以稻壳为原料制备白炭黑和活性炭
以稻壳为原料制备白炭黑和活性炭
大连工业大学学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄａｌｉａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ＶｏＩ．３０ ＮＯ．３ Ｍａｙ．２ ０ １ Ｉ
文章编号：１６７４—１４０４（２０１１）０３—０１９５—０４
以稻壳为原料制备白炭黑和活性炭
马红超， 杨 君， 董晓丽 ， 马 春
如图6所示延长碳化稻壳的碱溶处理时间有利于白炭黑产率的提高但超过4h白炭黑的产率变化不大因此碱溶时间以4h图5naoh浓度对白炭黑产率影响fig5theinfluenceofconcentrationofsodiumhydroxideoiltheyieldofsilica碱溶时间对白炭黑产率的影响fig6theinfluenceofalkalidissolvingtimeoiltheyieldofsilica24活性炭初产品的活化经碳化一碱溶工艺获得的活性炭初产品亚甲基蓝吸附值较低仅为68mlg左右
稻壳，大连亿和粮食加工有限公司；氢氧化 钠、９８％硫酸、３６％＂－３８％盐酸，均为分析纯；亚甲 基蓝；蒸馏水。 １．３实验方法
稻壳经过除杂、水洗后经１０％Ｈ：ＳＯ。溶液 浸泡２ ｈ，水洗至中性于１００℃下干燥。干燥后的 稻壳置入马弗炉隔绝空气下碳化。将碳化稻壳与 一定浓度的Ｎａ（）Ｈ溶液加热回流一定时间，然后 过滤。滤液采用ＨＣＩ溶液调节体系的ｐＨ为 ８－－－，９，使体系中出现白色胶状沉淀，经过滤、水洗 和干燥，得到白炭黑产品。滤渣水洗至中性，干燥 即为活性炭初产品，将活性炭初产品高温活化制 得活性炭。 １．４产物性能
９５％；制得的活性炭的亚甲基蓝吸附值可达２４０ ｍＬ／ｇ。并对产品性能作了分析，表明采用炭化稻壳为
原料牛产的活性炭、白炭黑质量达到了相应的国家标准。本方法为稻壳的再利用提供了一条有效途径。
稻壳联产纳米白炭黑与活性炭的研究
纳米白炭黑的 XRD 测定在英国 Bede科学仪器有限公 司生产的多功能 X射线衍射仪 (Bede D1 系统 )上进行 ,实验
将 KOH加入活性炭内 ,经低温脱水 、高温活化 ,然后将 混合物冷却 ,充分水洗除去碱分 ,再干燥即 得 到 活 性 碳 产 品 [10 ] 。由表 3可以看出 ,高温活化后会增加活性炭的吸附
图 1 NaOH浓度对 SiO2 提取率的影响
图 2 溶煮时间对 SiO2 提取率的影响 从表 3可知 ,提高活化温度对增加吸附值是有利的 ,但 400～600℃效果不明显 , 800 ～1 000℃变化较大 。这可能是 因为孔隙中水分被除去 ,而且部分炭烧蚀又形成新的孔隙 。 高温活化对活性炭吸附值及比表面积的增加是十分明显的 , 经高温活化后的活性炭比表面积可成倍增加 ,说明该方法是 一个比较简单可行的措施 。
活性炭作为一种优质吸附剂具有独特的孔隙结构和表
面活性官能团 ,有足够的化学稳定性 、机械强度和耐酸 、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 ,它在食品加工 、制药 、冶金 、农业 、环保等方面有着 极其广泛而重要的用途 [3 ] 。随着我国经济的迅速发展 ,对活 性炭的需求也逐步增加 。仅以食品工业为例 ,单就制糖业而 言 ,若用活性炭代替硫磺脱色 ,每年需求量 1. 2～4. 0万 t[4 ] 。
加 ,当 NaOH浓度达到 2. 5 mol/L 以后 , SiO2 提取率可达到 90%以上 ,浓度继续增大 , SiO2 提取率已基本不再改变 。同 时考虑到浓度太高时 ,体系中液相比例太小 ,不利于搅拌均 匀 ,对反应不利 ,所以采用 2. 5 mol/L NaOH 为宜 。图 2 表 明 ,反应时间应选择在 4. 5 h以上 。 2. 4 活化对活性炭质量的影响
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。
节能减排-稻壳的利用
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。
由稻壳灰制备活性炭的工艺及应用研究
KOH 在反应釜中反应 。反应条件控制为 : 压力4. 0 MPa ,时间 4h ,灰与碱的配比为 1∶0. 5 (质量计) ,反应 结果见表 1 。
表 1 炭化温度对稻壳灰组成及反应结果的影响
收稿日期 :2002 - 07 - 04 卫延安 :男 ,1969 年出生 ,讲师 ,博士研究生 ,粮油精细化工药物中
间体合成
碱为主要原料 ,探讨用碱量 、配比 、反应时间 、压力等 因素的影响 ,通过单因素和正交实验 ,以期开发出一 条适合推广应用的工艺路线及技术参数 。
1 实验材料与方法
