本發(fā)明涉及一種稻殼制備生物質(zhì)納米二氧化硅的方法。
背景技術(shù)：
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二氧化硅富含在許多自然界資源中，但在自然界資源的無(wú)機(jī)物中所發(fā)現(xiàn)的二氧化硅是典型的晶體形態(tài)，且含有無(wú)機(jī)雜質(zhì)，這種二氧化硅作用不大，而生物質(zhì)納米二氧化硅是無(wú)定形的結(jié)構(gòu)，這種形式的二氧化硅作用巨大。生物質(zhì)納米二氧化硅因具有豐富的可連通的孔道體系，是二十一世紀(jì)的科研熱點(diǎn)，它是一種無(wú)毒無(wú)味無(wú)污染的無(wú)機(jī)非金屬材料，通常為無(wú)定形白色粉末，粒徑為20到200納米之間，具有量子尺寸，具有高磁阻現(xiàn)象，非線性電阻現(xiàn)象，以及高溫下仍具有高強(qiáng)度，高韌性，高穩(wěn)定性等奇異特性。使生物質(zhì)納米二氧化硅廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。目前，國(guó)內(nèi)外在生產(chǎn)這種二氧化硅時(shí)的主要原料是化工產(chǎn)品，如硅酸鈉，酸類(lèi)，二氧化碳，四氯化硅或四氟化硅等，且生產(chǎn)工藝大都采用沉淀法或是氣相法，成本較高，制備過(guò)程比較復(fù)雜，同時(shí)制備出的二氧化硅品質(zhì)不高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明提供了一種稻殼制備生物質(zhì)納米二氧化硅的方法，采用稻殼制備生物質(zhì)納米二氧化硅，稻殼作為一種谷物加工的主要副產(chǎn)品，占稻谷籽粒重量的18％到22％，同時(shí)又是一種量大，面廣，價(jià)廉的可再生資源，不需要使用化工原料進(jìn)行生產(chǎn)，大大降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝；采用本方法制備出的生物質(zhì)納米二氧化硅含量高達(dá)99％，顆粒均勻，分散性好，平均徑粒為80納米左右，品質(zhì)較高，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
一種稻殼制備生物質(zhì)納米二氧化硅的方法，其步驟為：
(1)將稻殼用篩網(wǎng)進(jìn)行篩選，去除稻殼中固體雜質(zhì)；
(2)將篩選后的稻殼浸入質(zhì)量濃度為10％-12％的鹽酸溶液中，稻殼與鹽酸溶液體積比為1：1，浸泡3-4小時(shí)，除去稻殼中金屬物質(zhì)和表面污物；
(3)將步驟(2)中得到的稻殼進(jìn)行過(guò)濾，濾液存留，過(guò)濾出的稻殼用去離子水?dāng)嚢杞?-3小時(shí)，采用去離子水反復(fù)沖洗，使稻殼pH值達(dá)到中性；
(4)將步驟(3)制得的稻殼放入干燥箱內(nèi)，保持在50-70℃下通風(fēng)干燥3-4小時(shí)；
(5)將步驟(4)制得的稻殼緩慢送入熱解爐內(nèi)，在350℃-400℃的高溫下，稻殼在熱解筒內(nèi)發(fā)生干燥熱解反應(yīng)，稻殼內(nèi)的有機(jī)物在缺氧狀態(tài)下，熱解產(chǎn)生氣體，所述氣體為：H2、CO2、CO、CH4和碳?xì)浠衔?，稻殼?nèi)的無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為稻殼的炭化物；
(6)向熱解爐內(nèi)通入氣化劑，將步驟(5)制得的炭化物和氣體與氣化劑進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)包括C+H2O＝CO+H2，CO+H2O＝CO2+H2，2C+O2＝2CO，CO+2H2＝CH4，通過(guò)調(diào)整一次風(fēng)與二次風(fēng)的配比保持爐內(nèi)溫度在350℃-400℃，保持1小時(shí)；
