水稻秸稈生物炭制備硅酸鈉及白炭黑工藝研究

王宏燕，邢 宇，段慶龍，楊程澤，馬文博，趙 偉

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150030）

我國是世界最大水稻種植國。2018年我國主要農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量為8.28億t，其中水稻秸稈產(chǎn)量約2.12億t，占全國秸稈總產(chǎn)量25.6%[1]。水稻秸稈潛在價(jià)值較高，但目前未得到有效利用。少部分水稻秸稈用作厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣或青貯飼料[2-3]，大部分水稻秸稈被當(dāng)作廢棄物在田間進(jìn)行焚燒處理。因此，將數(shù)量龐大的水稻秸稈資源化利用并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。Andreola等利用低濃度氫氧化鈉溶液處理稻殼生物炭制備硅酸鈉溶液并優(yōu)化反應(yīng)條件，以期達(dá)到與工業(yè)硅酸鈉相同的性能并作為綠色材料廣泛應(yīng)用[4]。Bansal等利用生物降解法將稻殼用于制備白炭黑，解決環(huán)境污染問題同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)利用[5]。Mirmohamadsadeghi等利用干式厭氧發(fā)酵方法將稻稈中有機(jī)部分轉(zhuǎn)化為沼氣，同時(shí)制備生產(chǎn)高純納米級SiO2[6]。Motlagh等利用碳酸鉀及氫氧化鉀浸提水稻秸稈生物炭中SiO2，制備SiO2純度達(dá)90%以上，發(fā)現(xiàn)碳酸鉀具有較好浸提效果，同時(shí)利用水稻秸稈生物炭殘?jiān)苽浠钚蕴縖7]。稻殼和水稻秸稈生物炭中均含有豐富硅元素，稻殼生物炭中無定形SiO2含量達(dá)80%以上，是制備硅酸鈉和白炭黑理想原料[8]。目前國內(nèi)外學(xué)者利用稻殼生物炭制備白炭黑的工藝相對較多，對水稻秸稈生物炭制備白炭黑并系統(tǒng)研究各影響因子間相互關(guān)系的報(bào)道十分少見。

本研究通過堿溶酸沉方法，探究反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、堿液濃度、液料比等因素對水稻秸稈生物炭制備硅酸鈉溶液的影響；……