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      農(nóng)業(yè)固體廢物綜合利用技術(shù)

      2019-10-21 23:07:05胡淞元王柏一
      大東方 2019年3期
      關(guān)鍵詞:固體廢物可再生能源綜合利用

      胡淞元 王柏一

      摘 要:我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國,但由于技術(shù)、資金等原因,大部分農(nóng)作物秸稈、稻殼等得不到有效的利用,被當(dāng)作農(nóng)業(yè)廢棄物廢棄,造成了嚴(yán)重的污染和資源浪費(fèi)。生物質(zhì)能源是目前世界上應(yīng)用最廣泛的可再生能源,稻殼是其中的一類,常見的稻殼應(yīng)用領(lǐng)域有稻殼發(fā)電技術(shù)、制備活性炭、建筑材料中的應(yīng)用、在橡膠制備中的應(yīng)用、在制備水玻璃和白炭黑中的應(yīng)用、在吸附劑領(lǐng)域中的應(yīng)用。開展生物質(zhì)資源化綜合利用,既開發(fā)了可再生資源,又保護(hù)了環(huán)境。

      關(guān)鍵詞:生物質(zhì);稻殼;固體廢物;可再生能源;綜合利用

      0 引言

      隨著大量使用煤炭、石油、天然氣等不可再生的資源,世界能源短缺現(xiàn)象加劇,可再生能源逐漸被人類認(rèn)識并得到廣泛應(yīng)用,其中生物質(zhì)能源的消費(fèi)總量僅次于前三種能源,它也是唯一可循環(huán)、可再生的碳源。我國生物質(zhì)固廢的主要特點為量大、分布廣,每年各類農(nóng)作物類廢棄物(如米糠、秸稈等)的理論回收資源量應(yīng)為8.20億噸,但受到回收技術(shù)不成熟、天氣多變等因素的影響,回收利用率非常低。農(nóng)業(yè)固體廢棄物隨意堆砌,使資源造成了浪費(fèi),既污染環(huán)境也帶來了一定安全隱患。農(nóng)業(yè)固體廢物資源化的綜合開發(fā)與利用,既消費(fèi)掉各類農(nóng)業(yè)廢棄物,節(jié)省擠占的大量土地,又保護(hù)了環(huán)境。對國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整,改善生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重大意義。

      1.生物質(zhì)的綜合利用技術(shù)

      現(xiàn)將生物質(zhì)的綜合利用歸納總結(jié),稻殼發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用、制備活性炭、建筑材料中的應(yīng)用、在橡膠制備中的應(yīng)用、在制備水玻璃和白炭黑中的應(yīng)用、在吸附劑領(lǐng)域中的應(yīng)用。

      1.1稻殼發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用

      稻殼的主要有機(jī)成分包括木質(zhì)素、纖維素、戊聚糖、灰分和其它有機(jī)物等。由于稻殼容易被燃燒,可燃成分達(dá)到一半以上,所以可以作為能源燃料,與傳統(tǒng)煤炭燃燒熱值進(jìn)行比較,結(jié)果表明,稻殼的發(fā)熱量可達(dá)12.5-14.6MJ/Kg,2t稻殼的熱能就相當(dāng)于1t標(biāo)準(zhǔn)煤[1]。通過測定其含硫量極低,稻殼燃燒時基本上無硫化物產(chǎn)生,都是以二氧化碳和水蒸氣的形式排放量到空氣中對環(huán)境的污染近似于零。稻殼發(fā)電技術(shù)的廣泛應(yīng)用,不但為企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益,而且又解決了環(huán)境污染問題。

      1.2制備活性炭的原料及應(yīng)用

      活性炭的主要特征是“疏松多孔”,由于具有的結(jié)構(gòu)特征,從而決定了活性炭巨大的比表面積和超強(qiáng)的吸附能力[2]。因此得到廣泛的應(yīng)用,其不僅應(yīng)用于食品和醫(yī)藥的脫色與除味、制作防毒面具,還可以應(yīng)用在工業(yè)污水處理等領(lǐng)域。

      1.3在建筑材料中的應(yīng)用

      稻殼灰是指稻殼發(fā)電中被遺留下來殘渣。稻殼灰,其主要成分是SiO2。約占稻殼總體的20%左右,其中含有60%~95% SiO2,其余為未燃燒的碳,另外還有1%~2% K2O金屬氧化物。稻殼灰中硅氧化物是以無定形的形式存在的。由于稻殼灰與傳統(tǒng)制備建筑材料骨料的化學(xué)組成、性能基本一致。因此選用稻殼灰作為添加劑與傳統(tǒng)骨料混合,提高相應(yīng)性能,應(yīng)用于制備稻殼灰混凝土、稻殼灰水泥,也可用于制備涂料、耐火磚等領(lǐng)域,使其性能得到一定改變和提高[3-5]。