(7)向熱解爐內(nèi)通入二次氣化劑，與步驟(6)所得的氣體進(jìn)行重整反應(yīng)，所述重整反應(yīng)包括：CH4+CO2＝2H2+2CO，H2O+CH4＝3H2+CO，通過(guò)調(diào)整一次風(fēng)二次風(fēng)配比保持爐內(nèi)溫度在350℃-400℃，得到原生燃?xì)?，原生燃?xì)鈴臓t體上部的出氣口排出；
(8)經(jīng)過(guò)步驟(7)后的稻殼的炭化物經(jīng)爐尾端下部的排炭口排出，進(jìn)入焙燒室，使炭化物充分燃燒，溫度控制在450℃-520℃，保持1-1.5小時(shí)；
(9)步驟(8)中的炭化物燃燒完全后通過(guò)焙燒室的排出口進(jìn)入保溫室，溫度控制在600℃-680℃，保溫1.5-2小時(shí)，制得生物質(zhì)納米二氧化硅。
步驟(6)中的氣化劑和步驟(7)中的二次氣化劑均為相對(duì)濕度65-80％的空氣。
步驟(7)制得的原生燃?xì)鈴某鰵饪谂懦?，用于燃?xì)獍l(fā)電，所發(fā)電能用于步驟(8)的焙燒室和步驟(9)的保溫室供電。
本發(fā)明采用上述方法，采用稻殼制備生物質(zhì)納米二氧化硅，稻殼作為一種谷物加工的主要副產(chǎn)品，占稻谷籽粒重量的18％到22％，同時(shí)又是一種量大，面廣，價(jià)廉的可再生資源，不需要使用化工原料進(jìn)行生產(chǎn)，大大降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝；采用本方法制備出的生物質(zhì)納米二氧化硅含量高達(dá)99％，顆粒均勻，分散性好，平均徑粒為80納米左右，品質(zhì)較高。
附圖說(shuō)明：
圖1為本發(fā)明的熱解爐、焙燒室和保溫室的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1、熱解筒，2、出氣口，3、排炭口，4、焙燒室，5、保溫室，6、一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口，7、二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口。
具體實(shí)施方式：
為能清楚說(shuō)明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過(guò)具體實(shí)施方式，并結(jié)合其附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。
實(shí)施例1：
一種稻殼制備生物質(zhì)納米二氧化硅的方法，其步驟為：
(1)將稻殼用篩網(wǎng)進(jìn)行篩選，去除稻殼中固體雜質(zhì)；
(2)將篩選后的稻殼浸入質(zhì)量濃度為10％的鹽酸溶液中，稻殼與鹽酸溶液體積比為1：1，浸泡3小時(shí)，除去稻殼中金屬物質(zhì)和表面污物；
(3)將步驟(2)中得到的稻殼進(jìn)行過(guò)濾，采用1.5mm*1.5mm的鋼絲過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，濾液存留，過(guò)濾出的稻殼用去離子水?dāng)嚢杞?小時(shí)，采用去離子水反復(fù)沖洗，使稻殼pH值達(dá)到中性；
(4)將步驟(3)制得的稻殼放入干燥箱內(nèi)，保持在50℃下通風(fēng)干燥3小時(shí)；
(5)將步驟(4)制得的稻殼緩慢送入熱解爐內(nèi)，在350℃的高溫下，稻殼在熱解爐的熱解筒1內(nèi)發(fā)生干燥熱解反應(yīng)，所述熱解爐包括熱解筒1，在熱解筒的一端設(shè)有進(jìn)料口，另一端設(shè)有排炭口3，在熱解筒1上設(shè)有一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口6和二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口7，以及可燃?xì)怏w的出氣口，稻殼內(nèi)的有機(jī)物在缺氧狀態(tài)下，熱解產(chǎn)生氣體，所述氣體為：H2、CO2、CO、CH4和碳?xì)浠衔铮練?nèi)的無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為稻殼的炭化物；
