34.0%和21.1%;粗蛋白和粗脂肪的含量较低,分别占415%和1.7%。较高的粗纤维和木质素含量有利于稻壳纤维的利用。稻壳灰是稻壳经高温煅烧后的剩余物,属于稻壳中的无机组分,其中SiO2占9311%,其余还有少量的K2O,Na2O,MgO,Al2O3等[2]。 R eceived d ate:20050511.Approved d ate:20050924. First author:HOU Guihua(1963—),male,professor. E m ail:hghgw945@https://www.doczj.com/doc/0c6562746.html,
活性炭的生产方法及工艺 作者：易择活性炭 上文我们分享了目前市场上有哪些活性炭：按材质分主要有煤质活性炭、木质活性炭、果壳活性炭、椰壳活性炭等；按形状分类有不定型颗粒炭、柱状活性炭、蜂窝活性炭、粉末活性炭等。 那么活性炭是如何生产的？是经过怎样的生产工艺得到的呢？这次我们以煤质活性炭的生产过程为例，来聊聊活性炭的生产方法和工艺。 01原料选择 按原理来说，所有的煤炭都可以生产制作成活性炭。但因不同的煤质生产的出来的活性炭品质有很大差异，为了更好的适应市场和让资源得到合理的利用，目前国内煤质活性炭的生产原料，主要采用山西大同地区的弱粘结性烟煤和宁夏的太西无烟煤。 此外，新疆烟煤也适宜制作活性炭。近几年受新疆地区煤层开发和经济发展的影响，现在采用新疆烟煤生产活性炭的厂家也越来越多。另外陕西神木地区也有部分企业使用当地烟煤生产活性炭，但活化出来的产品吸附值普遍较低，碘吸附值主要在400-700mg/g（国标87标）。 02炭化活化工段 “活性炭是一种含碳材料经过炭化、活化处理后的炭质吸附剂”，据此句定义可知生产活性炭有两个必备的工段，就是炭化和活化。 炭化是活性炭制造过程中的主要热处理工艺之一，常采用的设备主要有流态化炉、回转炉和立式炭化炉。
煤质活性炭通常炭化的温度在350-600℃。在炭化过程中大部分非碳元素——氢和氧因原料的高温分解首先以气体形式被排除，排除了原料中的挥发分和水分，而获释的元素碳原子则组合成通称为基本石墨微晶的有序结晶生成物，使得炭颗粒形成了初步孔隙，具备了活性炭原始形态的结构。原料经过炭化之后，我们称之为炭化料，炭化料已经具备了一定的吸附能力，但吸附能力极低，经检测一般炭化料碘吸附值只有200mg/g左右。 活化方法根据活化剂的不同分为物理活化法（也称气体活化法）和化学活化法。 煤质活性炭常用的活化方法是物理活化法，以水蒸气、烟道气（水蒸气、CO2、N2等的混合气）、CO2或空气等作为活化气体、在800-1000℃的高温下与炭化料接触进行活化（实际生产过程中最常使用烟道气）。 活化过程通过开放原来闭塞的孔隙、扩大原有孔隙和形成新的孔隙三个阶段达到造孔的目的。活化主要是通过活化炉设备进行活化反应造孔，当下主流有斯列普炉（SLEP）、斯克特炉（STK）、耙式炉、回转炉，目前在国内斯列普炉是使用最多的气体活化法炉型。 03成品工段 成品工段主要是根据应用需要制作成粒度不同的产品，对于颗粒炭，主要有破碎、筛分和包装三个过程。 破碎设备通常是采用双辊式破碎机，通过调节双辊之间的间隙大小，控制产品的粒度大小，以提高合格粒度筛分的得率。 筛分设备通常采用振动筛，将破碎后的物料筛分成粒度较大、合格和粒度较大的三种。在实际生产过程中往往会在振动筛上加多层筛网筛出几种粒度范围内的产品，最后将粒度合格的产品进行包装销售。工业应用中通常采用500kg/包和25kg/包的方式进行包装。另外在生产过程中，对于特殊用途的产品也会用去石机和除铁机以降低产品的灰分。 对于粉末活性炭，主要是通过磨粉和包装两个过程。磨粉现在基本上大多工厂都是采用雷蒙磨设备生产，通过调节磨机的分析器可以生产出粒度为200目和325目的成品粉炭。 04深处理工段 针对某些特殊用途的产品，会将成品炭再进行酸洗、碱洗、水洗等深加工处理。
