稻壳制备高性能材料研究进展
我国稻壳资源化利用的研究进展
六、结论
本次演示通过对我国稻壳资源化利用的研究进展进行综述和分析，认为尽管在 生物质能源利用方面取得了一定的成果，但仍存在利用率低、技术不够成熟和 环保问题突出等问题。因此，需要加强技术研发、推广应用和环保措施的研究。 同时，应鼓励和支持企业、科研机构和高校等多方面力量参与稻壳资源化利用 的研究和实践，推动我国农业可持续发展和环境保护。
二、关键词
稻壳、资源化利用、研究进展、环境保护、农业生产。
三、背景
稻壳作为水稻生产的副产品，占整个水稻体积的约25%。长期以来，我国稻壳 主要作为农村燃料和饲料等加以利用，但利用率较低，大量稻壳被废弃，不仅 造成了资源浪费，还对环境产生了污染。随着科技的发展，对稻壳资源化利用 的逐渐增加，通过提高稻壳利用率，实现资源的循环利用，有助于推动农业可 持续发展和环境保护。
四、研究方法
本次演示通过文献综述、案例分析和实验研究相结合的方式，对我国稻壳资源 化利用进行研究。通过检索近年来有关稻壳资源化利用的学术论文，了解研究 现状和进展；通过实际案例分析，阐述稻壳资源化利用的具体措施和实践效果； 通过实验研究，探讨适合我国国情的稻壳资源化利用技术和方法。
五、结果与讨论
谢谢观看
1、开发高效的生物质能源技术：通过研究稻壳的化学组成和物理性质，开发 出高效的生物质能源技术，如生产沼气、燃烧发电等技术，提高稻壳能源的利 用率。
2、推广有机肥料的应用：通过研究稻壳的有机成分和土壤改良作用，推广有 机肥料在农业生产中的应用，提高土壤有机质含量，改善土壤质量。
3、探索饲料利用的新途径：通过研究稻壳的营养成分和饲用价值，开发出新 型的饲料产品，提高稻壳的利用率。
参考内容
一、引言
随着全球人口的增长和农业生产的发展，稻壳作为稻米生产过程中的副产品， 产量也日益增加。然而，如果处理不当，稻壳的处理会给环境带来很大的压力。 因此，对稻壳资源的综合利用进行研究，开发出其潜在的生态价值和经济价值， 对于促进农业可持续发展、提高农民收入、保护环境具有重要意义。
稻谷壳、贝壳和污泥在陶瓷中的应用及发展展望
综述与评述Summary&Review在近数十年间，环保观念逐渐普及，处理废弃物成为污染治理以及资源利用的重要课题之一。
陶瓷行业在利用废弃材料方面有着天然的优势[1]。
陶瓷材料在建筑中的使用率很高，且市场处于增长态势。
传统陶瓷的生产需要大量的天然原材料，这些原材料主要基于传统的粘土-硅-长石系统[2]。
然而传统生产方式对原料、能源的消耗以及环境的污染是巨大的，因此寻找非传统原材料制造陶瓷成为新的发展需求。
水稻壳是稻谷最外层的覆盖层，稻米生产过程中，稻壳产量占稻米的20%-30%。
稻壳具有显著的热值，通常被用作锅炉燃料。
稻壳燃烧期间，有20%-25%的稻壳灰被生产出来。
1938年，Martin等人[3]在稻壳灰中发现有二氧化硅(SiO2)、碳(C)、氧化钾(K2O)、氧化磷(P2O5)、氧化钙(CaO)以及少量的镁(Mg)、铁(Fe)、钠(Na)，具体见表1。
而在之后的一系列研究中更是发现稻壳灰中约有80%-95%的活性二氧化硅，活性二氧化硅作为SiO2来源具有巨大的工业价值。
硅酸锆(ZrSiO4)基高温色料凭借其较高的色域、着色强度以及优越的化学稳定性一直处于市场领先地位。
稻壳灰可以取代石英作为ZrSiO4的原料。
Bondiolia等人[4]将稻壳灰作为SiO2前体与单斜氧化锆(ZrO2)、氧化镨(Pr6O11)以及矿化剂制备出(Pr，Zr)SiO4黄色颜料，所获得的颜料显示出稳定的、强烈的黄色，这与含有纯石英的组合物的颜色类似。
Andreola等人[5]以稻壳灰为原料制备ZrSiO4，再与赤铁矿混合制备出ZrSiO4-Fe2O3红色夹杂型颜料，烧结过程中包裹在中间的彩色晶体起到显色的作用，使得颜色具有更强的稳定性。
稻壳灰取代石英作为白瓷原料的研究开展较早，黄万君1,王子青1,陈磊1,卢小闯1,赵莉2,刘屹东1,闵永刚1(1.广东工业大学材料与能源学院,广州510006;2.广东水利电力职业技术学院,广州510925)。
2023年稻壳行业市场研究报告
2023年稻壳行业市场研究报告稻壳是指稻谷经过碾磨加工后留下的壳层，它具有高纤维含量和低热值的特点，因此在过去一直被认为是废弃物。
然而，随着对可再生能源和环境保护的重视，稻壳被发现可以用来制造生物质燃料、肥料和动物饲料等产品，因此稻壳行业迅速发展起来。
本报告将对稻壳行业的市场进行详细研究和分析。
一、稻壳行业的市场规模稻壳行业的市场规模在近几年持续增长。
据统计数据显示，全球稻壳生产量每年约为1.2亿吨，其中中国占据了绝大部分。
稻壳作为可再生能源的应用前景巨大，因此越来越多的企业开始投资稻壳行业。
根据预测，未来几年稻壳行业的市场规模将进一步扩大。
稻壳行业的市场主要分为三个领域：生物质燃料、肥料和动物饲料。
1. 生物质燃料：稻壳作为一种可再生能源，可以被用来生产生物质燃料，替代传统的化石能源。
生物质燃料广泛应用于发电、加热、工业生产等领域。
稻壳燃料在燃烧过程中能减少二氧化碳和其他有害气体的排放，因此备受青睐。
2. 肥料：稻壳经过处理后可以作为有机肥料使用。
稻壳肥料富含有机物质和营养元素，能够改善土壤结构、提高土壤肥力。
随着对绿色农业的需求不断增加，稻壳肥料市场持续扩大。
3. 动物饲料：稻壳经过加工可以作为动物饲料使用。
稻壳饲料具有高纤维含量和低热值的特点，能够提供动物所需的纤维素和能量。
随着养殖业的发展和对植物性饲料的需求增加，稻壳饲料市场前景广阔。
以上三个领域的市场需求推动了稻壳行业的快速发展。
二、稻壳行业的竞争状况目前稻壳行业存在着较高的竞争。
由于稻壳的供应相对充足，许多企业纷纷进入该行业，导致市场上供过于求。
另外，稻壳行业的进入门槛相对较低，使得市场上的竞争更加激烈。
在生物质燃料领域，稻壳燃料与其他生物质燃料竞争激烈。
颗粒状生物质燃料往往比散状燃料更受市场欢迎，因此稻壳颗粒燃料在市场上的竞争较激烈。
此外，稻壳燃料的价格也是竞争的重要因素，不同企业之间在价格上的差异也影响了市场份额的分配。
在肥料领域，稻壳肥料与其他有机肥料竞争。
稻壳制备吸附剂及其性能研究
2 稻壳吸附剂性能研究
2. 1 材料与方法
稻壳吸附剂 (最佳工艺条件活化所得) ,苯甲酸 ,
单宁 ,次甲基兰 ,市售活性碳 (均化学纯) ,水溶性胡