1. 1 实验材料 所用试剂均为分析纯 ; 甲基蓝 ( HGB3394) 指示
将稻 壳 过 40 目 筛 , 去 除 筛 下 物 , 所 余 部 分 经 600 ℃炭化炉炭化 ,所得稻壳灰依据优化反应条件 (压 力 0. 5MPa 、反应时间 4h 、稻壳与碱以 1∶0. 22 配比) 进 行反应 。结果见表 4 。
表 4 稻壳过筛对产品质量的影响
稻壳处理 亚甲蓝吸附值 情况 (mL/ 0. 1g)
品 ,结果见表 5 。
由表 5 可以看出 ,经高温活化后 ,要烧除部分炭 ,
但会增加活性炭的吸附值 。其机理可能是 :
活化剂充分溶入炭的内层结构 ,腐蚀炭的表面 ;
活化剂本身发生分解 ,与炭表面发生反应 ;
在更高温度下进一步烧失无序炭 ,使微孔进一步 扩大〔12〕。
2. 4. 2 高温活化
由于用稻壳灰制备活性炭其工艺过程是采用碱
剂 ,炭化稻壳 ,自制 。 高温马弗炉 , GS - 2 高压反应釜 ,SBD - 1 数字白
以稻壳为原料制备活性炭研究
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｒｉｃｅ ｈｕｓｋｓ ａｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ． Ｔｈｅ ｍｅｔｈｙｌｌｅｎｅ ｃｙａｎｉｎｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｏｄｉｎｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ： ｔｈｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｈｅａｔｉｎｇ ｐｒｏｇｒａｍ ｗａｓ： ｆｉｒｓｔ ｒｉｃｅ ｈｕｌｌｓ ｗｅｒｅ ｃｈａｒｄ ａｔ ５５０℃， ｓｅｃｏｎｄｌｙ ｒｉｃｅ ｈｕｓｋｓ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｐｒｅｔｒｅａｔｅｄ ａｔ ４００℃ ａｎｄ ｔｈｅｎ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ａｔ ７００℃ ｔｈｅ ｃｈｒｏｍａ ｏｆ ＮａＯＨ ｗａｓ ２．５ ｍｏｌ ／Ｌ， ａｃｔｉｖａｔｅｄ ａｔ ７００℃ ｆｏｒ １ ｈ． Ｔｈｅ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｙａｎｉｎｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｏｄｉｎｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｗａｓ ２５０ ｍｇ ／ｇ ａｎｄ ７２６ ｍｇ ／ｇ．
在 活 性 炭 的 活 化 试 验 研 究 中 选 取 了 ４００℃， ５００℃、６００℃， ７００℃和 ８００℃五个活化温度。亚甲基 蓝吸附值和碘吸附值变化情况如图 ７、图 ８ 所示：
稻壳联产纳米白炭黑与活性炭的研究
稻壳联产纳米白炭黑与活性炭的研究甘露;刘厚凡;高长华;潘庆辉【期刊名称】《粮食与饲料工业》【年(卷),期】2007(000)011【摘要】研究了由稻壳同时制备纳米白炭黑和活性炭的最佳工艺条件,并对提高产品质量的主要因素作了初步探讨.由滤液硅酸钠溶液制备纳米白炭黑可采用氯化铵中和,聚乙二醇-6000作表面活性剂,所得纳米白炭黑质量完全符合国家标准.筛选出了反应的最佳工艺条件:与稻壳灰反应的NaOH的浓度为2.5 mol/L,反应时间为4 h,反应温度100 ℃.在此条件下,SiO2的提取率为95%,白炭黑的白度在90%以上,所得活性炭的亚甲蓝吸附值为140 ml/g以上.制备的纳米白炭黑制品为白色絮状沉淀,经X射线衍射分析,结果表明制品为无定形非晶态物质.TEM分析可知,粒子呈球形,粒径为40 nm左右.红外光谱分析发现,纳米白炭黑中的SiO2为无定形水合二氧化硅.【总页数】4页(P7-9,12)【作者】甘露;刘厚凡;高长华;潘庆辉【作者单位】南昌大学前湖校区化学系,江西,南昌,330031;南昌大学前湖校区化学系,江西,南昌,330031;南昌大学前湖校区化学系,江西,南昌,330031;南昌大学前湖校区化学系,江西,南昌,330031【正文语种】中文【中图分类】TS210.1;TS210.9【相关文献】1.稻壳炭提取 SiO2及制备活性炭联产工艺 [J], 方放;周建斌;杨继亮2.稻壳与脱硅稻壳活性炭特性及对有机物吸附 [J], 刘斌;顾洁;邱盼;陆裕聪;周建斌3.稻壳灰联产水玻璃和活性炭 [J], 无4.稻壳灰纳米白炭黑对天然橡胶复合材料性能的影响 [J], 李思琦;刘大晨;汤鑫5.稻壳灰纳米白炭黑对天然橡胶复合材料性能的影响 [J], 李思琦;刘大晨;汤鑫因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
