[发明专利]生物质灰资源化利用方法

说明书

本发明公开了一种生物质灰资源化利用方法，包括以下步骤：1)将生物质灰进行预处理，得初级生物质灰；2)初级生物质灰用酸液进行浸泡，得一次生物质灰；3)一次生物质灰用碱液进行溶煮，得水玻璃；4)向一部分水玻璃中充入二氧化碳气体，中和至溶液pH值为9～11，再按絮凝剂与溶液1∶40～100的质量比例加入絮凝剂充分进行絮凝沉淀，过滤及干燥后得固体样品；5)将固体样品进行焙烧，得纳米二氧化硅；6)将剩余水玻璃与纳米二氧化硅作为硅源，与铝源、去离子水及晶种一起合成多孔级ZSM‑5分子筛。本发明获得了高质量的多级孔ZSM‑5分子筛，提高了废渣处理效率，做到零排放、零污染、实现了生物质原料的高效利用。

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化利用技术，具体地指一种生物质灰资源化利用方法。

背景技术

生物质是一种绿色可再生资源，其高效清洁利用一直以来是人们研究的热点。根据我国生物质能源发展规划，每年可作为生物质能源的资源总量约为4.6亿吨标准煤，然而已利用量仅为2200万吨标准煤，大量生物质被当作废物丢弃或作为初级燃料，既浪费资源又污染环境。目前，生物质能主要用于供热、发电以及合成化学工业，生物质快速热解发电和制备合成气技术可将丰富的生物质资源转化为巨量的电能和生物制化学品。但是，生物质经发电或气化利用后仍会产生大量灰渣，如何处理这些废弃物一直是工厂管理的一大难题。植物性生物质热化后的产物主要由硅、炭及少量金属氧化物组成，含有大量的SiO₂，其中的无定形态SiO₂是一种有价值的矿物，具有高活性、超细尺寸和超大比表面积，从而使生物质灰有较高的活性和宽广的应用范围。围绕生物质灰利用研究主要有生物质灰中硅的利用、填充剂、吸附剂研究等，应用途径主要有制作容器、型材、热解化工产品及水泥等建材。

分子筛由于其多孔性而被广泛应用，主要应用途径如下：1)吸附材料，用于工业与环境上的分离、净化和干燥领域；2)离子交换材料，用于洗涤剂工业、矿厂、放射性废料及废水的处理等；3)催化材料，用于石油化工、煤化工及精细化工等的催化剂。其中，多级孔ZSM-5分子筛因为其发达的复合结构孔道使其具有良好的扩散性能、高寿命和抗结焦等优异的特性，在催化领域有着广阔的应用前景，是催化裂化、异构化、烷基化、芳构化反应的常用催化剂。其中，小晶粒分子筛催化剂具有较大比表面积、较短的连通孔道及较易接近的活性位点，逐渐成为目前研究的热点；但是，小晶粒分子筛存在晶化母液与分子筛粉体分离难的问题，开发自组装小晶粒聚集形貌的分子筛是本领域技术人员努力的方向之一。无机硅材料是制备多级孔ZSM-5分子筛的良好原料，生物质灰可作为分子筛的廉价硅源，综合利用生物质灰，制备高附加值分子筛产品，循环回收废弃物，符合日益严厉的环保要求，也具有一定的经济价值。

人们陆续对生物质灰综合利用及制备分子筛展开了研究。传统生物质电厂灰的精制工艺主要采用提取法、焙烧法、酸化法及碱熔法等，并取得了很多研究成果。但是，目前对生物质电厂灰的资源化利用主要存在以下问题：1)集中于生物质灰(特别是稻壳灰)提取硅及碳素，产物达到了较高的纯度及优良的物化性能，但未能充分利用生物质灰，而且忽视了添加剂对环境的污染；2)对稻壳燃烧废气和废渣进行综合利用，使用碳酸钠和废气中的二氧化碳分别作为酸碱介质制备二氧化硅，同时副产活性炭，工艺过程经济而且环保，但不能做到充分提取废渣中的硅；3)也有部分报道利用生物质灰制取分子筛，但获得的分子筛质量不高。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种生物质灰资源化利用方法，该方法可实现生物质灰的高效利用，并获得性能优良的ZSM-5分子筛。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种生物质灰资源化利用方法，该方法包括以下步骤：

1)将生物质灰进行预处理，以除去浮渣及水溶性杂质，得到初级生物质灰；

2)将步骤1)所得初级生物质灰用酸液进行浸泡，过滤分离干燥后得一次生物质灰，并副产废酸液；

3)将步骤2)所得一次生物质灰用碱液进行溶煮，过滤分离得水玻璃，并副产残渣；