罗卜素 ,聚乙烯聚吡咯烷酮 (食用级) ,啤酒 (钱江啤
酒厂) , 大豆毛油 (杭州油脂厂) 。其余材料仪器同
前。
以紫外分光法测定苯甲酸 、单宁含量 ,以可见光
1. 2 结果与讨论
1. 2. 1 活化剂的选择
按稻壳纤维活化的实验方法 ,试验了硫酸 ,氢氧
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度法测定次甲基兰及胡罗卜素的含量 ,以 Folin - 酚
试剂法测定蛋白质与单宁的总量 。以 GB5537 —85 、
GB5530 —85 方法测定大豆油中的磷脂含量与酸价 。
吸附操作同前 ,以恒温水浴保温 。
2. 2 结果与讨论
2. 2. 1 吸附体系的确定
对吸附剂性能的研究 ,较普遍是在气相中开展 ,
关键词 稻壳 吸附剂 制备 性能
0 前言
稻壳是稻米加工的副产物 ,约占水稻颗粒重量 的 1/ 5 。我国每年所产的稻壳已达 3200 万吨 ,资源 相当丰富 ,其化学成分为 : 水分 10 %～12 % ,多缩戊 糖 16 %～20 % ,纤维素 26 %～36 % ,粗脂肪 0. 4 %～ 0. 8 % ,灰分 18 %～20 % ,木质素 20 %～24 % ,粗蛋白 1. 5 %～2. 0 %〔1〕。稻壳中约有 50 %左右能被微生物 利用的多聚糖 ,因而可用来生产单细胞蛋白 ,这方面 研究已有报道〔2. 3〕。然而降解了多聚糖的稻壳如何 利用 ,应开展研究 。稻壳含有 14 %～16 %SiO2 ,以网 络状分布其中 ,起着骨架的作用 ,木质素 、纤维素等 填充在网络中 ,当纤维素等被部分降解后以稻壳表 面呈微孔状 ,SiO2 的网络点暴露 ,成为较理想的制备 吸附剂原料 。文献报道了以稻壳水解残渣制备活性 碳的方法〔4〕,先用浓碱液在 20～30atm 的压力下脱去 稻壳中的硅 ,再活化成活性碳 。本研究认为硅具有 良好的吸附特性 ,稻壳中硅的存在使机械强度好 ,对 吸附剂应用有利 ,因而选择了不脱硅制备稻壳吸附 剂的方法 ,经反复试验 ,选定了在稀酸水解的基础上 以硝酸高温活化的工艺 , 所制备的吸附剂具有较强
暨南大学利用稻壳制取生物源纳米二氧化硅
我 国将 实 施 高 纯 硅 材 料 专 项
为促进高纯硅材料 产业发展 ， 满足我 国微 电子产业 和光伏发 电产业 的发展需求 ， 国家发 改委决定于 ２ ０ 年组织 实施高纯 硅材料高技 术产业化重 大专项 。 ０７ 为提高电子级硅材 料 的生产效 率 、 降低 生产成本 ， 专项将重点 开发改 良西 门子生产 过 该 程中还原炉系统 、 氢化 系统 、 尾气 干法 回收系统 ，以及 全过程 自动化控 制技术 等关键技 术和 装备 的产业 化 ，使还原 炉单 炉产量 达到 ５ 以上 ，还原 电耗 小于 １０度／ ｔ ５ 千克 ；氢化 系统处理
维普资讯
行 业信 息
５Байду номын сангаас ３
今后将 分别在智索水 俣制造所 开发 多晶硅和氯硅烷 的制造技术 ； 在东邦钛茅 崎工厂开发 锌 和氯的回收技术 ； 在新 日矿 集团研究所 开发分析技术 。计划在 向客户提供 多晶硅等样品的
同时 ，进 行事前评测 。 出资 比例方面 ，智索 为 ５ ％ ，新 日矿控股 为 ３ ％ ，东邦钛 为 ２ ％ 。公 司员 工人 数约为 ０ ０ ０
可操作性强 ，且过 程无三废 排放 ，技术 成熟可靠 。制备 ｌ固沙剂 乳状液 的成本仅８ ０ ｔ ０ 元左 右 ， 喷洒 ｌ 顷沙地 约需 ２ Ｏ 公 Ｏ 元钱 ，使 用普 通喷雾设备 即可 ，便于推 广应用 。
从 稻 谷 生产 的 废 料 再 利 用 中 获 取非 结 晶二氧化硅及伴 生材料
为实现低 成本太 阳能 级高纯硅 材料的规模化生 产 ， 专项将 重点开发物理 法制备高纯硅材 料生 产成 套技 术产业化 ，使 物理法规模 化生产 的高纯 硅材料纯 度达到 ６ Ｎ以上 ，光伏 电池组 件转换效率 达到 １ ％ 右 ，寿命 达到 ２ ５ 左 ０年 以上 。同时 ，为促进 低成本太 阳能电池的广泛应 用 ，该专项还 将开发薄膜 太 阳能 电池材 料等非 晶材料 产业化 。 在 高纯硅 材料产 品的标 准制订方 面 ， 国将重点 开发高纯硅 材料成分 、 能对光伏特性 我 性 及组件 寿命 等方面的研究 ， 出太 阳能 电池用高 纯硅材料产 品标准体系形成我 国太 阳能级高 提 纯硅 材料工艺技术 、检测分 析和产 品标准 ，引导太 阳能高纯硅 材料产业技 术发展 。
糠醛生产工艺及制备方法研究进展
糠醛生产工艺及制备方法研究进展糠醛生产工艺主要有高温焦化法、生物法和催化法等几种。
高温焦化法是最传统的制备糠醛的方法，它是通过将稻壳等农作物温度达到600-1000℃的高温下进行热解，产生糠醛。
随着环境保护意识的增强，这种方法由于产生大量的有毒和有害物质而逐渐被淘汰。
生物法是一种环保、可持续发展的制备糠醛的方法。
生物法一般采用微生物或酶催化的方法，通过发酵或转化作用将稻壳中的多糖分解为糠醛。
近年来，糠醛的生物法研究取得了较大的进展。
研究人员利用微生物和酶催化作用，提高了糠醛的产率和选择性。
例如，一些微生物菌株的醛脱氢酶具有较强的还原活性，可以将稻壳中的多糖高效转化为糠醛。
同时，利用基因工程技术，研究人员也成功地构建了高效产糠醛的菌株。
催化法是一种较为高效的糠醛制备方法。
催化法一般采用金属催化剂或酸催化剂，通过催化反应将稻壳中的多糖转化为糠醛。
催化法具有反应速度快、反应条件温和、产物选择性高等优点。
目前，催化法制备糠醛的研究主要集中在金属催化剂方面。
研究人员通过调节金属催化剂的组成、结构和反应条件等因素，提高了糠醛的产率和选择性。
例如，一些金属催化剂在合适的反应条件下，可以将稻壳中的多糖高效转化为糠醛。
此外，一些研究还发现，在复合催化剂的作用下，糠醛的产率和选择性更高。
总的来说，随着科学技术的发展，糠醛的生产工艺和制备方法不断得到改进和创新。
生物法和催化法是目前研究糠醛制备的主要方向，它们具有环保、高效、可持续发展等优点，值得进一步深入研究。
随着生产工艺和制备方法的不断改进，相信糠醛的产量和品质将得到提高，为其广泛应用提供更好的基础。
利用稻壳制备白炭黑的研究进展吕久忠