稻壳和稻壳灰的利用 稻壳是大米加工的副产品，约占稻谷的22%。我国东北三江平原盛产大米，大量的稻壳在米业公司堆积成山，最普遍的消耗利用方式是作为冬季取暖的燃料。在丹东等沿海地区，则被用来作为冰垛保温材料，大量储存的冰块可供渔船出海捕捞全年所需。更有人将稻壳作为生产饲料的原料，以此谋利。最近十多年以来，水稻集中产区有了稻壳发电的利用方式，虽是国家所提倡的新能源开发，但一次投资大、相关产业补贴政策不到位、原料供应不稳定、收购价格难受控等诸多因素，始终得不到推广。其实，稻壳和稻壳灰的利用方式还有很多。 稻壳作酿酒辅料 稻壳质地疏松，吸水性强，具有使用量少而使发酵界面增大的特点。稻壳中含有的多缩戊糖和果胶质，在酿酒过程中生成糠醛和甲醇的物质。稻壳是酿制大曲酒的主要辅料，也是麸曲酒的上等辅料，是一种优良的填充剂，生产中用量的多少和质量的优劣，对产品的产量、质量影响很大。 江苏农垦集团下属几个农场的大米加工厂、湖南长沙的“亮之星”米业公司就是利用稻壳酿制优质白酒，以此消耗大量的稻壳。 稻壳做化妆品 据报道，日本企业使用稻壳制造美容化妆品，受到女性消费者的欢迎。 日本自古以来就知道如何利用糙米后的废弃物--稻壳，如加盐后用于腌咸菜，烧成灰加水过滤后用来洗涤物品等。 日本一些企业已用它制造香波、香皂及美容的化妆品和化妆水等，颇受女性消费者的青睐。其特点是有明显的保湿作用，可清除肌肤上的污垢，并且对皮肤的刺激性较小，此外，还有抑制黑色素生成，减少皱纹、斑雀等的功效。 据研究，稻壳中含有各种维生素、酶及食物纤维，对促进皮肤的新陈代谢有一定效果；稻壳中的另一种有用成分--肌醇可预防直肠癌及乳腺癌等；γ-谷维素对自律神经失调症和更年期障碍也有疗效。 使用稻壳制造化妆品有百余年历史的里阿尔公司的科研人员说，稻壳中还有许多未知的成分，用它在各种领域开发新商品还有充分的余地。 稻壳砖 稻壳内含20%左右优良的无定型硅石，是制砖的好原料。在日本，将稻壳类与水泥、树脂混和均匀后，经快速模压制成砖块，具有防火、防水及隔热性能，重量轻，且不
活性炭的制备与应用 宋阿娜1 （北京林业大学，材料科学与技术学院林产化工系） 摘要：近些年来，活性炭已经成为我们生活中以及工业中常见的吸附剂，它具有比表面积大，选择性吸附强等特点。活性炭的制备方法分为物理活化法（即气体吸附法）和化学活化法。气体活化中的气体活化剂有水蒸气、二氧化碳以及它们的混合气体，化学活化法中的化学药品活化剂有氯化锌、磷酸和碱。活性炭在工业、农业、食品、医药等领域都有广泛应用。根据吸附和运用对象的不同，可以分为气相吸附，液相吸附，作为催化剂和催化剂载体的应用以及在医疗方面的应用。活性炭可以多次重复再生使用，对环保起到了重要作用，并且有很好的发展前景。 关键词：活性炭；制备；应用；活化；净化 1.概述 活性炭是具有孔隙结构发达、比表面积大、选择性吸附能力强的碳质吸附材料。在一定的条件下，对液体或气体的某一或某些物质进行吸附脱除、净化、精制或回收，从而实现产品的精制和环境的净化（蒋剑春，2010）。时至今日，活性炭已经被广泛应用于工业、农业、国防、交通、食品、医药、环境保护等各个领域，并且活性炭使用失效后可以用各种办法进行多次反复再生。 活性炭主要是以木炭、木屑、各种果壳、煤炭和石油焦等高含碳物质为原料，经碳化和活化而制得的多孔性吸附剂。活性炭的吸附大多数是物理吸附，即范德华吸附，也有化学吸附。 活性炭基本上是非结晶性物质，它由微细的石墨状结晶和将它们联系在一起的碳氢化合物构成，固体部分之间的间隙形成孔隙，赋予活性炭特有的吸附功能。一般认为活性炭的孔由大孔、中孔和微孔组成，大孔孔径为50~2000nm，中孔为2~50nm，微孔孔径小于2nm。 2.活性炭的制备 2.1制备原理 活性炭是通过把木材、煤、泥炭等许多来自植物的、成为碳前驱体的原材料，在几百摄氏度的温度下炭化以后，在进行活化而制成的。炭化在惰性氛围气中进行，原材料经过热分解放出挥发分而变成炭化产物，此刻的炭化产物的比表面积只有每克几十平方米左右。而具有发达的孔隙及其相应比表面积的活性炭是再需将该炭化产物用水蒸汽、二氧化碳或化学药品（如氯化锌）在高温条件下进一步活化而制得（[日]立本英机，安部郁夫，2002）。活化后的活性炭再根据需要制成不同形状和大小的产品。其中活化是很重要的一步。 2.2制备方法 2.2.1气体活化法