(6)向熱解爐內(nèi)通入氣化劑，將步驟(5)制得的炭化物和氣體與氣化劑進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)包括C+H2O＝CO+H2，CO+H2O＝CO2+H2，2C+O2＝2CO，CO+2H2＝CH4，根據(jù)稻殼的進(jìn)料速度，通過(guò)調(diào)整一次風(fēng)二次風(fēng)配比，保持爐內(nèi)溫度在350℃，保持1小時(shí)；
(7)向熱解爐內(nèi)通入二次氣化劑，與步驟(6)所得的氣體進(jìn)行重整反應(yīng)，所述重整反應(yīng)包括：CH4+CO2＝2H2+2CO，H2O+CH4＝3H2+CO，通過(guò)調(diào)整一次風(fēng)二次風(fēng)配比保持爐內(nèi)溫度在350℃，得到原生燃?xì)猓細(xì)鈴臓t體上部的出氣口排出，所述原生氣體的焦油含量每立方米小于20毫克；
(8)經(jīng)過(guò)步驟(7)后的稻殼的炭化物經(jīng)爐尾端下部的排炭口3排出，進(jìn)入焙燒室4，使炭化物充分燃燒，溫度控制在450℃，保持1小時(shí)；
(9)步驟(8)中的炭化物燃燒完全后通過(guò)焙燒室4的排出口進(jìn)入保溫室5，溫度控制在600℃，保溫1.5小時(shí)，制得生物質(zhì)納米二氧化硅。
步驟(6)中的氣化劑和步驟(7)中的二次氣化劑均為相對(duì)濕度65％的空氣。
步驟(7)制得的原生燃?xì)鈴某鰵饪谂懦?，用于燃?xì)獍l(fā)電，所發(fā)電能用于步驟(8)的焙燒室4和步驟(9)的保溫室5供電。
實(shí)施例2：
一種稻殼制備生物質(zhì)納米二氧化硅的方法，其步驟為：
(1)將稻殼用篩網(wǎng)進(jìn)行篩選，去除稻殼中固體雜質(zhì)；
(2)將篩選后的稻殼浸入質(zhì)量濃度為12％的鹽酸溶液中，稻殼與鹽酸溶液體積比為1：1，浸泡4小時(shí)，除去稻殼中金屬物質(zhì)和表面污物；
(3)將步驟(2)中得到的稻殼進(jìn)行過(guò)濾，采用1.5mm*1.5mm的鋼絲過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，濾液存留，過(guò)濾出的稻殼用去離子水?dāng)嚢杞?小時(shí)，采用去離子水反復(fù)沖洗，使稻殼pH值達(dá)到中性；
(4)將步驟(3)制得的稻殼放入干燥箱內(nèi)，保持在70℃下通風(fēng)干燥4小時(shí)；
(5)將步驟(4)制得的稻殼緩慢送入熱解爐內(nèi)，在400℃的高溫下，稻殼在熱解筒1內(nèi)發(fā)生干燥熱解反應(yīng)，所述熱解爐包括熱解筒1，在熱解筒1的一端設(shè)有進(jìn)料口，另一端設(shè)有排炭口3，在熱解筒上設(shè)有一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口6和二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口7，以及可燃?xì)怏w出氣口2，稻殼內(nèi)的有機(jī)物在缺氧狀態(tài)下，熱解產(chǎn)生氣體，所述氣體為：H2、CO2、CO、CH4和碳?xì)浠衔?，稻殼?nèi)的無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為稻殼的炭化物；
(6)向熱解爐內(nèi)通入氣化劑，將步驟(5)制得的炭化物和氣體與氣化劑進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)包括C+H2O＝CO+H2，CO+H2O＝CO2+H2，2C+O2＝2CO，CO+2H2＝CH4，根據(jù)稻殼的進(jìn)料速度，通過(guò)調(diào)整一次風(fēng)與二次風(fēng)的配比保持爐內(nèi)溫度在400℃，保持1小時(shí)；
(7)向熱解爐內(nèi)通入二次氣化劑，與步驟(6)所得的氣體進(jìn)行重整反應(yīng)，所述重整反應(yīng)包括：CH4+CO2＝2H2+2CO，H2O+CH4＝3H2+CO，通過(guò)調(diào)整一次風(fēng)二次風(fēng)配比保持爐內(nèi)溫度在400℃，得到原生燃?xì)?，原生燃?xì)鈴臓t體上部的出氣口2排出；
