[发明专利]稻壳灰联产制备纳米二氧化硅和活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备纳米二氧化硅的工艺方法，具体地说是一种以稻壳 灰为原料，应用乙酸乙酯溶胶-凝胶法联产制备纳米二氧化硅和活性炭的方 法。

背景技术

水稻在我国每年总产量约2亿吨，稻壳是稻谷加工过程中主要的副产品， 按重量计约占稻谷的18％～20％。我国每年产生的稻壳约4000万吨。这些稻壳 多被用于燃烧或发电，得到残留物稻壳灰约为稻壳的20％。现阶段对废弃稻壳 灰的开发利用研究极少，得到的稻壳灰多被当作废弃物处理，由于稻壳灰密 度小堆积体积大，含有大量的硅不易降解，导致稻壳灰的存放及处理成为难 题，造成了企业的负担和环境的污染。

稻壳灰中的主要成分都是SiO₂，在完全燃烧的稻壳灰中有95.5％SiO₂， 而在不完全燃烧的中也有将近60％的SiO₂。研究表明，稻壳通过生物矿化方式 富集的非晶态SiO₂以纳米颗粒的形态存在。另有研究表明由稻壳燃烧得到的 稻壳灰中的SiO₂是无定形态的。无定形态SiO₂具有较大的反应活性，易溶于 碱液制得各类硅酸盐类，并可以由硅酸盐进一步制得纳米尺度SiO₂。

纳米SiO₂具有的量子尺寸、量子隧道效应和它的特殊光、电特性、高磁 阻现象、非线性电阻现象以及高温下仍具有的高强、高韧、稳定性好等奇异 特性，使纳米SiO₂可广泛应用于电子封装材料、高分子复合材料、塑料、涂 料、橡胶、颜料、陶瓷、胶粘剂、玻璃钢、药物载体、化妆品及杀茵材料等 领域。

且稻壳灰中不含有砷、铅等有害健康重金属，经燃烧又排除农药等污染。 由稻壳灰可以制得高品质的硅酸盐，该硅酸盐是制造高品质纳米SiO₂的良好 原料。此外，对于不完全燃烧的稻壳灰中存在着近40％的碳，这些碳可以用以 制备活性炭。

近年来由于活性炭吸、脱附速度快，可重复利用等优点，使其在环保、 化学工业、食品加工、湿法冶金、药物精制、军事化学防护等各个领域得到 广泛应用。活性炭已成为炭材料领域的一大热点。活性炭的制备也日益受到 关注，早期制备活性炭的主要原料是木材、锯屑、果壳等林产品，但我国此 类资源十分有限，且不易集中、贮存，因此改变原材料结构，有效地利用废 弃物生产活性炭，是我国活性炭产业发展的必然趋势。利用稻壳灰制备SiO₂得到废滤渣制备活性炭，不仅更加充分有效的利用了稻壳灰，而且可以作为 木材等宝贵资源的替代品，节约资源。

稻壳是可再生资源，利用其燃烧制得的稻壳灰制备高附加值的纳米SiO₂和活性炭，比起原有工艺采用矿石制备SiO₂和用林产品作为原料活化制备活 性炭，更合理和持久的的利用了物质和资源，更能满足当前循环经济倡导的 与环境和谐的经济发展模式。

现有的一些制备工艺，多采用稻壳为原料，在控温条件下燃烧后制备各 制品，而稻壳由于具有高燃烧值多已被企业用来燃烧供热，其燃烧温度不可 控制。且稻壳的体积庞大，不易储存和运输。利用企业燃烧后的废弃的稻壳 灰制备SiO₂及活性炭，可以有效的利用稻壳灰，不仅可以解决稻壳灰污染问 题，完善稻壳的综合深度开发利用，还可以制得有广泛应用、高附加值的产 品，大大提高了稻谷生产的附加值。对促进农业增收，提高农民收入，具有 较大的社会意义和实践价值。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种稻壳灰联产制备纳米 二氧化硅和活性炭的方法。

本发明的技术方案是这样实现的：它包括以下步骤：

(1)、在稻壳灰中加入碱液进行反应，反应完后将反应产物过滤，得到滤液 和炭滤渣；

(2)、在滤液中加入碱液，调整硅酸盐模数至1.5～2.5；模数是硅酸盐溶液 中二氧化硅和碱金属氧化物的摩尔比。

(3)、再加入乙酸乙酯进行反应，静止成胶；

(4)、再滴加稀酸进行酸化，调节pH至4左右，离心分离，洗涤至用硝酸 银溶液检测上清液中不含氯离子，分离、干燥后得到纳米二氧化硅；

(5)、在炭滤渣中加入10％稀盐酸溶液震荡，抽滤，然后水洗至中性；每克 炭滤渣加10～15ml盐酸溶液；