稻壳灰制备白炭黑 稻壳是大米加工的主要副产物，约占稻谷重量的20%，目前全世界年产稻壳60Mt以上。稻壳灰作为稻壳燃烧后的产物，如果不加以利用，不但造成浪费，而且还污染环境；稻壳灰中主要成分为二氧化硅，约占60%，其他矿物杂质很少，尤其是放射性元素U和Th的含量特别低，是白炭黑理想原料。白炭黑是一种重要的化工原料，由于其具有补强性、分散性等多种性能，因此被广泛的应用于制鞋、橡胶、塑料、乳胶、涂料、农药、消防、电镀、牙膏、造纸、树脂、化妆品、医药及食品等领域。因此，对稻壳灰的研究有重大意义，不仅解决了大量农业废弃物的污染问题，同时也充分利用了资源，变废为宝，为社会创造更多的财富。国内外关于由稻壳以及稻壳灰制备白炭黑的研究报道也较多，大致分为气相法和沉淀法两类，但气相法由于设备要求高，成本高而限制了其应用范围，故现在关于白炭黑的工业化生产的可行性研究大多采用传统的沉淀法。本文主要研究用碳酸钠法制备白炭黑，用碳酸钠水溶液蒸煮稻壳灰，趁热过滤后，低温冷却滤液，析出沉淀白炭黑，并研究碳酸钠浓度、反应时间、反应温度等因素对产品得率和性能的影响。 1 实验材料与方法 1.1 实验仪器与试剂 试验原料：稻壳炭由安徽鑫泉米业有限公司提供； 试验药品：Na2CO3、HC1；所有试剂均为分析纯； 试验仪器：日本电子株式会社JSM 7600F扫描电子显微镜，南京大学仪器厂OTL1200型高温管式炉，上海精科公司722N型可见光分光光度计，上海昕瑞公司WSB一3白度计等。 1.2 原料分析与实验方法 1.2.1 原料分析 稻壳灰成分分析方法完全按照GB／T28731—2012固体生物质燃料工业分析方法，分别测定稻壳炭水分、灰分和挥发分的含量，数据列于表l。 稻壳灰组成 水分/% 碳含量/% 二氧化硅含量/% 其他/% 2.36 38.47 58.07 1.10 由表可知，稻壳灰中主要为碳和二氧化硅，因此作为制备白炭黑的原料是比较理想的，产生的炭渣可制备活性炭。 利用扫描电子显微镜观察稻壳灰的表观形貌(图1)：放大100倍(图1a)下可见稻壳灰外表面有规则的纵横相交的网纹，每一个网格中部有一个近似圆锥体的凸起孔隙，而其内表面结构致密，有一层膜覆盖。将凸起孔隙处放大2 000倍(图lb)测量孔隙尺度大约在10 m，孔隙周围散落有大量形状不规则的片状物，此片状物以及内表面覆盖的膜均为无定型的SiO2。此外，内外表面之问存在一个夹层，夹层由纵横交错的板片构成，呈蜂窝状，含有大量的孔隙，研究表明这些蜂窝状孔正是形成活性炭孔隙的来源。通过微观分析，证明了稻壳炭中SiO2的非晶性及其自身的多孔性，说明稻壳炭是制备活性炭和提取SiO2的良好材料。 1.2.2 二氧化硅制备方法
毕业设计（论文）材料之二（2） 本科毕业设计(论文)开题报告 题目： (NaPO3)6活化稻壳制备活性炭的研究 课题类型：设计□实验研究□√论文□ 学生姓名：王祥 学号：3110405207 专业班级：应用化学112班 学院：生物与化学工程学院 指导教师：张宏哲教授 开题时间： 2015年4月 2015年4 月10日
(NaPO3)6稻壳制备活性炭的研究 一、本课题的研究意义、研究现状和发展趋势(文献综述) 1、课题研究的意义 活性炭作为一种无机化工产品，同一般的化学产品相比有其独有的特殊性，其最大特点是具有发达的孔隙结构和很大的比表面积和吸附能力。如木炭的比表面积一般只有100m2/g~400m2/g，而活性炭比表面积高达1000m2/g~3000m2/g，他对气体、溶液中的有机或无机物质以及胶体颗粒等有很强的吸附能力，由于他作为一种优质吸附剂具有独特的孔隙结构或表面活性官能团，具有足够的化学稳定性、机械强度及耐酸、耐碱、耐热，以及不溶于水和有机溶剂，使用失效后容易再生等良好性能，使它在食品加工、制药、化学、冶金、农业、环保等方面着极其广泛而重要的用途，例如,我国环保任重而道远,气体净化、重金属回收,贮装天然气作为汽车燃料减少城市大气污染等，这使得人们愈来愈注重对活性炭的研究和开发[1]。 传统的活性炭制备多以木材、木炭等为原料，随着社会环保意识的增强，尤其是1998年发生在长江、松花江、嫩江流域的特大洪水，使人们切身体会到生态环境恶化对民族生存和可持续发展的巨大负面影响，国家迅速对自然林实行禁伐，致使木材、木炭的来源萎缩，使制备活性炭的原料受到很大限制，价格也呈上涨趋势[2]。而稻壳作为谷物加工的主要副产品之一，占稻谷籽粒质量的18%~22%,1997年我国稻谷产量达到2.02亿吨，我国稻壳生成量约占全球1/3以上,大多作为初级燃料利用,综合利用率不足10%;因其密度小、体积大,对环境造成了污染,且燃烧后的稻壳灰大都没有处理。稻壳经完全燃烧后,其所含碳元素将以二氧化碳形式释放,其灰分主要成分为SiO2[3]，若控制稻壳经不完全燃烧,则可保留部分碳,得到的是炭化稻壳,也称为煤气稻壳[4]炭化稻壳是黑色闪光的颗粒,经电子显微镜观察,其结构为空心状的网状结构,故成为制备活性炭较好的原料。