(8)經(jīng)過(guò)步驟(7)后的稻殼的炭化物經(jīng)爐尾端下部的排炭口3排出，進(jìn)入焙燒室4，使炭化物充分燃燒，溫度控制在520℃，保持1.5小時(shí)；
(9)步驟(8)中的炭化物燃燒完全后通過(guò)焙燒室3的排出口進(jìn)入保溫室5，溫度控制在680℃，保溫2小時(shí)，制得生物質(zhì)納米二氧化硅。
步驟(6)中的氣化劑和步驟(7)中的二次氣化劑均為相對(duì)濕度65-80％的空氣。
步驟(7)制得的原生燃?xì)鈴某鰵饪谂懦?，用于燃?xì)獍l(fā)電，所發(fā)電能用于步驟(8)的焙燒室4和步驟(9)的保溫室5供電。
實(shí)施例3：
一種稻殼制備生物質(zhì)納米二氧化硅的方法，其步驟為：
(1)將稻殼用篩網(wǎng)進(jìn)行篩選，去除稻殼中固體雜質(zhì)；
(2)將篩選后的稻殼浸入質(zhì)量濃度為11％的鹽酸溶液中，稻殼與鹽酸溶液體積比為1：1，浸泡3.5小時(shí)，除去稻殼中金屬物質(zhì)和表面污物；
(3)將步驟(2)中得到的稻殼進(jìn)行過(guò)濾，采用1.5mm*1.5mm的鋼絲過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，濾液存留，過(guò)濾出的稻殼用去離子水?dāng)嚢杞?.5小時(shí)，采用去離子水反復(fù)沖洗，使稻殼pH值達(dá)到中性；
(4)將步驟(3)制得的稻殼放入干燥箱內(nèi)，保持在60℃下通風(fēng)干燥3.5小時(shí)；
(5)將步驟(4)制得的稻殼緩慢送入熱解爐內(nèi)，在360℃的高溫下，稻殼在熱解筒1內(nèi)發(fā)生干燥熱解反應(yīng)，所述熱解爐包括熱解筒1，在熱解筒1的一端設(shè)有進(jìn)料口，另一端設(shè)有排炭口3，在熱解筒1上設(shè)有一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口6和二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口7，以及可燃?xì)怏w的出氣口2，稻殼內(nèi)的有機(jī)物在缺氧狀態(tài)下，熱解產(chǎn)生氣體，所述氣體為：H2、CO2、CO、CH4和碳?xì)浠衔铮練?nèi)的無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為稻殼的炭化物；
(6)向熱解爐內(nèi)通入氣化劑，將步驟(5)制得的炭化物和氣體與氣化劑進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)包括C+H2O＝CO+H2，CO+H2O＝CO2+H2，2C+O2＝2CO，CO+2H2＝CH4，根據(jù)稻殼的進(jìn)料速度，通過(guò)調(diào)整一次風(fēng)與二次風(fēng)的配比保持爐內(nèi)溫度在360℃，保持1小時(shí)；
(7)向熱解爐內(nèi)通入二次氣化劑，與步驟(6)所得的氣體進(jìn)行重整反應(yīng)，所述重整反應(yīng)包括：CH4+CO2＝2H2+2CO，H2O+CH4＝3H2+CO，通過(guò)調(diào)整一次風(fēng)二次風(fēng)配比保持爐內(nèi)溫度在360℃，得到原生燃?xì)猓細(xì)鈴臓t體上部的出氣口2排出；
(8)經(jīng)過(guò)步驟(7)后的稻殼的炭化物經(jīng)爐尾端下部的排炭口3排出，進(jìn)入焙燒室4，使炭化物充分燃燒，溫度控制在480℃，保持1.2小時(shí)；
(9)步驟(8)中的炭化物燃燒完全后通過(guò)焙燒室4的排出口進(jìn)入保溫室5，溫度控制在670℃，保溫1.6小時(shí)，制得生物質(zhì)納米二氧化硅。
步驟(6)中的氣化劑和步驟(7)中的二次氣化劑均為相對(duì)濕度70％的空氣。
步驟(7)制得的原生燃?xì)鈴某鰵饪谂懦螅糜谌細(xì)獍l(fā)電，所發(fā)電能用于步驟(8)的焙燒室和步驟(9)的保溫室供電。
