稻壳硅的综合开发与利用

稻壳中提取纳米二氧化硅等作者：柱子来源：《初中生(二年级)》2007年第03期稻壳中提取纳米二氧化硅由吉林大学化学院教授王子忱带领的课题组从稻壳中提取纳米二氧化硅获得成功。

这一研究成果居国际先进水平。

以往水稻磨成米后，稻壳往往当成“农业垃圾”扔到路边沟壕里或埋掉。

为了充分利用稻壳资源，王子忱带领课题组多年来一直致力于稻壳资源化综合利用的科技攻关。

他们通过稻壳中含有硅的特性，利用定向刻蚀、选择性反应、控温热解等方式，从稻壳中提取出了纳米二氧化硅，以及具有较强生物活性的木酢液等高科技产品。

二氧化硅是最重要的无机化工产品，广泛应用在橡胶、塑胶、涂料等20多个领域。

从稻壳中提取二氧化硅又具有原料不争粮、不争地、量多价廉等优点。

英找到一种杀死癌细胞的酶英国曼彻斯特大学科学家新近发现，抑制一种称为“极光激酶Ｂ”的物质可以有效杀死癌细胞。

这一发现将为研制抗癌药物开辟新路。

极光激酶是一类蛋白质激酶，可以“修改”别的蛋白质，在细胞有丝分裂和癌变过程中有重要影响。

极光激酶过度活跃导致细胞不受制地异常增殖，被认为是细胞癌变的原因之一。

目前许多制药企业正围绕极光激酶寻找癌症新疗法，但由于极光激酶分为Ａ、Ｂ、Ｃ等几种，具体哪种方案更有前途，人们还莫衷一是。

研究人员原本希望用化学物质抑制极光激酶Ａ来控制癌症，结果发现抑制极光激酶Ｂ可以更有效地杀死癌细胞。

初步试验还显示，针对极光激酶Ｂ的药物没有引起严重副作用，在抗癌药物中毒性相对较低。

未来婴儿带“基因说明书”基因决定了一个人的相貌、身高甚至某些疾病，但对人类基因组进行测序现在还极其昂贵，非普通人所能企及。

2003年科学家宣布完成人类基因组草图，这项工程规模浩大，涉及6个国家的众多大学和研究机构，历时十多年，耗资超过5亿美无。

现在，美国“454生命科学”公司发明的基因测序机已上市。

这种机器在公共医疗领域的作用也已开始显现。

它的一个新用途是用来扫描肿瘤细胞，寻找其中是否有变异基因，因为这种基因的存在通常表明肿瘤为恶性。

安徽理工大学大学生节能减排社会实践与科技竞赛作品名称：以稻壳为原料制备白炭黑材料学院名称: 材料科学与工程学院团队名称：开源团队指导教师：刘银副教授目录摘要 (2)一、稻壳 (3)1.1稻壳产量概况 (3)1.2稻壳简介 (3)1.2.1 稻壳的主要组成 (3)1.2.2 稻壳的特性 (3)1.3稻壳的现状与用途 (4)1.3.1 稻壳的现状简析 (4)1.3.2 稻壳的用途 (4)二、以稻壳为原料制备白炭黑 (6)2.1白炭黑的名称及种类 (6)2.2白炭黑的性质 (6)2.3目前制备白炭黑的主要方法 (7)2.3.1 传统方法 (7)2.3.2 新方法 (7)2.4利用稻壳制备白炭黑 (8)2.4.1实验步骤 (8)2.4.2 实验结果图 (10)2.4.3 白炭黑用途 (11)三、结论 (12)参考文献 (13)以稻壳为原料制备白炭黑的研究摘要我国稻壳资源相当丰富（4500万吨/年），但利用率很低，大部分作为废物丢弃或作为低级燃料用，造成了环境污染。

实现稻壳资源化利用，增加其附加值，变废为宝，对促进稻壳资源循环高效利用具有重要的现实意义。

因此本作品对稻壳的成分和利用现状进行了详细地调研和分析，进行了以稻壳为原料制备白炭黑的研究。

稻壳最主要的特点是硅含量高，稻壳灰的质量约是稻壳质量的20%，稻壳灰主要成分是二氧化硅（87%-97%），本作品总体思路是通过对稻壳的酸化以及热处理，提高稻壳内的二氧化硅的含量，初步得到较纯的二氧化硅即白炭黑。

此工艺较为简单、能耗低、生产成本相对较低，一定程度解决了稻壳利用率低的问题，减少对环境的污染，还能够廉价地合成纯度相对较高的白炭黑，克服了传统方法以石英砂和纯碱为原料制备白炭黑能耗大，成本高的缺点。