以炭化稻壳灰作为原料制取活性炭,不但成本低,而且不含有害杂质(如铅、砷),特别适合于食品工业上的需求,市场潜力巨大[5-6]。 2、课题研究的现状 活性炭的制备可分为化学活化法[7]和气体活化法[8]2种，随着制备活性炭的原料来源的不断丰富，其他相关技术的发展以及科学的进步，使活性炭的制备有了新颖的方法和途径[9]。如连续炭化活化法、流化床一步法制造活性炭等[10-11]。由于稻壳和其他木质原材料一样，主要成分是木质素、纤维素和果胶[12]，所以稻壳活性炭的生产工艺和其他木质活性炭一样，主要是化学活化法，包括氯化铝活化法，氯化锌活化法[13]，碳酸钾活化法[14]和其他化学品活化法[15-17]。
一种改性活性炭的制备方法，黎福根，唐怀远Patents Publication number CN103043659 A Publication type Application Application number CN 201210548722 Publication date Apr 17, 2013 Filing date Dec 17, 2012 Priority date Dec 17, 2012 Publication number 201210548722.1, CN 103043659 A, CN 103043659A, CN 201210548722, CN-A-103043659, CN103043659 A, CN103043659A, CN201210548722, CN201210548722.1 Inventors 黎福根, 唐怀远 Applicant 湖南丰日电源电气股份有限公司 Export Citation BiBTeX, EndNote, RefMan Patent Citations (3), Classifications (1), Legal Events (3) External Links: SIPO, Espacenet 一种改性活性炭的制备方法 CN 103043659 A Abstract 本发明公开了一种改性活性炭的制备方法，所述改性活性炭是采用抑氢剂改性的活性炭；所述的抑氢剂为负载在活性炭表面的氧化铅；其制备过程是先使用活性炭吸附铅离子；再使用碱将铅离子沉积在活性炭表面；最后通过热处理使氢氧化铅分解成氧化铅，并负载在活性炭表面；活性炭、铅盐与碱通过球磨方法发生化学反应，然后在保护气环境下通过高温处理制备。本发明制备工艺简单，生产周期短，易于工业化生产，设备投资较少；绿色环保；应用广泛；能够增大活性炭的比电容。 Claims(2) 1. 一种改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述改性活性炭是采用抑氢剂改性的活性炭；所述的抑氢剂为负载在活性炭表面的氧化铅；所述的改性活性炭的制备过程是：1.先使用活性炭吸附铅离子； 2.再使用碱将铅离子沉积在活性炭
稻壳制备糠醛的研究 史建超 一、实验研究的目的 1．探究常压下硫酸，无机盐催化稻壳水解制备糠醛的最佳参数； 2．了解稻壳制备糠醛的意义。 二、实验研究的背景 环境污染，能源危机等问题制约着经济的高速发展，迫使我们必须开拓新的领域，寻找新的能源替代方式。目前，生物质资源被认为是替代化石资源的最佳选择。生物质是指利用水、土地、大气等通过光合作用而产生的各种有机体[1]。我国种植水稻产量很大，给制备糠醛提供了大量的稻壳原料。合理利用稻壳制备糠醛很有经济价值。 三、实验原理 本实验所得糠醛是由稻壳中戊聚糖在硫酸作用下首先水解生成戊糖，生成的戊糖再经酸催化脱水而成，反应式为： 四、实验所用主要仪器设备和药品 1．仪器设备 循环水式多用真空泵(SHB-111A型，郑州长城科工贸有限公司)；电热恒温鼓风干燥箱(DGG-9053A型，上海森信实验仪器有限公司)；电子天平(JY10001，上海民桥精密科学仪器有限公司)；阿贝折光仪(GZ10-，北京东方德教育科技有限公司) 2．药品 三氯甲烷(分析纯，上海化学试剂有限公司)；硫酸(分析纯，上海申翔化学试剂有限公司)；无水三氯化铁(分析纯，靖江市明琪硫化铁有限公司)；无水三溴化铁(分析纯，靖江市明琪硫化铁有限公司)；无水氯化铝(分析纯，靖江市明琪硫化铁有限公司)；氯化钠(分析纯，江苏益林化工厂)；稻壳(自制)。 五、实验部分