      1.4在橡膠制備中的應(yīng)用

      稻殼灰中的主要成分是二氧化硅。二氧化硅是目前常用的重要工業(yè)填料,可改善高聚物的性能,具有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用,而且對改性膠料來說,添加稻殼灰之后的硫化性能無任何不良影響。將膠料改性過后,在將稻殼灰填充到EPDM中,膠料的門尼粘度減小,使加工更加便捷。經(jīng)過改性填充后的高聚物,明顯改善橡膠的一些性能被人們廣泛推廣及應(yīng)用[6]。

      1.5在制備水玻璃和白炭黑中的應(yīng)用

      對稻殼灰中的SiO2進(jìn)行生物提純之后,不在含有有害的重金屬物質(zhì),特別適用于牙膏、食品生產(chǎn)、生物制藥和化妝品等與人類生活息息相關(guān)的領(lǐng)域。國外早有人做稻殼制備白炭黑的相關(guān)研究工作。通常事先將稻殼焚燒后,將生成的稻殼灰與一定濃度的碳酸鈉水溶液混合煮沸反應(yīng)一段時間,經(jīng)過一系列物理加工方法,通過高溫將濾液濃縮后,得到水玻璃產(chǎn)品,再用強(qiáng)酸類溶劑與水玻璃進(jìn)行中和反應(yīng),并再次進(jìn)行洗滌、干燥等過程,最后得到納米級的白炭黑產(chǎn)品[7,8]。

      1.6在吸附劑領(lǐng)域中的應(yīng)用

      稻殼灰在電子顯微鏡下觀察,其顆粒結(jié)構(gòu)為整齊排列的蜂窩狀,這種蜂窩狀結(jié)構(gòu)的骨架主要由二氧化硅和少量鈉鹽鉀鹽組成,在骨架中間的蜂窩內(nèi)填充著無定型碳,具有很強(qiáng)的吸附能力,其吸附效果比單一結(jié)構(gòu)的硅酸鹽要強(qiáng)得多。因此具有吸附能力強(qiáng)的特征,可作為主要的吸附原材料?;钚蕴恐苽涞奈絼┲饕獙U水中的重金屬離子起到吸附去除作用,如Cr2+、Hg2+、Pb2+、Cd3+、Zn2+,也能對一些染料和有機(jī)物中的有害氣體進(jìn)行吸附。鑒于稻殼灰具有吸附性,原料來源廣泛,價格低廉,易于加工,而且還可以用來提高油品的質(zhì)量和產(chǎn)量,降低企業(yè)生產(chǎn)成本,增加企業(yè)的效益,逐漸被廣泛的應(yīng)用和推廣[9]。

      2 結(jié)語

      生物質(zhì)的綜合利用前景巨大,以上這些應(yīng)用可以單獨使用,也可以聯(lián)合使用,

      因此隨著環(huán)保意識的不斷增強(qiáng),生物質(zhì)的綜合開發(fā)利用會具有很好的發(fā)展前景和投資前景變得越來越廣。

      參考文獻(xiàn)

      [1]諶旭東.稻殼直接燃燒特性分析及試驗研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2009.

      [2]楊永紅,張冬梅.稻殼活性炭的制備及其對CO2的吸附分析[J].工業(yè)技術(shù)與職業(yè)教育,2018(04):12-14.

      [3]高漢忠,葉慧海,楊滿宏.稻殼水泥混凝土混凝土[J].混凝土,1996,(3):41-43.

      [4]蔡希高.稻殼、稻殼灰在建筑上的應(yīng)用[J].廣西科學(xué)院學(xué)報,1999,15(4):190-195.

      [5]王昌義,趙翠華,王家順.稻殼灰水泥和混凝土的研究[J].混凝土,1991,(2):27-34.

      [6]山下義裕,川端季雄,長岡宣雄.關(guān)于稻殼炭用作橡膠補(bǔ)強(qiáng)材料的研究[J].那洪東譯,世界橡膠工業(yè),2002,29(1):41,43-46.

      [7]徐星漢.利用稻殼灰制取水玻璃和活性炭[J].糧食與飼料工業(yè),1988,(3):44-45

      [8]衛(wèi)延安,朱永義,朱春山.提高稻殼灰制備活性炭、白炭黑質(zhì)量的方法研究[J].鄭州工程學(xué)院學(xué)報,2003,24(1):61-63

      [9] 張松梅,李立清.谷殼灰吸附水中汞的實驗探討[J].江蘇環(huán)境科技,1999,12(4):4-5.

      (作者單位:1.沈陽化工大學(xué);2.沈陽化工大學(xué))

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