稻壳理化性能

稻壳的理化性能分析
吉林大学博士学位论文
1.1.2 稻壳及稻壳灰的特点
1.1.
2.1 稻壳及稻壳灰的组成与特点
稻壳是一种木质纤维素原料，约含20%的木质素，40%左右的纤维素、20%左右的五碳糖聚合物（主要为半纤维素），另外，约含20%灰分及少量粗蛋白、
粗脂肪等有机化物。

稻壳含有的二氧化硅以网络状分布其中，起着骨架作用，木质素。

纤维素等填充在网络中。

稻壳灰主要由二氧化硅和碳两种物质组成，根据稻壳燃烧的程度不同，其含碳量也不同。

另外，稻壳灰中还含有CaO、Al2O3、Fe2O3、K2O、MgO、Na2O 等金属氧化物。

X 射线衍射谱图表明，稻壳灰中没有任何晶态的二氧化硅的衍射峰出现，表明燃烧后的稻壳灰中二氧化硅保持无定型状态不变。

同时，稻壳灰富含硅和碳的特点，令其在应用上有着广泛的前景。

1.1.
2.2 稻壳及稻壳灰的结构与形貌
稻壳由内颖及较大的外颖组成，内外通过两个钩状结构彼此连接。

稻壳长5-10mm、宽205-5mm、厚25-30μm，其色泽呈稻黄色、金黄色、黄褐色及红棕色等。

其结构如图1.1 所示。

图 1.1 稻壳形貌结构图
Fig.1.1 The structure of rice husk: (A) the appereance of rice husk; (B) the outside surface
of rice husk; (C) the side surface of rice husk; (D) the inside surface of rice husk
2稻壳及稻壳灰的特点
稻壳灰的主要组成为非晶态的SiO2，其原子排列的基本结构是很清楚的，即Si 原子处于四个O 原了组成的正四面体中心，构成结构单元Si044-四面体。

大量的研究表明，RHA的比表面积很大，随加工条件不同，其N2吸附比表面积在( 50－100) m2/ g 之间。

因此，很多研究均认为RHA是多孔性火山灰材料。

以往对RHA进行的SEM 研究，只报道过RHA中含有大量微米尺度(1－10μm)的空隙。

仔细研究，这种尺度的孔隙不足以说明RHA为何具有如此巨大的比表面积（硅灰的平均粒径为0. 1－0. 2μm，其比表面积才20m2/ g 左右）。

因此从理论上推测，RHA存在大量小于0. 1μm 的微孔。

暨南大学理工学院的欧阳东等人采用SEM，TEM 及选区电了衍射(SAD)技术对其显微结构分二个层次进行了研究。

该研究发现稻壳灰是由纳米尺度的SiO2凝胶粒子（约50nm）疏松地粘聚而成。

稻壳灰结构中除了以往报道的微米尺度的蜂窝孔（约10μm）外，还含有大量由SiO2凝胶粒子非紧密粘聚而形成的纳米尺度孔隙（<50nm），如图 1.2所示。

纳米尺度的SiO2粒子和纳米尺度的大量孔隙是稻壳灰具有较大的比表面积(50－100m2/g)和超高火山灰活性的根本原因。

图 1.2 稻壳灰结构三层结构模型
Fig.1.2 Three hierarchial model of the microstructure of rice husk ash
1.1.
2.3 稻壳及稻壳灰的物理性质
稻壳占稻谷重量的18-20%，稻壳的容重为0.1t/m3，捣实后可达0.16t/m3；堆积密度为96－160 Kg/m3，粉碎后可达384－400Kg/m3；稻壳的休止角为42o；稻壳燃烧时，其燃烧热值为12.6-16.8MJ/Kg。

稻壳燃烧剩下的稻壳灰一般为稻壳质量的20%，稻壳灰的主要成分是二氧化硅，含量高达60%－97%。

稻壳灰的容重为200－400 kg/m3，相对密度为2.14。

稻壳灰具有较大的比表面积，通常为50－60 m2/g，有时可高达100 m2/g。