1.实验装置图 2.实验步骤 （1）将稻壳洗干净，烘干，用粉碎机粉碎。 （2）如图一搭好装置。 （3)称取（量）一定量的粉碎了的稻壳及一定量稀硫酸，无机盐催化剂于250 mL三口烧瓶中，并加入几粒沸石；在分水器内加入适量三氯甲烷。 （4）用电炉加热三口烧瓶回流萃取一段时间。 （5）取分水器下层液蒸馏，待61 ℃左右馏分完全出后换减压蒸馏，取-0.1 MPa的真空度下60～70 ℃的馏分。取减压条件下得到的馏分称重，测沸点及折光率，并计算得率。 m理论=m稻壳w戊聚糖（nM戊糖/M戊聚糖） η=m/m理论×100 % 六、结果与讨论 1 实验的影响条件 （1）催化剂的选择对糠醛得率的影响 取30g粉碎了的稻壳，120 g6 %的硫酸，加入3 g三氯化铁在100 ℃下反应8 h。其它
中国陶瓷│CHINA CERAMICS │2011(47)第 3期│29中国陶瓷│CHINA CERAMICS │2011(47)第 3 期│29 利用谷壳制备白炭黑及性能研究 成 岳1, 潘顺龙1,2 ,苏晓渊1，冯茂华1 （1 江西省先进陶瓷材料重点实验室, 景德镇 333001; 景德镇陶瓷学院 材料学院, 景德镇 333403;2 扬州大学 环境学院, 扬州 225127） 【摘 要】本课题利用谷壳成功制备出优良的白炭黑，通过正交实验确定了最佳实验条件，并对得到的白炭黑进行了XRD、SEM、TEM 等表征，结果表明本试验所得白炭黑为纳米级别。性能优良，成本低廉，为综合利用谷壳指明了一条新的出路。 【关键词】谷壳，白炭黑，表征，吸附中图分类号：TQ174.4 文献标识码：A 引 言 我国稻壳的资源极其丰富，但是目前大多数只是作为初级燃料，综合利用率很低，而且对大气环境有很大影响[1-3]。针对这一情况，本着充分利用资源，提高经济效益，保护环境的目的，本课题对稻壳的深度加工和综合利用进行了探讨。成功利用稻壳制备出优质的纳米白炭黑，探索出一条利用稻壳的新出路。 白炭黑又称活性二氧化硅，主要用于橡胶工业，是制造浅色橡胶制品最良好的补强剂和填充剂。另外，在涂料、油漆、油墨制造等方面也有广泛的用途，享有“工业味精”、“材料科学原点”之美誉[4]。稻壳中含有丰富的二氧化硅，主要分布在稻壳的外表内层，颗粒处于纳米级别范围内，主要以生物矿化方式、无定形状态存在，在稻壳中所含的重量为3%～22%。稻壳的获取成本低，可以得到高价值的产品，很符合目前的发展要求[5-7]。从稻壳中提取的纳米二氧化硅纯度高且不含有重金属(砷，铅)等杂质，特别适合于食品、医药、化妆品、牙膏等领域，市场潜力巨大。 1 实 验 1.1实验试剂及设备 稻壳(稻米加工厂），盐酸(分析纯，南昌赣江盐酸 收稿日期：2010-12-13E-mail ：cy_jci@https://www.doczj.com/doc/0c6562746.html, 加工厂），氢氧化钠(分析纯，上海久亿化学试剂有限公司），亚甲基蓝（分析纯，国药集团化学有限公司）。 合成的样品用马弗炉(WS-10-13，上海路达实验仪器有限公司)进行脱碳处理，采用德国Bruker 公司的D8-Advance 型X-Ray 仪鉴定合成白炭黑结构类型，用英国Malvern 仪器有限公司的Mastersizer 2000-激光粒度仪分析粒度，用北京中国科学院科学仪器厂的KYKY-1000B 型扫描电镜和日本电子公司的JEM-2010透射电镜进行形貌分析。 1.2稻壳制备白炭黑 称取一定量的稻壳，除去杂质后用浓度为20%的盐酸清洗以除去稻壳内部的碱性物质和其他杂质，然后将洗净的稻壳放入马弗炉中进行脱碳处理，然后去除粗产品中的铁。除铁后的脱炭稻壳进行研磨，然后将其与氢氧化钠混合共沸，研磨的细度尽量越细越好。因为细度越小则增大了接触面积有利于其与氢氧化钠的反应。然后在75℃下恒温过滤，再加酸置换出白炭黑，经水洗后就得到了纯净的白炭黑[8-10]。 2 结果分析与讨论 2.1验证白炭黑产率的正交试验 影响白炭黑产率的因素有：料液比、反应温度、提取液(NaOH)浓度，反应时间，稻壳的品种，稻壳的脱炭温度，提取时最终PH 值等因素。其中：料液比、反应温度、提取液(NaOH)浓度、反应时间几个因素最为重要。所以本次实验选取了四个影响因素：料液比，提取液(NaOH)浓度，反应时间，反应温度。每个因素选三个水平。所以选择四因素三水平的正交表。具体情况见下表： 表1 实验因素水平表 Tab.1 Factors and levels of orthogonal test 正交实验结果见表2，表中1、2、3分表代表着每 个因素的3个水平，用分析天平称量出最后得到的白炭黑，从而计算得出它的产率。