利用稻壳制取白炭黑的工艺研究
无机盐工业
２００８年９月
ＩＮＯＲＧＡＮＩＣ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ Ｉ NhomakorabeaＤＵＳＴＲＹ
４５
利用稻壳制取白炭黑的工艺研究
王惠玲１。张洪起２，张永欣１。朱春雨１ （１．中海油天津化工研究设计院，天津３００１３１；２．河北工业大学）
摘要：介绍了以稻壳为原料制备白炭黑的工艺方法和研究路线。研究了稻壳的焙烧工艺条件对稻壳灰的结 构性质及二氧化硅碱溶出率的影响，得出稻壳焙烧的工艺条件：缓慢升温、与空气接触状态良好、焙烧时间１２０ ｍｉｎ、 焙烧温度６５０—７５０℃。在此焙烧条件下，稻壳灰中二氧化硅的碱溶出率可以达到８５％以上。
ｓｉｌｉｃａ ｂｙ ａｌｋａｌｉ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｒｉｓｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｌｏｗｌｙ，ｅｎｏｕｇｈ ａｉｒ。ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｔ １２０ ｒａｉｎ ａｎｄ ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｔ ６５０～７５０℃。ｔｈｅ ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｓｉｌｉｃａ ｆｒｏｍ ｐａｄｄｙ ｈｕｌｌ ａｓｈ ｂｙ ａｌｋａｌｉ ｒｅａｃｈｅｄ ８５％ａｂｏｖｅ．
表２不同烧结条件下稻壳灰中二氧化硅的碱溶出率
表１ 稻壳烧结条件下稻壳灰中二氧化硅及碳含量
霉黼ｆｆ／。ｃ温磐燃Ｉ间／ｍ时ｉｎ嚣蒜聋兹 号
方式
触状态』。＝：¨：＝竺葚０。
６５０缓慢升温 １２０ ７００ 缓慢升温 １２０ ７５０缓慢升温 １２０ ８００缓慢升温 １２０ ８５０缓慢升温 １２０ ９００缓慢升温 １２０
２．Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｓｔｕｄｙ ｒｏｕｔｅ ｏｆ ｗｈｉｔｅ ｃａｒｂｏｎ ｂｌａｃｋ，ｗｈｉｃｈ Ｗａｆｔ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｐａｄｄｙ ｈｕｌｌ，ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏ－
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图４ 炭化时间对活性炭产率与亚甲基蓝吸附
能力的影响
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ＭＡ Ｈｏｎｇ－ｃｈａｏ， ＹＡＮＧ Ｊｕｎ．ＤＯＮＧ Ｘｉａｏ－Ｉｉ， ＭＡ Ｃｈｕｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ，Ｄａｌｉａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６０３４。Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｉｌｉｃａ ａｎｄ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ—ａｌｋａｌｉ ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｒｉｃｅ ｈｕｓｋ ａｓ ｔｈｅ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ，ａｎｄ ｄｉｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｉｍｅ ｏｆ ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ ａｒｅ ６００℃ａｎｄ ３０ ｒａｉｎ， ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎ ｉＳ ４ ｈ．ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｉＳ ２．５ ｍｏｌ／Ｌ．Ｔｈｅ ｓｉｌｉｃａ ｄｉｏｘｉｄｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｒｉｃｅ ｈｕｓｋ ｗａｓ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ．Ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ，ｐｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｗｈｉｔｅｎｅｓｓ ｏｆ ｓｉｌｉｃａ ａｒｅ ９０％，９３． ５％ａｎｄ ９５％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｉｓ ２４０ ｍＬ／ｇ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｎｅｗ ｗａｙ ｔｏ ｒｅｕｓｅ ｔｈｅ ｒｉｃｅ ｈｕｓｋ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｉｃｅ ｈｕｓｋ；ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ；ａｌｋａｌｉｎｅ ｄｉｓｓｏｌｖｅ；ｓｉｌｉｃａ
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图１ 炭化温度对自炭黑产率与白度的影响
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图２炭化温度对活性炭产率与亚甲基蓝吸
宜浓度为２．５ ｍｏｌ／Ｌ。图６为碱溶时间对白炭黑 产率的影响。如图６所示，延长碳化稻壳的碱溶处 理时间，有利于白炭黑产率的提高，但超过４ ｈ，白 炭黑的产率变化不大，因此碱溶时间以４ ｈ为宜。
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图５ ＮａＯＨ浓度对白炭黑产率影响
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２．３碱溶条件对白炭黑产率的影响 碱溶条件对活性炭性能影响有限，主要影响
稻壳中二氧化硅的提取。碱溶液浓度对白炭黑提 取率的影响如图５所示。图５显示白炭黑提取率 随碱浓度的增加而增加，白炭黑的提取率在 Ｎａ０Ｈ浓度超过２．５ ｍｏｌ／Ｌ时变化不大，而且碱 度过高不利于后续ｐＨ的调节，所以ＮａＯＨ的适
图６碱溶时间对白炭黑产率的影响
白炭黑（ＧＢ １０５１７－－１９８９）和活性炭（ＧＢ／Ｔ １２４９６．１０一１９９９）的性能均采用国标法测定。白 炭黑产率为制得的白炭黑产品的质量与理论白炭 黑产量（稻壳在８００℃马弗炉中充分燃烧后剩余 物质量）的百分比；活性炭产率为制得的活性炭的 质量与稻壳质量的百分比。样品物相分析，用日 本Ｄ／Ｍａｘ－Ａ型Ｘ射线衍射仪（Ｘ ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃ－ ｔｉｏｎ，ＸＲＤ），Ｃｕ Ｋａｌ射线波长Ａ－－－－－０．１５４ ０ ｎｍ，Ｎｉ 滤光片，管压４０ ｋＶ，管电流５０ ｍＡ。
第３０卷第３期 ２ ０ １ １年５月
大连工业大学学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄａｌｉａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ＶｏＩ．３０ ＮＯ．３ Ｍａｙ．２ ０ １ Ｉ
文章编号：１６７４—１４０４（２０１１）０３—０１９５—０４
以稻壳为原料制备白炭黑和活性炭
马红超， 杨 君， 董晓丽 ， 马 春
参考文献：
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８，℃
图７ 活化温度对活性炭亚甲基蓝吸附能力
的影响
Ｆｉｇ．７
Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ
２．２炭化时问对自炭黑和活性炭产率与性质的 影响 图３、４为炭化时间对二氧化硅和活性炭产率
与性质的影响（炭化温度６００℃、采用２．５ ｍｏｌ／Ｌ 氢氧化钠溶液碱溶４ ｈ）。由图３、４中看出，随着 炭化时间延长，有机物进一步分解，碳化稻壳中二 氧化硅的溶出率随之增大，白度也明显提高；当碳 化时间高于３０ ｒａｉｎ时，白炭黑的产率与白度趋于 稳定。但碳化时间过长稻壳灰分解严重，也会导致 活性炭的产量下降，且对活性炭的吸附性能影响不 大。综上所述，稻壳炭化时间在３０ ｍｉｎ为适宜。
附能力的影响
Ｆｉｇ．２
Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｂｌｕｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ
第３期
马红超等：以稻壳为原料制备白炭黑和活性炭
１９７
第３０卷
稻壳一一一一一节。兰二：＝＝一鳜黑
１．２实验仪器及试剂 １．２．１ 实验仪器
ＭＹＢ型电子调温电热套，天津市中环实验电 炉有限公司；７８ＨＷ－Ｉ型恒温磁力搅拌器，金坛市 医疗仪器厂；循环水式真空泵，巩义市英峪予华仪 器厂；马弗炉，上海金沪电热仪器联营厂；全自动白 度计ＷＳＤ－３Ｃ；７２１分光光度计，上海双赢科学仪器 有限公司；水浴恒温振荡器，金坛晶玻实验仪器厂。 １．２．２ 实验试荆
２结果与讨论
２．Ｉ炭化温度对白炭黑和活性炭产率与性质的 影响
碳化温度对白炭黑和活性炭产率及性质的影 响如图１、２所示（炭化３０ ｒａｉｎ、采用２．５ ｍｏｌ／Ｌ氢 氧化钠溶液碱溶４ ｈ）。由图１、２可知，白炭黑的
万方数据
产率与白度均随着炭化温度的升高而提高。而活 性炭产率则随着温度的升高而明显下降，其对亚 甲基蓝的吸附值随碳化温度的升高略有增加。这 是由于提高炭化温度，稻壳燃烧剧烈，有机物高温 得到充分分解，不但有利于白炭黑产率与白度的 提高，也有利于提高活性炭空隙度；但炭化温度过 高，因其分解严重，活性炭的产量下降，同时炭化 温度过高二氧化硅的多孔结构遭到破坏，导致无 定形二氧化硅向晶体型二氧化硅转变，而结晶态 的二氧化硅在限定条件下很难被碱溶液分解，所 以二氧化硅的产率反而降低。图１为不同焙烧温 度下所得二氧化硅的产率，可证明上述推断。综 上所述，稻壳炭化温度在６００℃较为适宜。
１ 实验
１．１实验原理及流程 １．１．１ 实验原理
ＮａｚＳｉ０３＋Ｈ２Ｓ０４一Ｎａ２Ｓ０４＋Ｈ２Ｓｉ０３ １＂／Ｈ２Ｓｉ０３·Ｓｉ０２·Ｔ／Ｈ２０
收稿日期：２０１０－０９—０２． 作者简介：马红超（１９７５－）．男，教授．Ｅ—ｍａｉｌ：ｍ－ｈ—ｃ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｒｎ．
万方数据
１９６
大 连工业 大 学学 报
稻壳，大连亿和粮食加工有限公司；氢氧化 钠、９８％硫酸、３６％＂－３８％盐酸，均为分析纯；亚甲 基蓝；蒸馏水。 １．３实验方法
稻壳经过除杂、水洗后经１０％Ｈ：ＳＯ。溶液 浸泡２ ｈ，水洗至中性于１００℃下干燥。干燥后的 稻壳置入马弗炉隔绝空气下碳化。将碳化稻壳与 一定浓度的Ｎａ（）Ｈ溶液加热回流一定时间，然后 过滤。滤液采用ＨＣＩ溶液调节体系的ｐＨ为 ８－－－，９，使体系中出现白色胶状沉淀，经过滤、水洗 和干燥，得到白炭黑产品。滤渣水洗至中性，干燥 即为活性炭初产品，将活性炭初产品高温活化制 得活性炭。 １．４产物性能
Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ
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ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ｏｎ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｓｉｌｉｃａ
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图３炭化时间对白炭黑产率与白度的影响
Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｎ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｗｈｉｔｅｎｅｓｓ ｏｆ ｓｉｌｉｃａ
Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｌｋａｌｉ ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｎ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｓｉｌｉｃａ
２．４活性炭初产品的活化 经碳化一碱溶工艺获得的活性炭初产品亚甲
基蓝吸附值较低，仅为６８ ｍＬ／ｇ左右。然而不同 用途活性炭的国标都要求亚甲基蓝吸附值不低于 ７０ ｍＬ／ｇ。显然，活性炭初产品还需进一步活化 以提高亚甲基蓝吸附值。将活性炭与活化剂氢氧 化钠湿拌烘干后在马弗炉中进行高温活化，结果 见图７。图７显示，高温活化使活性炭的亚甲基 蓝吸附值升高，达到２５０ ｍＬ／ｇ。其机理可能是： 活化剂充分溶入炭的内层结构，腐蚀炭的表面，增 大比表面积；同时活化剂本身发生分解，与炭表面 发生反应。通过提高温度进一步烧蚀无序炭，使 微孔进一步扩张，提高了活性炭吸附值。 ２．５ 自炭黑ＸＲＤ分析
（大连工业大学化工与材科学院，辽宁大连 ｉ１６０３４）
摘要：以农业副产物稻壳为原料。采用碳化一碱溶工艺制备了白炭黑和活性炭，考察了工艺条件对产品