利用稻壳制备白炭黑的研究进展吕久忠发布时间：2021-08-26T02:22:57.577Z 来源：《中国科技教育》2021年第5期作者：吕久忠1，2 王春雷1 朱蕾1[导读] 白炭黑是一种水合二氧化硅，目前工业生产的白炭黑主要有两种类型，气相白炭黑和沉淀白炭黑[1]。
1.无锡菲勒高性能材料有限公司江苏无锡 214000；2.宿迁梽弘建筑工程技术服务有限公司江苏宿迁 223800摘要：稻壳是稻谷加工的副产品，含有丰富的二氧化硅是制备白炭黑的优质可再生资源。
稻壳基白炭黑纯度高、粒度细在聚合物填充补强、油漆、涂料吸附催化等领域具有重要作用。
稻壳基白炭黑的制备和性能受到了广泛关注，本文综述了稻壳制备白炭黑的研究成果，对各技术方法进行了对比分析，以期对稻壳资源的高效开发提供参考。
1、引言白炭黑是一种水合二氧化硅，目前工业生产的白炭黑主要有两种类型，气相白炭黑和沉淀白炭黑[1]。
气相白炭黑是采用四氯化硅与氢气、氧气共同燃烧，通过化学气相沉积法制备。
气相白炭黑纯度高、粒径细小、比表面积大。
沉淀法白炭黑是采用硅酸钠溶液与碱液反应，然后进行酸化沉淀得到白炭黑。
沉淀法白炭黑杂质相对多，其粒径一般也比较大。
虽然这两种方法能够高效制备白炭黑，但随着环境保护和资源的利用，采用这种化学合成法面临着资源逐渐减少和环境污染的压力。
稻壳是一种可再生的生物质资源，含有丰富的二氧化硅，是制备白炭黑的良好替代资源。
目前，国内利用稻壳制白炭黑和纳米白炭黑的研究甚多，其工艺可分为干法和湿法两种。
干法为直接燃烧稻壳得稻壳灰，后经粉碎制得白炭黑，其工艺简单，制造成本低，缺点为产品质量低，白度不高，产品质量有待提高。
湿法为先将稻壳灰和碱反应生成水玻璃，水玻璃和酸反应生成白炭黑，生产的白炭黑产品质量高，但工艺较复杂。
2 干法工艺制备稻壳基白炭黑刘厚凡等[2]以稻壳为原料，通过在稀盐酸中煮沸、干燥后，在一定温度下煅烧，可制得优质白炭黑，产品白度在93%以上，二氧化硅质量分数在98%以上，粒径为50nm 左右。
综合利用稻壳制备木糖、电容炭与硅酸钙晶须
综合利用稻壳制备木糖、电容炭与硅酸钙晶须SUI Guanghui;CHENG Yanyan;CHEN Zhimin;WEI Qingling【摘要】利用酸水解稻壳中的半纤维素制备木糖,并将糖渣经过炭化后分离出碳和硅,碳采用稀碱溶液活化改性制备电容炭,硅采用水热法合成了硅酸钙晶须,从而使稻壳所有组分得到充分利用.采用循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)研究了电容炭的电化学性能.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所得硅酸钙晶须的结构和形貌进行了表征.实验结果表明,稻壳酸水解的最优条件为硫酸浓度7％(质量分数)、固液比(g/mL)为1:8、反应时间为2.0 h,在该条件下,一次水解、二次水解和三次水解的木糖收率(Y1/Y2/Y3)和浓度(质量分数,C1/C2/C3)都能达到最大值,Y1=98.5％,C1=3.6％;Y2=85.4％,C2=6.3％;Y3=76.6％,C3=9.0％.采用15 mL 8％(质量分数)NaOH稀碱溶液活化改性制得的电容炭(AC/15)比电容值为77.32 F/g,而且具有较好的倍率性和循环稳定性;硅酸钙晶须为扫帚状针钠钙石晶须.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2019(040)002【总页数】6页(P224-229)【关键词】稻壳综合利用;木糖;电容炭;硅酸钙晶须【作者】SUI Guanghui;CHENG Yanyan;CHEN Zhimin;WEI Qingling【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】O614生物质资源具有来源广泛、可再生、产品多样化等优点, 因此成为化石资源的可替代资源之一[1,2]. 通常, 木质纤维素生物质由半纤维素、纤维素、木质素和无机物组成[3]. 半纤维素经过酸水解能够转化成木糖, 再经过脱水可转化为糠醛[4]; 纤维素是造纸工业主要利用的生物质组分[5]; 木质素可用于制备木质素基酚醛树脂[6]. 目前, 生物质资源的利用率仍较低, 对于大多数生物质基产品只利用生物质的一种组分, 如糠醛的生产只利用了半纤维素, 而其糠醛渣(包括纤维素和木质素)直接被丢弃. 这不但污染环境, 而且浪费了资源. 生物质资源化综合利用是解决生物质资源利用率较低的重要方法之一.稻壳是一种比较特殊的木质纤维素生物质, 它除了含有半纤维素(16%～22%)、纤维素(34%～42%)和木质素(21%～26%)外, 还含有较大量的二氧化硅(10%～21%)[7]. 科研工作者利用这些组分的一种或几种, 已研究开发出许多高附加值产品, 如木糖[8,9]、糠醛[10,11]、功能性多孔炭[12～14]、分子筛[15]、纳米二氧化硅[16]和硅酸钙[17]等. 稻壳中的半纤维素转化成为木糖的关键步骤是酸水解[18,19], 因此酸水解条件的优化至关重要.多孔炭应用在超级电容器电极材料时被称作电容炭, 作用是使电解液离子快速运动和积累电荷[20], 这就要求电容炭需要有合适的表面积和孔隙以适应电解液离子的大小, 这是影响超级电容器性能的关键[21～23]. 电容炭的比表面积、孔容等受前驱体类型和活化方法控制[24,25].硅酸钙晶须具有优良的力学性能和较好的耐高温性及生物活性, 被广泛应用于橡胶[26]、复合材料[27,28]、保温材料[29]和生物领域[30,31]. 钙源和硅源对合成硅酸钙晶须的形貌及长径比有较大的影响[32].本文提出了一种稻壳资源化综合利用的新方案. 首先, 利用酸水解稻壳中的半纤维素制备木糖. 然后, 使糖渣炭化, 将纤维素和木质素一起转化为碳. 分离碳和硅后, 碳经稀碱活化改性制备成电容炭, 硅酸盐溶液用于合成硅酸钙晶须. 