糠醛又名呋喃甲醛，是一种淡黄色油状液体，具有类似杏仁油的气味。糠醛能溶解很多有机溶剂,由于它有一个呋喃环和一个醛基,其化学性质比较活泼,可 以通过氧化、氢化、缩合等反应可以制大量衍生物.是一种重要的基本的有机化工原料. 糠醇又名呋喃甲醇。分子式C5H6O2。分子量98.10（按1987年国际相对原子质量）。 糠醇为无色或浅黄色透明液体；味稍辛辣，与水混溶，但在水中不稳定；极易溶于醇、醚等有机溶剂，但不溶于石蜡烃。糠醇遇酸易树脂化，在空气中存放时，因缩合而颜色变深。 工业糠醇主要用来制造呋喃树脂，以作为精密铸造工业热射芯盒的砂芯粘合剂以及其它有机原料. 呋喃树脂具有突出的耐蚀性、耐热性以及其原料来源广泛、生产工艺简单等优点，早已引起了人们的重视。但是，长期以来由于呋喃树脂的脆性大、粘结性差以及施工工艺差等缺点，在很大程度上限制了它在防腐领域中的应用，而且其应用范围仅局限于胶泥、地坪和浸渍石墨等领域。到了70年代中期以后，由于合成技术和催化剂应用技术的突破，基本上克服了呋喃树脂的以上缺点后，它才在防腐领域中得到较大的发展，且开始用于耐蚀玻璃钢的制造。目前，国外呋喃树脂在防腐领域中的应用量已超过了传统使用的酚醛树脂的量，特别是在一些温度高、腐蚀性强的环境下，它发挥了很大的作用。 目前国内外正式生产的呋喃树脂有20多种，大多是直接从糠醛和糠醇两种原料出发合成而得。苏联的科学技术工作者对以糠醛为原料的呋喃树脂做了大量的研究工作，已成功地应用于防腐领域的各个方面，其中有代表性的产品是糠酮树脂。糠醛和丙酮在碱性催化剂作用下缩合生成糠叉丙酮。在酸性催化剂作用下，反应生成的糠叉丙酮和二糠叉丙酮可以进行聚合反应而得到棕黑色粘稠液状树脂。由于糠酮树脂的分子结构中含有呋喃环和不饱和双键，在酸性催化剂作用下，这些双键均能打开而交联生成不溶不熔的体型结构的大分子。以糠醇为原料制得的呋喃树脂称为糠醇树脂。糠醇是由糠醛在催化剂存在下经高压加氢而得，因此糠醇的价格高于糠醛，而糠醇树脂的价格也高于糠酮树脂，但糠醇树脂的性能优越。欧美国家大多以糠醇为原料来生产呋喃树脂。此外，糠醇也可与甲醛或糠醛等原料进行共缩聚反应，制得耐蚀呋喃树脂。 糠醛由戊糖与烯酸作用，经水解、脱水和蒸硫而制得。也可用水解大麦壳、高粱杆、玉米芯等制备。现在工业上一般采用后者制备。 糠醛早在1832年由J.W.Doeberiener首先发现，1922年美国已有工业生产，用以合成树脂。顾名思义，糠醛是以糠为原料制得的醛。实际上米糠、麦壳、棉籽壳、玉米芯等农产谷物之废料，都可以作为糠醛的原料。这类物料中的戊聚糖水解成戊糖，进一步脱水生成糠醛。 糠醛的主要原料是用农业和林业的废料。这类废料中的戊聚糖、多糖(木聚糖、阿拉伯糖)是糠醛的前身，它们的纤维素的形式，广泛分布干自然界。玉米芯、棉籽壳，稻壳、蔗渣、木材废料等都是丰富的糠醛资源，主要以木聚糖(Xylan)形态存在，在谷类作物的废料中的含量为25-30%落叶树的木材中为15--25%常青树木中为5-10%。理论上讲所有含戊聚糖的物质都可用来制造糠醛，实际上应用只限于少数几种，如玉米芯、燕麦壳、稻壳和蔗渣等，从五碳糖或其前身，生成糠醛的反应机理至今尚有争议，副反应很多，影响了糠醛回收率的提高。一
活性炭的制备 1 活性炭的制备原料 (1) 2 活性炭的制备方法 (1) 3 煤基活性炭的制备方法 (2) 4 煤基活性炭中的粘结剂 (3) 1 活性炭的制备原料 活性炭的结构特性依赖于前躯体的性质、原料的炭化、活化和化学的调整条件[22]。选择合适的原料是影响活性炭性质的一个重要因素，活性炭可用各种类型的碳质材料来制备，来源非常广泛，大体可以分为以下几类： ①有机高分子聚合物，如萨兰树脂、酚醛树脂、聚糖醇等； ②植物类，主要是利用植物的坚果壳或核，如核桃壳、杏核、椰壳等； ③煤及煤的衍生物，如各种不同煤化度的煤及其混合物。 原料的选择一般以低灰分、高含碳量以及尽可能低的挥发分为最佳。较好的原料主要是煤（褐煤、长焰煤、烟煤、无烟煤）、木材、果壳。由于煤来源广泛、价格低廉、制备工艺相对简单而应用较多。煤的主要成分是碳，表面化学性质活泼，孔隙率高、比表面积大，其多孔结构有利于制成活性吸附材料。在以煤为原料制备活性炭的技术开发方面，德国、日本、美国、俄罗斯和中国已做了大量的研究工作，并取得了一定成果。 