實(shí)施例4：
一種稻殼制備生物質(zhì)納米二氧化硅的方法，其步驟為：
(1)將稻殼用篩網(wǎng)進(jìn)行篩選，去除稻殼中固體雜質(zhì)；
(2)將篩選后的稻殼浸入質(zhì)量濃度為11％的鹽酸溶液中，稻殼與鹽酸溶液體積比為1：1，浸泡3.2小時(shí)，除去稻殼中金屬物質(zhì)和表面污物；
(3)將步驟(2)中得到的稻殼進(jìn)行過(guò)濾，采用1.5mm*1.5mm的鋼絲過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，濾液存留，過(guò)濾出的稻殼用去離子水?dāng)嚢杞?.4小時(shí)，采用去離子水反復(fù)沖洗，使稻殼pH值達(dá)到中性；
(4)將步驟(3)制得的稻殼放入干燥箱內(nèi)，保持在55℃下通風(fēng)干燥3.6小時(shí)；
(5)將步驟(4)制得的稻殼緩慢送入熱解爐內(nèi)，在370℃的高溫下，稻殼在熱解筒1內(nèi)發(fā)生干燥熱解反應(yīng)，所述熱解爐包括熱解筒1，在熱解筒1的一端設(shè)有進(jìn)料口，另一端設(shè)有排炭口3，在熱解筒1上設(shè)有一次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口6和二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口7，以及可燃?xì)怏w的出氣口2，稻殼內(nèi)的有機(jī)物在缺氧狀態(tài)下，熱解產(chǎn)生氣體，所述氣體為：H2、CO2、CO、CH4和碳?xì)浠衔?，稻殼?nèi)的無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為稻殼的炭化物；
(6)向熱解爐內(nèi)通入氣化劑，將步驟(5)制得的炭化物和氣體與氣化劑進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)包括C+H2O＝CO+H2，CO+H2O＝CO2+H2，2C+O2＝2CO，CO+2H2＝CH4，根據(jù)稻殼的進(jìn)料速度，通過(guò)調(diào)整一次風(fēng)與二次風(fēng)的配比保持爐內(nèi)溫度在380℃，保持1小時(shí)；
(7)向熱解爐內(nèi)通入二次氣化劑，與步驟(6)所得的氣體進(jìn)行重整反應(yīng)，所述重整反應(yīng)包括：CH4+CO2＝2H2+2CO，H2O+CH4＝3H2+CO，通過(guò)調(diào)整一次風(fēng)二次風(fēng)配比保持爐內(nèi)溫度在380℃，得到原生燃?xì)猓細(xì)鈴臓t體上部的出氣口2排出；
(8)經(jīng)過(guò)步驟(7)后的稻殼的炭化物經(jīng)爐尾端下部的排炭口3排出，進(jìn)入焙燒室4，使炭化物充分燃燒，溫度控制在490℃，保持1.4小時(shí)；
(9)步驟(8)中的炭化物燃燒完全后通過(guò)焙燒室4的排出口進(jìn)入保溫室5，溫度控制在660℃，保溫1.8小時(shí)，制得生物質(zhì)納米二氧化硅。
步驟(6)中的氣化劑和步驟(7)中的二次氣化劑均為相對(duì)濕度67％的空氣。
步驟(7)制得的原生燃?xì)鈴某鰵饪谂懦?，用于燃?xì)獍l(fā)電，所發(fā)電能用于步驟(8)的焙燒室4和步驟(9)的保溫室5供電。
實(shí)驗(yàn)：
通過(guò)電子顯微鏡及物質(zhì)分析儀進(jìn)行檢測(cè)，采用本方法制備出的生物質(zhì)納米二氧化硅含量高達(dá)99％，顆粒均勻，分散性好，平均徑粒為80納米左右，品質(zhì)較高。
上述具體實(shí)施方式不能作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式所做出的任何替代改進(jìn)或變換均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
本發(fā)明未詳述之處，均為本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。