这种稻壳资源化综合利用新思路能够使稻壳中的4种主要组分全部被利用, 使稻壳资源化利用达到经济效益最大化.1 实验部分1.1 试剂与仪器稻壳, 吉林省榆树市[组成(质量分数): 半纤维素23%、纤维素33%、木质素22%、二氧化硅20%, 其它2%]; 氢氧化钠、氢氧化钾(分析纯)和浓硫酸(质量分数98%), 北京化工厂; 工业级氧化钙, 苏州常昆钙业有限公司, 使用前在马弗炉中于1000 ℃下煅烧3 h.GSL1100X型管式炉(南京博蕴通仪器科技有限公司); YFXT/120型马弗炉(上海意丰电炉有限公司); CHI660型电化学工作站(中国辰华公司); BTS4008型高性能电池测试系统(中国新威尔公司); SU8020型扫描电子显微镜(SEM, 日本Hitachi公司); D/MAX2550型X射线衍射分析仪(XRD, 日本理学公司).1.2 实验方法1.2.1 稻壳的三次水解制备木糖在1000 mL三颈圆底烧瓶中, 按一定固液比(1∶7, 1∶8, 1∶9和1∶10, g/mL)加入50 g稻壳和一定浓度(质量分数3%, 5%, 7%, 9%和11%)的稀硫酸, 加热回流, 机械搅拌反应一定时间(2.0, 2.5和3.0 h). 反应结束后, 冷却, 过滤, 滤液即为一次水解的木糖溶液. 按一次水解相同的固液比和反应时间, 将一次水解的木糖溶液与稻壳(50 g)进行二次水解制得二次水解的木糖溶液. 按一次水解相同的固液比和反应时间, 将二次水解的木糖溶液与稻壳(50 g)进行三次水解制得三次水解的木糖溶液. 参照文献[9]计算木糖的收率和浓度.将一次水解、二次水解和三次水解的所有滤饼用约3倍质量的蒸馏水洗涤3次后于100 ℃干燥24 h, 即得到糖渣.1.2.2 电容炭的制备首先, 将糖渣粉碎, 过80目筛后放入瓷舟中, 在氮气保护下的管式炉中于500 ℃炭化1.0 h, 升温速率为5 ℃/min. 然后, 在2000 mL三颈圆底烧瓶中加入90 g糖渣炭和配制好的900 mL 4%(质量分数) NaOH溶液, 加热回流并机械搅拌3.5 h. 反应结束后趁热过滤, 滤饼用蒸馏水洗涤至pH=7～8, 放入120 ℃烘箱中烘干24 h制得炭前驱体. 滤液为硅酸钠溶液.将烘干后的炭前驱体研磨、过80目筛后, 放入100 mL带盖的坩埚中, 用一定体积(0, 15, 30和50 mL)的8% NaOH溶液浸透后, 于100 ℃烘箱中静置24 h. 然后将坩埚放入马弗炉中升温至850 ℃, 恒温2 h. 活化结束后, 用蒸馏水洗涤至pH=7～8, 滤饼放入100 ℃烘箱中干燥24 h, 制得电容炭. 制得的电容炭用AC/V(NaOH)表示, 例如, 当8%NaOH用量为15 mL时, 所得电容炭记为AC/15.1.2.3 硅酸钙晶须的制备称取0.48 g氧化钙和15 mL蒸馏水加入到50 mL水热反应釜中, 在80 ℃水浴中搅拌30 min后, 加入15 mL硅酸钠溶液(1.2.2节制得), 搅拌均匀后于230 ℃烘箱中静置20 h, 冷却, 过滤, 滤饼用蒸馏水洗涤至pH=7～8, 于75 ℃干燥3 h, 即制得硅酸钙晶须.2 结果与讨论2.1 水解条件对稻壳三次水解的木糖收率和木糖浓度的影响图1示出了硫酸浓度、固液比和反应时间对稻壳一次水解、二次水解和三次水解的木糖收率(Y1/Y2/Y3)和木糖浓度(质量分数, C1/C2/C3)的影响. 如图1(A)所示, 随着硫酸浓度(质量分数)从3%增加到11%, Y1, Y2和Y3都呈现出先增加后降低的趋势, C1和C2变化趋势不明显, C3呈现出先增加后降低的趋势. 当硫酸浓度为7%时, Y1最大为98.5%, Y2最大为85.4%, Y3最大为76.6%, C1在2.9%～3.7%之间, C2在5.5%～6.3%之间, C3最大为9.0%. 实验结果表明, 硫酸浓度对Y1, Y2和Y3都有影响, 对C3有一定的影响, 而对C1和C2影响不大.Fig.1 Effects of H2SO4 concentration(A), solid-to-liquid ratio(B) and reaction time(C) on each yield and concentration of xylose hydrolyzedfrom rice husk three times如图1(B)所示, 随着固液比(g∶mL)由1∶7变化到1∶10, Y1呈现先增加后稳定的趋势, 而Y2和Y3呈现出先增加后降低的趋势, C1基本不变, C2呈逐渐下降的趋势, C3呈先增加后降低的趋势. 当固液比(g∶mL)为1∶8时, Y1, Y2和Y3达最大值, C1, C2和C3分别达最大值3.6%, 6.3%和9.0%. 实验结果表明, 固液比对Y1,Y2和Y3均有影响, 对C2和C3有一定的影响, 而对C1影响不大.如图1(C)所示, 随着反应时间从2.0 h延长到3.0 h, Y1和Y3逐渐下降, Y2先下降后增加, C1基本不变, C2先下降后增加, C3逐渐下降. 当反应时间为2.0 h时, Y1, Y2, Y3和C1, C2, C3均达到最大值. 实验结果表明, 反应时间对Y1, Y2, Y3都有影响, 对C2和C3有一定的影响, 而对C1影响不大.可见, 催化剂硫酸的浓度、固液比和反应时间都是影响一次水解、二次水解和三次水解的木糖收率和木糖浓度的因素. 稻壳经三次水解制备木糖优化条件为: 硫酸浓度7%(质量分数)、固液比(g∶mL)1∶8、反应时间2.0 h. 在该条件下一次水解、二次水解和三次水解的木糖收率和浓度都能达到最大值, 即Y1=98.5%, C1=3.6%; Y2=85.4%, C2=6.3%; Y3=76.6%, C3=9.0%.2.2 电容炭的电化学性能参照文献[33]方法制备炭电极, 然后以6 mol/L氢氧化钾溶液为电解液制备扣式电池, 再进行循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)和循环稳定性测试.图2为电容炭样品AC/0, AC/15, AC/30和AC/50在0～1 V电势窗口、 5 mV/s 扫描速率下所得的CV曲线. 如图所示, 4个样品都表现出规则的矩形, 而且没有明显的氧化还原峰形, 这表明电容炭制成的纽扣式电池的电荷存储机制主要为典型的双电层电容. 根据文献[34]方法, 通过图中的CV曲线面积的积分计算出AC/0,AC/15, AC/30和AC/50的比电容分别为74.63, 77.32, 67.92和62.61 F/g,AC/15的比电容比AC/0, AC/30和AC/50均略高.Fig.2 Cyclic voltammograms of AC/0, AC/15, AC/30 and AC/50 at 5mV/sFig.3 Galvanostatic charge-discharge curves of AC/15 at different current densities图3为在0.5, 1.0, 2.0, 5.0和10 A/g电流密度下AC/15的恒流充放电(GCD)曲线. 