2 活性炭的制备方法 活性炭的制备方法主要可以分为：碳化法、活化法、碳沉积法、热收缩等方法。碳化法是将碳质原料置于惰性气氛中，以适当的热解条件得到碳化产品的方法。其基本原理是基于加热过程中各基团、桥键、自由基和芳环等复杂的分解聚合反应，表现为碳化产物的孔隙发展、孔径的扩大和收缩。在碳化过程中，碳质原料中的热不稳定组分以挥发分形式脱出，从而在半焦上留下孔隙。碳化法适用于高挥发分原料，是所有其他方法的基础。影响碳化过程的主要因素是升温速率、碳化温度与恒温时间。采用的升温速率一般在5～15°C/min，碳化温度多在500～
稻壳制备糠醛的研究 摘要]研究了硫酸，无机盐催化稻壳水解制备糠醛的试验。常压下采用反应-萃取的集成工艺，分别对无机盐催化剂的选择、硫酸浓度、反应时间、液固比（硫酸与稻壳质量比）四项参数进行了糠醛收率的研究。研究得出生产糠醛的最佳水解工艺参数为：无机盐催化剂氯化铁（无水，适量），硫酸浓度8 %，水解时间10 h，液固比5︰1。糠醛得率达到理论量的65 %。 [关键词]生物质稻壳糠醛多聚戊糖三氯甲烷 0 引言 长期以来化石资源的利用为人民生活以及工业生产提供了丰富的运输能源与物质资料，带动了人类社会的空前繁荣与经济的快速发展。人类需求量的持续增长使国际原油价格一路飙升，几年来年世界原油价格居高不下。但是，化石资源是不可再生的，近年来随着石油资源的日益枯竭，目前世界己探知原油储量约为一万亿桶，若考虑到今后新的油田发现、新的采油技术的运用和现有油田可能的扩容，世界原油储量可能会达到两万亿桶。即使按目前世界原油每年300亿桶的速度消费，世界石油储量也只能维持几十年。我国很多资源不足，油气、煤炭资源十分有限。环境污染，能源危机等问题制约着经济的高速发展，迫使我们必须开拓新的领域，寻找新的能源替代方式。目前，生物质资源被认为是替代化石资源的最佳选择。 生物质是指利用水、土地、大气等通过光合作用而产生的各种有机体。即一切有生命的，可以生长的有机物质统称为生物质。它包括植物、动物及微生物。狭义上，生物质主要是指农林业生产过程中除果实以外的秸秆、粮食、农产品加工业的下脚料、树木等木质纤维素、农林废弃物以及畜牧业生产过程中的废弃物和畜禽粪等物质；广义上，生物质包括所有的微生物，植物以及以它们为食物的动物以及其生产的废弃物[1]。 糠醛由于其分子结构特殊，化学性质活泼，衍生物多，并且仅能由农林原料制得，是生物质加工产物中非常重要的一种。 0.1 糠醛综述 0.1.1 糠醛物理化学性质简述 0.1.1.1 糠醛的物理性质 糠醛(2-furfuraldehyde或Furfural)，又名呋喃甲醛，其分子式为C5H402，分子量96.08，结构式为：
第１７卷第２期黑龙江八一农垦大学学报１７（２）：６３～６６２００５年４月Ｊ．ｏｆＨｅｉｌｏｎ百ｉａｎｇＡｕｇｕｓｔＦｉｒＳｔＬａｎｄＲｅｃｌ锄ａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉ够Ａｐｒ．２００５ 文章编号：１００２—２０９０（２００５）０２—００６３－０４ 稻壳沉淀法制备白炭黑工艺的研究 阮长青（１．黑龙江八一农垦大学，大庆１６３３１９；１，马军喜２，崔素萍１，何海霞３ ２．完达山乳业股份有限公司８５１１事业部；３．哈尔滨冠邦食品有限公司） 摘要：以稻壳为原料，ＮａｏＨ、Ｈ。ｓｏ，为活化剂，采用沉淀法对白炭黑制备的工艺进行了研究。结果表明，采用沉淀法制各自炭黑的工艺条件为：稻壳灰酸化时加酸速度为０．０４ｍＬ／ｇ?ｍｉｎ，碱化处理时间为５．５ｈ，稻壳灰与４０％Ｎａ０Ｈ溶液配比为ｌ：１．５，助剂硫酸钠及苯甲醇加入量分别为２．Ｏ％和１．５％。产物的比表面积为２１９．３ｍ２／ｇ；提取率（白炭黑：稻壳灰，白炭黑：稻壳）分别为５５．２％、１０．７％。产品经红外光谱进行了表征，质量检测结果符合国家标准。 关键词：稻壳；白炭黑；制备 中图分类号：Ｔ０４２４．２文献标识码：Ａ ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＳｉＩｉｃａ ｂｙＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｉｔｈＲｉｃｅＨｕｓｋ ＲＵＡＮＣｈａｎｇ－ｑｉｎｇ，ＭＡＪｕｎ－ｘｉ，ＣＵＩＳｕ－ｐｉｎｇｅｔａ１． Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅＳｉｌｉｃａｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ｔａｋｉｎｇｔｈｅｒｉｃｅｈｕｓｋａｓｔｈｅｒａｗｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｓｏｄｉｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅａｎｄｓｕｌｆ．ｕｒｉｃａｃｉｄａｓｔｈｅａｃｔｉＶａｔｉｎｇａｇｅｎｔｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｗｈｅｎｕｓｉｎｇｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｔｏｐｒｅｐａｒｅｓｉｌｉｃａｐｉｇｍｅｎｔ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄ０．０４ｍＬ／ｇ?ｍｉｎ，ｔｈｅｔｉｍｅｏｆａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｂｅ５．５ｈ，ｔｈｅａｌｌｏｃａｔｅｄｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｒｉｃｅｈｕｓｋａｓｈａｎｄｔｈｅ４０％ｓｏｄｉｕｍｈｙｄｒｏｘｉｄｅｓｏＩｕｔｉｏｎｓｈｏｕＩｄｂｅ１：１．５，ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔｙａｄｄｅｄｔｏｔｈｅａｃｃｅｓｓｏｒｙｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｏｆｓｏｄｉｕｍｓｕｌｆａｔｅａｎｄｂｅｎｚＯｉｃａｌｃｏｈＯｌｓｈｏｕｌｄｂｅ２．０％ａｎｄ１．５％ｌｉｋｅｔｈｉｓ，ｔｈｅｅｘｔｅｒｉｏｒａｒｅａＯｆｔｈｅｐｒＯｄｕｃｔｗｏｕｌｄｂｅ２１９．３ｍｚ／ｇ，ｔｈｅｒａｔｅｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ（ｓｉｌｉｃａｐｉｇｍｅｎｔ／ｒｉｃｅｈｕｓｋａｓｈ，ｓｉｌｉｃａｐｉｇｍｅｎｔ／ｒｉｃｅｈｕｓｋ）ｒｅｓｐｅｃｔｉＶｅｌｙｗｏｕｌｄｂｅ５５．２％ａｎｄ１０．７％．ＴｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｉｌｉｃａｗａｓｃｏｎｎｒｍｅｄｂｙＩＲｓｐｅｃｔｒｕｍ，ｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｗａｓｃＯｎｆｂｒｍｅｄｔｏｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｉｃｅｈｕｓｋ；ｓｉｌｉｃａ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ０前言 白炭黑，又名沉淀二氧化硅，分子式Ｓｉ０。．油漆、油墨、造纸、农药及牙膏等行业不可缺少的白色补强填料ｎ１。ｎＨ。０，白色无定形微细粉末，质轻。是橡胶、塑料、的优良助剂，特别是在橡胶工业，白炭黑已成为最佳 稻壳是大米加工的主要副产物，约占稻谷重量的２０％。稻壳中含有１５％～２０％的无定形水合二氧化硅，其它成分主要为碳氢化合物。稻壳中含硅较高，采用不完全燃烧热解稻壳可得到的稻壳灰中二氧化硅的含量在５０％～６０％左右、碳３５％～４０％左右。笔者曾确定了由稻壳制备油脂脱色剂一一稻壳炭的工艺参数乜１，本文在此基础上，将稻壳制备稻壳炭的另一副产物一一硅酸钠采用沉淀法进一步处理，以制备重要的化工原料——白炭黑。 实验仪器及材料 １．１仪器 ＨＪ一１型磁力加热搅拌器（江苏金坛国华仪器厂）；７０Ｄ一４型电热干燥箱（大连实验设备厂）；Ｓｘｚ一１２—１０箱式电阻炉（上海实验电炉厂）：７２２一Ｓ分光光度计（上海分析仪器总厂）；ＨＺＧＡ卜７１６０收稿日期：２００５—０卜１８ 项目来源：黑龙江省农垦总局科技局课题“水稻深加工综合利用技术研究”部分研究内容（ＨＫＫ９５一０３—０卜０４）。 作者简介：阮长青（１９６８一），男，副教授，东北农业大学硕士研究生毕业，现从事食品营养与安全的教学与科研工作。