此外本作品还探索使用微波烧结工艺，以及改变实验温度等其他条件，观察生成的白炭黑的组成和结构的不同。

我国可再生能源越来越受到重视和政策扶持，以稻壳制备白炭黑拓宽了稻壳的使用范围，具有非常可观的前景。

摘要生物质是地球上资源非常丰富的天然资源，稻壳是生物质中的一种，并且产量巨大。

为了充分利用秸秆资源，世界各国已经进行了几十年的努力，并取得一定的进展。

其中利用稻壳发电，不仅解决了污染问题，而且开发了新能源。

本文较详细的研究了稻壳灰中硅碳组分的分离，用碱蒸煮的方法将稻壳灰中的硅碳组分分离。

对于碳组分，利用磷酸和氢氧化钠活化法制备高比表面积活性炭；对于硅组分也即水玻璃溶液，利用改良的化学沉淀法即二氧化碳微晶法，制备了纯度高，白度及分散性好的纳米白炭黑。

通常，无定型二氧化硅转化为磷石英晶体都需要在870 -1470°C的温度下进行，而本文针对稻壳生产的无定型白炭黑，采用溶剂热法在低温液相情况下对白炭黑进行晶化处理，合成了磷石英晶体。

关键词：稻壳；生物质；活性炭；白炭黑；综合利用AbstractBiomass is very abundant natural resources on earth, rice husk is one of the biomass, and the great amount of production. In order to make full use of straw resources, countries in the world has been going on for decades of efforts, and achieved certain progress. With electricity generation by using rice husk, which not only solve the pollution problems, and develop the new energy. In this paper, a detailed study of the separation of the silicon carbide components in rice husk ash, rice with alkali cooking method to separate the silicon carbide components of rice husk ash. For carbon components, the use of phosphoric acid and sodium hydroxide live activation of of high specific surface area of carbon; For silicon components that sodium silicate solution, using the method of chemical precipitation that microcrystalline carbon dioxide modified, the preparation of high purity, whiteness and good dispersion of nano silica. Usually, type amorphous silica into p quartz crystal needs to be at 870-1470 ° C temperature, husk and aiming at the production of the amorphous silica, using solvent hot method under the condition of low temperature liquid phase crystallization, white carbon black, phosphorus quartz crystal was synthesized.Key words：Rice husk；biomass；Activated carbon；White carbon black；Comprehensive utilization目录中文摘要 (1)ABSRTACT (2)第1章前言 (5)1.1稻壳及稻壳灰的综合利用 (5)1.1.1稻壳及稻壳灰的产生及对环境的影响 (5)1.1.2稻壳及稻壳灰的特点 (5)1.1.3稻壳及稻壳灰的应用 (6)1.1.4稻壳及稻壳灰综合利用的意义 (11)1.2活性炭的制备及应用 (11)1.2.1活性炭的结构 (11)1.2.2原料及其选择 (11)1.2.3制备方法 (12)1.2.4活性炭的应用 (13)1.3白炭黑的性质、制备方法及用途 (14)1.3.1白炭黑的性质 (14)1.3.2白炭黑的用途 (15)1.3.3白炭黑的制备方法 (16)1.3.4白炭黑的表面处理 (18)第2章稻壳灰制备活性炭的研究 (20)2.1引言 (20)2.2实验部分 (20)2.2.1实验试剂及仪器 (20)2.2.2实验过程 (20)2.2.3样品表征 (21)2.3实验结果与讨论 (21)2.3.1稻壳灰中硅炭分离效果的反应条件考察 (21)2.3.2磷酸活化法制备活性炭 (23)2.3.3氢氧化钠活化法制备活性炭 (26)第3章稻壳灰制备纳米白炭黑的研究及其废水处理 (30)3.1稻壳灰制备纳米白炭黑 (30)3.1.1引言 (30)3.1.2实验部分 (31)3.1.3结果与讨论 (32)3.2制备白炭黑后的废水处理 (40)3.2.1引言 (40)3.2.2实验部分 (41)3.2.3结果与讨论 (42)第4章结论 (47)参考文献 (48)附录 (51)致谢 (52)第1章前言生物质是一种通过大气、水、地球和太阳有资源的可持续性。