如图所示, 随着电流密度增加, 充电-放电曲线保持较对称的三角形形状. 这表明由AC/15制备的电极具有良好的可逆性, 是较典型的双电层超级电容器. 另外, 通过计算获得AC/0, AC/15, AC/30和AC/50在电流密度0.5, 1.0, 2.0, 5.0, 10 A/g下的电容保留率分别为95.67%, 97.38%, 93.02%和93.47%. AC/15的0.5～10 A/g 电容保留率比AC/0, AC/30和AC/50都略高, 这说明AC/15具有较好的倍率性和电容保留率.图4示出了在电流密度为1 A/g时, AC/0, AC/15, AC/30和AC/50在5000次恒流充放电过程中电容保留率的变化. 经过5000次循环恒流充放电过程, AC/0,AC/15, AC/30和AC/50的电容保留率都保持在99%以上. 4个样品第5000次充放电的电容保留率值分别为99.84%, 99.96%, 99.68%和99.95%. AC/15第5000次充放电的电容保留率比AC/0, AC/30和AC/50都略高, 这说明AC/15具有更好的循环稳定性.Fig.4 Cycling performance of AC/0(A), AC/15(B), AC/30(C) and AC/50(D) at 1 A/g for 5000 cycles可见, 经过15 mL 8%NaOH稀碱溶液活化改性制得的电容炭(AC/15)比电容值最大, 为77.32 F/g, 而且具有较好的倍率性和循环稳定性.2.3 硅酸钙晶须的表征Fig.5 SEM image(A) and XRD pattern(B) of calcium silicate whiskerFig.6 DSC/TG curves of calcium silicate whisker图5为合成的硅酸钙晶须的SEM照片和XRD谱图. 可见, 硅酸钙晶须为扫帚状, 其XRD谱在2θ=22.86°, 25.33°, 26.75°, 27.21°, 28.86°, 30.63°, 32.63°, 34.51°, 36.97°, 38.51°, 39.10°, 41.69°, 51.80°, 53.45°处出现衍射峰, 与NaCa2Si3O8OH的标准卡片(JCPDS 12-0238, Pectolite-1A)对比后确定产物属于针钠钙石晶体.图6为合成的硅酸钙晶须的差热/热重(DSC/TG)曲线. 如图所示, 在室温至800 ℃范围内的DSC曲线没有出现放热或吸热峰, TG曲线均无变化, 没有晶型转变和失重现象发生, 说明合成的硅酸钙晶须具有较高的热稳定性.3 结论采用酸水解、碱活化改性、水热合成等方法实现了稻壳资源化综合利用. 稻壳经硫酸3次水解制备木糖, 当硫酸浓度为7%(质量分数)、固液比(g/mL)为1∶8、反应时间2.0 h时, 一次水解、二次水解和三次水解的木糖收率(Y1/Y2/Y3)和浓度(C1/C2/C3)都能达到最大值, Y1=98.5%, C1=3.6%; Y2=85.4%, C2=6.3%;Y3=76.6%, C3=9.0%. 采用15 mL 8%NaOH稀碱溶液活化改性制得的电容炭(AC/15)的比电容值最大, 为77.32 F/g, 而且具有较好的倍率性和循环稳定性. 水热合成的硅酸钙晶须为扫帚状针钠钙石晶须. 本文工作可为稻壳资源化综合利用提供参考.参考文献【相关文献】[1] Wobiwo F. 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稻壳中提取纳米二氧化硅 等
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。
稻壳灰在混凝土中应用研究进展评述
* 基金项目 ：浙江省重大科技专项（2008C13084）
·22·
2010 年第 5 期
商品混凝土 Beton Chinese Edition ——Ready-mixed Concrete
稻壳燃烧过程中的反应条件对稻壳灰的性质和晶体形态 产生影响，而且影响较大。陈正行，李锡兴 [8] 研究表明 ：在 不同温度下得到的稻壳灰，其对应的颗粒分布、比表面积不同。 在 500 ～ 800℃时，有最大的比表面积，它的数值已接近一般 胶体硅 (180m2/g)，这个温度范围内获得的稻壳灰有很大的活性； 900℃ 以上，比表面积下降。欧阳东 [9] 在对低温稻壳灰 (Low temperature rich-husk ash)（焚烧温度在 600℃ 以下）与自然堆 积焚烧稻壳灰 ( 实测表明，焚烧时内部温度超过 1000℃ ) 进行 X 射线衍射时也发现燃烧温度对稻壳灰中 SiO2 的存在形态具 有很大影响，从 X 射线衍射测试得到的 XRD 图谱可以看出 ： 在 600℃以下焚烧得到的稻壳灰（L-RHA），其 SiO2 存在的状 态为无定形结构，而不控温焚烧制备的稻壳灰的衍射图则出现 了明显的低温方石英的特征峰 (d=4.076Å) 和低温石英的特征 峰 (d=4.26Å，3.343Å)。这是由于稻壳自然堆积焚烧不加控制时， 内部温度较高，高温持续时间又较长，稻壳灰中的 SiO2 部分 转变为低温方石英和低温石英的缘故。
1 前言
我国水稻每年总产量为 6 亿吨，占世界总产量的 1/3。而 稻谷在加工过程中会产生约 20% 的稻壳，因此我国每年会产 生 4000 万吨以上的稻壳 [1-4]。我国对于稻壳的处理，除了极少 一部分用于燃料、动物饲料、酿酒发酵的填料和田间肥料外， 大部分作为农业废弃物或者在野外焚烧，对道路交通安全和 环境污染造成极大的危害 [2]。因此，如何更加有效地利用稻壳， 对减轻环境负荷、减少交通事故、废弃物综合利用等问题都具 有重要的意义。
稻壳的开发与利用
稻壳的化学开发
1 2 3
稻壳制酸
稻壳中含有大量的纤维素和木质素，经过化学处 理可转化为有机酸，如乳酸、乙酸等，可用于食 品、化工等领域。
稻壳制酮
将稻壳进行高温碳化处理，可制备出活性炭和无 定形碳，这些产品具有较好的吸附性能和导电性 能。
稻壳制糠醛
糠醛是一种重要的化工原料，可从稻壳中提取糠 醛，用于合成树脂、医药、农药等领域。
