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。

收稿日期：２００８－０３－２４作者简介：李燕红（１９８４－），女，在读硕士生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｏｏｎ８４０２＠１６３．ｃｏｍ稻壳是稻米加工过程中数量最大的农副产品，按重量计算约占稻谷的２０％。

我国稻谷年产量约２６０００万ｔ，稻壳年产量则高达３２００万ｔ，居世界首位。

但我国稻壳利用率较低，许多地方将其作为废弃物烧掉或弃置农田，这不但造成极大的资源浪费和巨大的经济损失，而且也产生极大的环境污染。

因此，合理利用稻壳，变废为宝，对进一步防治农业污染、改善农村环境意义重大。

本文介绍了国内外稻壳综合利用的情况，以期为实现稻壳经济高附加值开发提供参考。

１在工业领域的应用稻壳的主要成分是纤维素、木质素、硅化合物（２０％～２５％）。

在工业方面，稻壳的利用主要分为２类：一类是利用其纤维素、半纤维素、木质素生产出有价值的化工产品，如糠醛、木糖醇等；另一类是利用其ＳｉＯ２生产一系列化工产品，如控制加热温度和工艺条件可以得到高比表面积的活性炭、白炭黑以及含硅的无序碳材料。

１．１制备化学品１．１．１糠醛和糠醇糠醛和糠醇是迄今为止无法用石油化工原料合成而只能采用农作物纤维废料生产的２种重要的有机化工产品。

对稻壳深度水解即可获得糠醛，其生产工艺较简单，主要有水解、脱水、蒸馏分离等步骤：将稻壳等原料放进蒸煮管内并加入稀酸催化剂，通入水蒸汽进行加热处理，升温加压后，多缩戊糖水解为戊糖，戊糖进一步脱水为糠醛，随水蒸汽馏出，经减压蒸馏可得纯品糠醛。

糠醇则以糠醛为原料，在铜、镉、钙催化剂作用下，经加氢还原而获得。

１．１．２木糖和木糖醇将稻壳在１５０℃下蒸煮１．５ｈ除去果胶、单宁、灰分等不利于水解的物质，然后置于水解锅中并加入１％稀Ｈ２ＳＯ４，加入量约为稻壳重量的１４倍；１２０℃加热反应１．５ｈ后，用密度为１１００ｋｇ／ｍ３的石灰乳中和，然后倒入压滤机过滤，滤液采用真空蒸发；用颗粒状炭柱脱色，经离子交换（阴阳柱）除去阴阳离子及有机酸等杂质，析出木糖晶体，离心分离，干燥后即得成品木糖。

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其生产工艺流程通常包括从稻壳提取硅源、硅源制备、有机硅合成等步骤。

下面是的详细描述。

1. 稻壳的提取和处理。

稻壳收集。

稻壳是稻米加工的副产品，通常通过农田或加工厂收集。

清洁处理。

收集的稻壳需要进行清洁处理，去除杂质和污染物，以确保后续步骤的顺利进行。

2. 稻壳中硅源的提取。

稻壳利用现状综述摘要从三个方面综述了稻壳的利用现状，即稻壳的水解、稻壳中硅的开发利用和稻壳的热解，并指出稻壳应用最具前景的领域为生物质能源和混凝土活性掺合料。

关键词稻壳；稻壳灰；水解；热解我国是世界上最大的水稻种植国家，据农业部的统计，2005年我国稻谷产量18 059万吨，稻壳通常占稻谷的20％，照此计算，稻壳3 600多万吨，稻壳资源十分丰富。