稻壳的开发与利用过去，稻壳常被做垃圾处理掉，白白浪费了资源，如充分利用，将产生很好的社会效益。

一、稻壳在农业中的应用1、作饲料：用碱或氨处理或改性、膨化处理的稻壳是一种很好的饲料，再加米糠与碎米比例适宜混合喂牛效果好；国外将稻壳发酵作饲料，经检测蛋白质含量可达30%。

2、作肥料：将壳膨化，掺入1%尿素，少量石灰水，在露天中发酵到颜色变黑，作肥料具有良好的保水、保肥性和孔隙性。

用于蔬菜种植，提高产量一倍以上。

3、杀虫剂：因稻壳成分中含有大量二氧化硅，在昆虫胸部的蜡质表层上起腐蚀作用，从而打乱了昆虫正常的新陈代谢，导致死亡。

4、食用菌培养料：稻壳膨化后做食用菌培养基能使营养充分被菌吸收，缩短生产周期，可替代木屑栽培香菇。

二、稻壳在化工中的应用1、制乙醇：国外研究表明，稻壳含纤维素，经加硫酸高压分解后的水解物，加水酵母发酵可制乙醇。

2、活性炭和白炭黑：将稻壳于密闭铁容器内进行高温干馏后加8%纯碱，加同量水煮、用冷水洗至中性、加热烘干、除杂、粉碎、过筛(100目)即成高效澄清剂活性炭。

以稻壳灰为原料，经碱浸后得水玻璃，水玻璃与酸反应得沉淀物，经过滤、水洗、干燥得白炭黑。

两种产品均为大宗化工产品，市场需求很大。

三、稻壳在食品工业中的应用。

1、制食用糖：将干净稻壳碾细以后，加水煮、焖，加入麦芽浆或含淀粉酶的固体曲或液体曲，搅拌糖化，液体加热浓缩可制液糖，得率约25%。

2、作压榨和过滤助剂：经过加热和清洗的稻壳在美国大规模应用于非柑橘类水果，如苹果、梅子、葡萄等的压榨助剂，稻壳起疏松、助滤作用，能提高果汁及干果浆得率。

四、稻壳在废物处理剂中的应用。

1、去污剂：将谷壳灰、三聚磷酸钠、硼砂、烷基芳基磺酸盐按适当比例混合，经研磨而成，用于清除机器部件的油污效果好。

2、废水处理剂：稻壳烘成灰中含无定形硅，孔隙多，用谷壳多孔性作过滤吸附介质，可用于废水处理。

DOI ：10.16465/431252ts.20170422［摘要］综述了近年来国内外对稻壳中硅元素的分布、存在形态以及稻壳硅的利用价值和应用途径等的研究现状，结果表明硅在稻壳各器官遵守末端分布律，且以无定形水合二氧化硅形式（SiO 2·m H 2O ）为主；稻壳硅不仅是制备白炭黑、水泥添加剂、硅胶等的优质原料，而且是制造纳米硅、光伏材料、负载催化剂、抗癌药物和医疗器材等新品的理想来源。

文章还展望了稻壳硅今后研究和利用的发展前景及方向。

［关键词］稻壳；硅；存在形态；分布；生物学价值；综合利用稻壳中硅及其利用研究进展鲍雯钰，刘晓庚，李博，苏才英，张琪琪，杨婧雯（南京财经大学食品科学与工程学院/江苏省现代粮食流通与安全协同创新中心/江苏高校粮油质量安全控制及深加工重点实验室，江苏南京210023）Science and Technology and Economy收稿日期：2017-05-30基金项目：江苏省大学生创新创业训练计划资助项目（201610327059Y ）；江苏高校品牌专业建设工程资助项目（PPZY2015B152）；江苏高校优势学科建设工程项目。

作者简介：鲍雯钰，女，本科，研究方向为应用化学。

通信作者：刘晓庚，男，教授，研究方向为食品科学与应用化学的教学与科研。

稻壳是典型的富硅植物，水稻植株含硅量可达20%，而稻壳中含硅量达21%以上，其中硅酸含量13.3%以上[1]。

稻壳硅不仅有传统的阻隔病虫害的侵袭和物理损伤的作用，而且有促进光合和水稻生长、改善稻米品质、阻隔重金属进入稻米等新生物学功效[2]。

利用稻壳硅制备的硅胶也可以高效地吸收城市空气中有毒的重金属飞灰，净化空气，同时稻壳是最丰富且最易得的生物硅资源，充分利用好这一宝贵资源既可改善目前废弃稻壳对农村环境的污染，又可创造更多新财富，延长稻谷产业链、提高稻谷产业的经济效益和社会效益，因此探讨稻壳硅的利用是项十分有意义的工作。