稻壳燃烧对环境的影响
产生二氧化碳
稻壳燃烧会产生大量的二氧化碳，增加温室气体的排放，对气候 变化产生负面影响。
产生有害气体
稻壳不完全燃烧会产生一氧化碳、二氧化硫等有害气体，对人类健 康和环境造成危害。
产生固体颗粒物
稻壳燃烧会产生大量的固体颗粒物，如黑烟和烟尘，这些颗粒物会 污染空气，影响空气质量。
稻壳制备生物质炭的环境影响
利用生物质炭的吸附性能 ，处理废水、废气等污染 物。
生产高附加值产品
活性炭
通过化学或物理活化法将稻壳转化为活性炭，用 于水处理、空气净化等领域。
碳纤维
利用稻壳纤维制备碳纤维，用于航空航天、汽车 等领域。
复合材料
将稻壳与其他材料复合，制备高性能的复合材料 ，用于建筑、汽车等领域。
04
稻壳开发利用的环境影响
稻壳的生物开发
稻壳发酵
将稻壳作为微生物发酵的基质，通过接种微生物进行发酵，可生产出各种生物 制品，如沼气、饲料、肥料等。
稻壳酶解
利用酶解技术将稻壳中的纤维素和木质素分解为可溶性糖类，再进一步转化为 高附加值产品，如葡萄糖、木糖等。
03
稻壳的利用途径
燃烧发电
01
02
03
替代煤炭
利用稻壳作为燃料发电， 可以替代部分煤炭，降低 燃煤造成的污染。
稻壳SiO2／聚氨酯纳米复合材料的制备及性能研究
一
（ 江汉 大学 化学 与环 境工 程学 院 ，湖北 武汉 ４０ ５） ３ ０６
要 ］ 酸处 理后稻 壳 在 ６０ ℃焚 烧 ，得到 比表 面积 为 ２ ２ｍ２ ，纯度 ９ 将 ０ １ ／ ｇ ９ ３％的稻 壳 ＳＯ２ ｉ 纳米 凝聚 体 ，用偶联 剂Ｙ氨丙基 三 乙氧基 硅烷 一
ｅ ；
一
刚
ｗ 聚 氨 酯 （Ｕ） 其 原 料 品 种 多 、性 能 变 化 可 设 计 性 强 等 优 Ｐ 以 点 ，在涂料、胶粘剂、橡胶、塑料等领域获得了广泛应用。聚 氨 酯 性 能 设计 主 要 是 根 据 应 用条 件 的需 要 ， 原 材 料 、合 成 方 从 法、合成工艺、原 料配 比等方面进行 ｌ‘ ｊｊ ‘。近年来随着有机一 无 机 纳 米 杂 化 材 料 研 究 的开 展 ，利 用 无机 纳 米 粉 体 与 Ｐ Ｕ复 合 ， 以 提 高 其 综合 性 能 的研 究途 径 受 到 广 泛关 注 。 ｉ 兼 具 众 多 优 ＳＯ２ 点， 如粒径小、比表面积大、 面有羟基 等， Ｕ中引入ＳＯ２ 表 在Ｐ ｉ ， 可 有效 地 提 高 Ｐ Ｕ的 耐 热性 、耐 水 性 、力 学 性 能 等 』 究 表 。研 明 ：纳 米 ＳＯ 的 品种 、来 源、尺度 、形 态、制 备工艺、表面活 Ｉ官 ｉ 生 能 团 的 数 目等 因 素 直 接 影 响 Ｐ ｕ复 合 材 料 的 机 械 性 能 、耐 热 性 和 尺 寸稳 定性 等 。 Ｊ 稻 壳 中含 有 超 过 ２ Ｏ％的 无 定 形 ＳＯ２将 稻 壳在 一 定 温 度 下 ｉ ， （ ６ ０℃） ＜５ 煅烧 ，可 以得到具有 纳米结构且ＳＯ 含 量最高 可达 ｉ２ ９ ９％的稻壳灰 。研究表明稻 壳灰中的ＳＯ 以纳 米尺度 的凝胶 Ｊ ｉ２ 粒 子 （ ５ ｍ） 松 地 粘 聚 而 成 ，凝 胶 粒 子 之 间含 有 大 量 纳 米 ～ ０ｎ 疏 尺 度 孔 隙（５ ｍ） ］ ＜０ ｎ Ｌ。稻 壳 ＳＯ 比表 面 积 大 、活 性 和 纯 度 高 ， ｇ ｉ２ 其 形态 、 面 羟基 数 目、 寸 等 与 目前 工 业 上通 过 化 学 方法 （ 表 尺 如 气 相 合 成 法 或 水 合 沉 淀 法 ） 到 的 纳 米 ＳＯ 以 及 从 矿 石 提 炼 出 得 ｉ： 来 的ＳＯ 有很多不 同，在 电子、电气、及高性能复合材料 等方 ｉ２ 面具有潜在 的应用价值 。 文章将酸处理后的稻壳在６ ０℃煅烧 ， ０ 得到纯度大于９ ９％ 以 上 的 ＳＯ ， 将 ＳＯ 用 硅 烷 偶 联 剂 ｖ氨 丙 基 三 乙 氧 基 硅 烷 ｉ２ ｉ２ 一 （ ｌ５ ０改性 后 与 Ｐ Ｋｔ ５ ） Ｕ复 合 ， 究不 同组 成 的纳 米 复 合 材 料 的拉 研 伸性能、热稳定性以及吸水性。
稻壳灰的制备和微观结构性能
有 的无定 形态 ＳＯ 是一 种有 价值 的矿物 ，高活性 、超 细尺 ｉ 寸和超大 比表 面积 ，这 是 Ｒ Ａ具有 较好胶凝活性 的最主要 Ｈ 原 因，也是 Ｒ ＨＡ可 以替代硅灰应用 到实际工程 中的关键 因 素 。 。所 以，研究 Ｒ Ａ在水泥混凝土 中的应用是 一种既可 。 Ｈ 以有效利用材 料资 源又 可 以节 省部 分硅 酸盐水 泥的可 持续 性发展战 略，更是符合低碳 经济发展模式 。国外对 Ｒ Ａ的 Ｈ
文 章 编 号 ：１７ ４ １ （０ ０ ６—００ — ３ ６ ２— ０ １ ２ １ ）０ ０ １ ０
火 山灰活性造成 不利影响 。总之 ，Ｒ Ａ制备过程 中的温 Ｈ 度控制对 Ｒ Ａ的比表面积起主导作用从 而影 响其 活性 ，见 Ｈ 表 １２ 。国内外 学者认 为 ，制备高活 性 Ｒ ［１ ｏ ＨＡ，焚烧温 度控
优质稻 壳灰 的制备 需要控 制稻 壳的 燃烧条件 ，包括 燃烧 温
度 、加 热速 率及 通 风 条 件 等 。 纳 米 尺 度 的微 观 结 构是 Ｒ Ａ Ｈ 具有 高活性的根本原 因，Ｒ Ａ可 以与硅灰 相媲 美 ，具有 良 Ｈ 好 的 开发 应 用 前 景 。
关键 词 ：稻 壳灰 ；燃烧温度 ；高活性 ；纳米尺度 中 图分 类 号 ：Ｔ ５ ２ Ｕ ０ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
摘 要 ：稻 壳灰 （ ｉ ｕｋＡ ｈ ＨＡ） Ｒｃ Ｈ ｓ ｓ ，Ｒ ｅ 是通过 焚烧稻 壳得 到 的 一 种 高 活 性 、 高 比表 面 积 的 火 山 灰 质 掺 合 料 。 而
４００ ） ５００
就会大量转变为结晶 ＳＯ ，从 而 降低 Ｒ Ａ的活性 ’ ；若 ｉ Ｈ 燃烧不充分 ，则会有 大量 的碳未 被氧 化而残 留在 Ｒ Ａ中 ， Ｈ 从而影 响 Ｒ Ａ 中无 定形 ＳＯ 的 含 量 ，且 使 Ｒ Ｈ ｉ ＨＡ略 显 黑 色 ＿Ｊ ｌ 。也有研究显示 ，碳 含量 超过 ３ ％ 很可 能对 Ｒ Ａ的 ７ ０ Ｈ
稻壳炭气化制取富氢气体及富硅材料