然而，稻壳表面坚硬，硅含量高，不易被细菌分解，且堆积密度小，废弃破坏环境，成为米业企业的包袱，稻壳的开发利用意义重大。

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％[1]。

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。

本文就稻壳的上述三个利用方向作一个简要阐述。

1稻壳的水解1.1稻壳生产木糖稻壳中的缩聚戊糖包括半纤维素和果胶多糖，其中五碳糖有木聚糖、木葡聚糖、阿拉伯聚糖、阿拉伯半乳聚糖等。

在比较缓和的水解条件下，缩聚戊糖水解生成木糖：结晶木糖粉末呈白色，甜度相当于蔗糖的67％。

木糖催化加氢生成木糖醇：结晶木糖醇粉末为斜光体，呈白色，熔点91～93.5℃，在20℃水中的溶解度为14.4％，甜度与蔗糖相当。

木糖醇是不发酵物质，它不像木糖、蔗糖经发酵变成酵母，且不被大部分细菌分解，可以防止龋牙。

因此，木糖醇是生产口香糖的最好原料之一。

1.2稻壳生产糠醛糠醛迄今为止仍无法合成，是只能用农作物秸秆生产的一种重要有机化工原料。

生产糠醛的主要原料是多缩戊糖含量高的玉米芯、甘蔗渣、稻壳等农作物秸秆。

稻壳经深度水解获得糠醛，稻壳在稀酸液中，在加热加压条件下，缩聚戊糖先水解成戊糖，戊糖进一步脱水生成糠醛。

90Univ. Chem. 2018, 33 (7), 90−95收稿：2018-03-05；录用：2018-04-11；网络发表：2018-04-23*通讯作者，Email: zhxwhit@基金资助：国家重点研发计划重点专项(2017YFB0307700)；国家自然科学基金(31340032)•科普• doi: 10.3866/ 藏在稻壳中的“硅”宝刘文龙，张嘉任，蒋世阳，胡江涛，张兴文*哈尔滨工业大学化工与化学学院，哈尔滨 150001摘要：基于工业硅高能耗的背景，以寻找“硅”宝的方式，介绍稻壳生物质资源中硅的存在状态，从能源、环境和绿色化学角度讨论如何从稻壳中提取“硅”，通过展示国内外利用稻壳硅的最新科研成果，加强科学技术的普及与推广，在了解稻壳硅背后原理的过程中，强化节能环保意识，进一步激发读者深入探究绿色化学与化工的热情。

关键词：硅；稻壳；绿色化学；新能源材料中图分类号：G64；O6Silicon Treasure Hidden in Rice HusksLIU Wenlong, ZHANG Jiaren, JIANG Shiyang, HU Jiangtao, ZHANG Xingwen *School of Chemistry and Chemical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, P. R. China.Abstract: Based on the background of high energy consumption of industrial silicon, we introduce the existing state of silicon in the biomass resource of rice husk and discuss how to extract “silicon” from rice husk in the view of energy, environment and green chemistry. Utilizing the latest scientific research achievements of rice husk silicon, we want to strengthen the popularization of science and technology and intensify the readers’ awareness of energy conservation and environmental protection while understanding the principle of extracting “silicon” from rice husk. Furthermore, we intend to stimulate readers’ enthusiasm to explore green chemistry and chemical industry through this article.Key Words: Silicon; Rice husk; Green chemistry; New energy material基于前期针对专业建设中如何提升大学生科技创新能力培养的探索[1]，结合当前国家重点研发计划“重点基础材料技术提升与产业化”重点专项——新型氟硅材料制备关键技术和相应科研项目中急需解决的科学问题，借助科研项目推动学生科技创新能力培养的同时，进一步加强科学技术的普及。

黑色稻壳硅含量
《黑色稻壳》硅含量
近年来，黑色稻壳作为一种新型农业资源备受关注。

它是水稻加工产生的副产品，具有丰富的硅含量。

硅是一种非金属元素，对作物生长有着重要的作用。

因此，黑色稻壳的硅含量备受关注。

研究表明，黑色稻壳中含有丰富的硅元素，其硅含量高达70%以上。

这意味着黑色稻壳可以作为一种天然的硅肥，可以为作物提供足够的硅营养。

在实际应用中，将黑色稻壳制成硅肥，可以增强植物的抗病、抗逆性能，提高作物的产量和品质。

此外，黑色稻壳还可以用作动植物饲料和有机肥料，充分利用资源，降低农业生产成本。

除了作为硅肥外，黑色稻壳的硅含量还有助于环境保护。

硅是一种重要的土壤补充剂，可以改良土壤结构，提高土壤肥力，减少对化肥的依赖，有利于环境的可持续发展。

因此，利用黑色稻壳作为硅肥可以减少对化学肥料的使用，减少化学污染，保护生态环境。

总的来说，黑色稻壳具有丰富的硅含量，可以作为一种优质的天然硅肥。

充分利用黑色稻壳资源，不仅可以提高作物产量和品质，还可以保护环境，促进农业可持续发展。

因此，黑色稻壳的硅含量将会成为未来研究的热点之一。

稻壳的科学开发与综合利用
高国章;陶丹丹;张淑珍;汪德众;李爱华;唐国有
【期刊名称】《农机化研究》
【年(卷),期】2002(000)001
【摘要】根据稻壳的物理机械特性,重点探讨了合理开发利用稻壳的工艺方法及途径.稻壳膨化后可作为肥料改良土壤;稻壳可作为无土栽培的原料或用作饲养畜禽的饲料;利用稻壳粉可生产一次性可降解餐具;还可以用膨化稻壳粉为原料制取单细胞蛋白饲料等.
【总页数】2页(P123-124)
【作者】高国章;陶丹丹;张淑珍;汪德众;李爱华;唐国有
【作者单位】黑龙江省畜牧机械化研究所,黑龙江,齐齐哈尔,161041;黑龙江省畜牧机械化研究所,黑龙江,齐齐哈尔,161041;黑龙江省畜牧机械化研究所,黑龙江,齐齐哈尔,161041;黑龙江省畜牧机械化研究所,黑龙江,齐齐哈尔,161041;黑龙江省畜牧机械化研究所,黑龙江,齐齐哈尔,161041;黑龙江省畜牧机械化研究所,黑龙江,齐齐哈尔,161041
【正文语种】中文
【中图分类】S511.099
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3.综合利用稻壳制备木糖、电容炭与硅酸钙晶须 [J], SUI Guanghui;CHENG Yanyan;CHEN Zhimin;WEI Qingling
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5.全国首创稻壳资源转化项目实现有效综合利用 [J], 张志翠
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