岳金方，任菊荣，孙云娟，等．稻壳炭气化制取富氢气体及富硅材料的研究［Ｊ］．江苏农业科学，２０２２，５０（２４）：１６９－１７４．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２２．２４．０２６稻壳炭气化制取富氢气体及富硅材料的研究岳金方１，任菊荣２，孙云娟２，徐 卫２，许 玉２，应 浩２（１．扬州工业职业技术学院，江苏扬州２２５１２７；２．中国林业科学研究院林产化学工业研究所／生物质化学利用国家工程实验室／国家林业和草原局林产化学工程重点实验室／江苏省生物质能源与材料重点实验室，江苏南京２１００４２） 摘要：稻壳是稻谷加工的剩余物，稻壳炭是稻壳热解得到的副产物；稻壳炭中富含碳和二氧化硅，与水蒸气反应可以得到富氢气体，同时得到富含二氧化硅的稻壳灰副产物，具有与硅灰相媲美的高硅火山灰活性，可以作为高性能的无机材料、建筑材料、吸附材料及催化剂载体等高附加值的产品加以利用。
为获得富氢气体及富硅材料，以热解副产物稻壳炭为原料，在固定床反应器中以水蒸气为气化剂气化制备富氢气体，探究稻壳炭的气化反应特性及气化产物分布与温度的关系，调控不同温度条件下的稻壳炭气化反应，通过生成气的组分分析及灰分生成率研究了气化温度对富氢气体产率、组分分布的影响；研究了稻壳炭气化固体剩余物稻壳灰的特性，对其进行ＳＥＭ、ＸＲＤ等表征，分析了其主要成分、表面结构等，研究反应温度对稻壳灰材料结构的影响。
研究结果表明，反应温度的增加使气化产气率、产氢率及炭转化率均增加，９５０℃为最佳产气反应温度，产气率为２．１Ｌ／ｇ生物质，产氢率达到１０７．９１ｇ／ｋｇ生物质，炭转化率为８１．８３％；气化固体剩余物稻壳灰的结构性质的变化趋势，则是反应温度越高，剩余物稻壳灰的灰分含量越高，ＳｉＯ２含量也越高，但其片层结构破坏程度越严重，同时其中更多的无定形ＳｉＯ２形成结晶，８５０℃以上则ＳｉＯ２更容易以晶体形式存在。
关键词：稻壳炭；气化；富氢气体；稻壳灰；二氧化硅 中图分类号：Ｘ７１２；Ｓ２１６．２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０２２）２４－０１６９－０５收稿日期：２０２２－０８－１１基金项目：国家重点研发计划（编号：２０１９ＹＦＢ１５０３９０１）。
不同压力条件下稻壳灰制备硅酸钠的工艺研究
不同压力条件下稻壳灰制备硅酸钠的工艺研究摘要：稻壳灰是一种富含高纯度二氧化硅的廉价原料，可用于制备硅酸钠。
本研究旨在探究不同压力条件下稻壳灰制备硅酸钠的工艺，以提高硅酸钠的产率和纯度。
实验结果表明，在较高压力条件下，硅酸钠的产率更高，且产品质量更好。
因此，我们建议使用高压条件下的工艺进行稻壳灰制备硅酸钠的生产。
1.引言硅酸钠是一种重要的化工原料，广泛用于玻璃、陶瓷、橡胶、造纸等工业的生产过程中。
传统上，硅酸钠的制备主要依赖于二氧化硅的矿石，这种原料成本较高。
然而，近年来，二氧化硅含量较高的稻壳灰引起了人们的重视。
本研究旨在探究不同压力条件下稻壳灰制备硅酸钠的工艺，以寻求更为经济环保的制备方法。
2.实验方法2.1稻壳灰的制备收集稻谷生产中的废弃稻壳，并将其研磨成粉末状，然后通过高温煅烧处理，去除杂质和有机物，得到稻壳灰。
2.2制备硅酸钠将制备好的稻壳灰与纯碱按一定比例混合，并将其放入高压反应釜中。
在不同压力条件下进行反应，反应温度为80℃，反应时间为6小时。
反应结束后，用水洗涤得到固体产物，再经过烘干处理，得到硅酸钠产物。
3.结果与分析实验中，我们分别在1MPa和5MPa的压力条件下进行了制备。
结果显示，在5MPa的高压条件下，硅酸钠的产率为75%，而在1MPa的低压条件下，硅酸钠的产率为60%。
此外，在高压条件下制备的硅酸钠产品的纯度更高，杂质含量更低。
4.结论通过本研究，我们发现高压条件下制备硅酸钠可以提高产率和改善产品质量。
因此，我们建议在稻壳灰制备硅酸钠的生产过程中，采用较高的压力条件，以提高硅酸钠的产率和纯度。
这种方法具有经济、环保的优势，有助于推动硅酸钠的可持续生产。
一种稻壳纤维合成树脂粉及稻壳纤维产品的制作工艺
文章标题：稻壳纤维：环保材料的未来一、引言稻壳纤维作为一种环保材料，近年来受到越来越多人的关注和认可。
其中，稻壳纤维合成树脂粉及稻壳纤维产品的制作工艺尤为引人注目。
本文将对这一主题进行全面评估，并深入探讨其制作工艺的相关内容，旨在让读者更深入地理解这一环保材料的未来发展方向。
二、稻壳纤维的来源和特点1. 稻壳纤维的来源：稻壳是稻谷的外壳，是农业生产中的副产品，大量浪费并占据土地资源。
2. 稻壳纤维的特点：轻便、坚固、隔热、隔音、环保等特点，适合用于制作各种产品。
三、稻壳纤维合成树脂粉的制作工艺1. 稻壳纤维的处理：将稻壳进行粉碎和纤维化处理，获得细小的纤维颗粒。
2. 合成树脂粉的提取：将经过处理的稻壳纤维与树脂进行混合，并经过一系列的化学反应和加工工艺，最终得到稻壳纤维合成树脂粉。
四、稻壳纤维产品的制作工艺1. 压制成型：将稻壳纤维合成树脂粉加工成板材、管材或者型材。
2. 表面处理：进行表面涂层、研磨或者染色等工艺，使其外观更加美观。
3. 制作成品：根据需要，将板材制作成家具、地板等家居产品，将管材制作成建筑材料，将型材制作成工程用品等。
五、个人观点和展望稻壳纤维合成树脂粉及稻壳纤维产品的制作工艺为环保材料的开发和利用提供了更多可能。
在未来，随着人们对环保材料需求的增加，稻壳纤维有望得到更广泛的应用，并对环境保护事业做出更大的贡献。
六、总结与回顾通过本文的阐述，我们对稻壳纤维合成树脂粉及稻壳纤维产品的制作工艺有了更深入的了解。
这种环保材料的未来发展前景可期，值得人们在生产和生活中更多地关注和运用。
总结起来，稻壳纤维合成树脂粉及稻壳纤维产品的制作工艺具有重要的环保意义和广阔的市场前景，我们可以期待在未来看到更多基于稻壳纤维的环保产品走进我们的生活。
这次写作的过程中，感受到了从简到繁、由浅入深的阐述方式的重要性。
在文章中多次提及主题文字，能够更好地帮助读者加深对主题的理解。
对环保材料的发展充满信心，希望未来能够见证稻壳纤维在环保事业中发挥更大的作用。
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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)0220406RESEARCH ON ADVANCED MATERIALS PREPARATION FR OM RICE HUSKHOU 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@稻壳的元素组成主要为C ,O ,H 和Si ,杂质含量低,这为稻壳制备成高性能材料提供了有益的条件。
112 稻壳的结构1.2.1 X 射线衍射分析 稻壳的X 射线衍射(X 2ray diff raction ,XRD )谱[2]如图1所示。
由图1可见:稻壳在2θ为30°左右有一弥散峰,这表明稻壳中的SiO 2呈非晶态。
图1 稻壳的XRD 谱[2]Fig.1 X 2ray diffraction (XRD )pattern of rice husk [2]1.2.2 红外光谱分析 稻壳红外(infrared ,IR )吸收光谱[2]如图2所示。
图2中3425cm -1处对应与O H 基团伸缩振动有关的吸收谱带,1631cm -1处对应与H —O —H 弯曲振动有关的吸收谱带,2928cm -1为C —H 基团伸缩振动有关的吸收谱带,1733cm -1可能是少量的酯(C O O )所形成的吸收谱带,而1091cm -1则为Si —O —Si 的反对称伸缩振动引起的强吸收谱带,807cm -1和466cm -1处的吸收谱带则都与Si—O 的弯曲振动或摇摆振动有关。
图2 稻壳的IR 谱[2]Fig.2 Inf rared (IR )spectrum of rice husk [2]1.2.2 核磁共振分析 图3为稻壳的核磁共振(nu 2clear magnetic resonance ,NMR )谱[3]。
在化学位移分别为-90×10-6,-100×10-6及-110×10-6附近有3个峰值,分别为Q 2,Q 3和Q 4,它们各自代表(O H )2Si (OSi )2,(O H )Si (OSi )3和Si (OSi )4,其对应的质量分数分别为8.9%,60.3%和30.8%[3]。
图3 稻壳的29Si NMR 谱[3]Fig.3 29Si nuclear magnetic resonance (NMR )spectrum oforiginal rice husk [3]这个结果只能表明稻壳中硅的存在形式,尚不能说明硅与占稻壳主体的纤维质物质的结构联系。
1.2.3 扫描电镜分析 扫描电镜(scanning elect ron micro scope ,SEM )观察稻壳的微观形貌如图4。
由图4可见:稻壳外层的细胞呈脊状的线性排列,这种隆起的穹面为空心的(见图4a );在线性排列穹面沟壑中较为规则地长着针状的表皮毛,这种表皮毛也是空心结构(见图4b );稻壳的内部由纤维、脉管及薄壁组织组成,内表层表面光滑(见图4c )。
稻壳的外表层已木质化[4],而内部及内表层呈非木质化。
稻壳中的Si 主要存在于外表层及表皮毛中,内部及内表层的Si 含量很低。
600℃焚烧的稻壳灰由纳米SiO 2粒子疏松地粘聚形成微米蜂窝孔[2,5],具有巨大的比表面积。
2 稻壳的应用211 稻壳中硅质成分的利用从稻壳组分的有效利用来看,用它制备高纯SiO 2受到了人们较多的关注,这是由于稻壳中其它无机杂质含量低。
与天然矿物相比,用稻壳制备高纯SiO 2,其结构易解离且杂质易去除。
稻壳中无机杂质的去除,可选用稀HCl ,HNO 3,H 2SO 4等溶液作为侵蚀介质[610],并通过沸煮或压蒸的方法,以加快杂质的去除速率。
稻壳中的Ca 2+,Al 3+较难去除,一般需反复侵蚀与沸煮才能获得高纯SiO 2[10]。
SiO 2气凝胶大多由价格昂贵的正硅酸乙(甲)酯经水解、缩聚、再经超临界干燥制得[11]。
稻壳为纤维和半纤维有机结构,含有较为丰富的硅,因此,在理论上存在着去除稻壳的有机组分,保留Si 的结构骨架,从而制得高孔隙率、高比表面积的SiO 2气凝胶的可能性。
文献[10]报道了用稻壳较方便地制得比表面积达250m 2/g SiO 2气凝胶的方法。
在制备・502・ 第34卷第2期 侯贵华等:稻壳制备高性能材料研究进展图4 稻壳的SEM照片Fig.4 Scanning electron microscope(SEM)photo2graphs of rice husk过程(稻壳的预处理和裂解)中如何保持稻壳中原有Si的结构不变是保证制备高比表面积SiO2气凝胶的关键。
因此,必须在低于稻壳中Si的结构发生重排和结晶的温度,使稻壳的有机组分完全裂解并挥发。
用HCl作为侵蚀介质,将稻壳沸煮后,用XRD 分析发现稻壳的结构并未明显改变[2]。
NMR分析[3]表明经234℃水溶液的蒸瀑处理,稻壳中的Q4有所增加,而Q2,Q3略有减少。
未经处理的稻壳需在高于700℃才能将有机物烧尽,此时SiO2已结晶。
用HCl作为侵蚀介质[2,10],将稻壳沸煮后,可在540℃将稻壳中有机组分完全裂解。
此外,将稻壳磨细也可降低稻壳中有机物完全裂解的温度。
结合SEM分析结果,可认为:稻壳的预处理过程破坏了稻壳的表面结构,使其表面皮毛的空心裸露出来,同时,稻壳中的脂肪和粗蛋白溶出,使稻壳的结构疏松,从而在裂解时气体进出的通道被打开,因此,可在低温制成高纯、高比表面积的SiO2。
利用稻壳中SiO2高的反应活性和较高的纯度特点,并按照材料组成要求,可合成SiO2Al2O3复合材料[12]。
在稻壳水体系中加入Al,Na源可在压蒸条件下直接合成沸石ZSM5[13],ZSM48[14]。
以稻壳为Si源,用溶胶凝胶方法,可制得堇青石(Mg2Al4Si5O18)[15]。
上述各项研究的共性是如何保证稻壳中Si的结构形式不变从而保证其呈高的化学反应活性状态,再采用相应的方法制成所需的材料。
一方面是利用去除有机组分后Si的高化学反应活性作为硅源;另一方面是利用去除有机组分后Si的高孔隙率结构作为合成材料的模板。
212 稻壳中碳质成分的利用用于橡胶填料的碳黑和用于化工、医药等工业的活性碳常由石油焦和煤焦制成。
用稻壳制成低碳含量的白色稻壳灰或在低温碳化的黑色稻壳灰作为橡胶填料的研究受到人们较早的关注,但是,这种填料与橡胶基体的相容性差,致使制品的力学性能太差[16]。
根据文献[17],可用稻壳制成迄今为止比表面积最高的活性碳,比表面积达3000m2/g,其主要制备过程为:稻壳在氮气保护下,于350～450℃对稻壳进行干馏与碳化,使稻壳中的纤维素和木质素等分子解聚以挥发物的形式逸出,接着用KO H或NaO H作为活化剂,使碳化稻壳在650～850℃活化,经研磨、水洗、烘干制得产品。