1. 研究目的与意义
研究目的：本课题研究是基于稻壳生物质气化多联产技术基础上，对稻壳气化的固体产物稻壳炭的利用进行分析，气化发电后的稻壳炭主要组成为非晶态二氧化硅和炭，二者占稻壳炭组成的95%以上。若能有效利用稻壳炭中的硅作为合成介孔材料的硅源，则既可以解决硅基介孔材料的合成原料问题， 又可以解决稻壳发电废弃污染的问题，同时去除硅之后的稻壳炭也是高性能活性炭的基础原料。
研究意义：稻壳作为一种廉价且数量众多的生物质资源，符合活性炭的生产要求但是稻壳具有高灰分含量，灰分中主要是二氧化硅，因此通常采用碱制备稻壳活性炭采用碱活化法制备稻壳活性炭，既可以使稻壳中的二氧化硅与碱反应溶出降低灰分含量，又可以制得性能较好的活性炭，更大程度上实现对稻壳资源的高值化利用。
2. 国内外研究现状分析
国内外研究进展：目前，国内利用稻壳炭制白炭黑（二氧化硅）和纳米白炭黑的研究甚多，其工艺可分为干法和湿法两种。干法工艺步骤简单、节约原料，能源消耗及生产成本较低，产品质量也可达到较高水平。而利用湿法提取二氧化硅的主要优点是杂质少，产品纯度高，可以满足精细行业的需求。最为有效的提取方法是碱提酸沉淀法，常用的提取试剂为氢氧化钠和氢氧化钾。虽然强碱可以更好地提取二氧化硅，但是强碱的价格较高，并且对设备的腐蚀性严重，不利于环保。顾洁等气化稻壳炭为原料，采用化学性质较温和的 lewis 碱k2co3作为二氧化硅的提取剂，研究了提取工艺和陈化工艺对二氧化硅得率的影响，发现将洗涤液分类进行工艺制备，所得产品质量均达到原工艺水平，故可实现洗涤液的循环回收使用，节约生产成本。对二氧化硅的表征发现，二氧化硅表面布满了粒径大小一致的小颗粒，呈非紧密态分布，造成了凹凸不平整的沟壑状，增加了表面摩擦力，使其能够成为多种产品的耐磨添加剂。此外，其有微米级别的孔隙结构，酸处理能提高产品的纯度，为无定形二氧化硅。
活性炭的制备方法一般可以分为物理活化法和化学活化法。物理活化法主要有水蒸气法、烟道气活化法;化学法主要有磷酸活化法、氯化锌活化法和碱活化法。其中，化学活化法制备的活性炭中孔发达、孔容积较大，普遍用于液相吸附。高比表面积活性炭的制备，几乎都是通过碱活化法制得，然而碱法制备活性炭不仅需要很高的活化温度，且强碱的腐蚀性极强。如果能够通过其他活化方式，同时借助一些助活化剂提升活性炭比表面积，将有利于生产高性能的活性炭。李大伟等采用co2活化-碱液煮沸的方法从稻壳炭中制得了高介孔率的活性炭，介孔率可达79%。
alvarez j.等研究了利用稻壳炭联产活性炭和无定型二氧化硅的可行性，即用hcl溶液对稻壳炭进行处理，去除其中的杂质元素，然后将所得样品在na2co3溶液中进巧沸煮，最后滤液采用碳酸盐法处理得到无定型二氧化硅，而固体样品经物理活化后得到活性炭，该方法的二氧化硅回收率可达88%。而采用co2和水蒸气所得活性炭比表面积分别为1514m2/g和1365m2/g,但采用co2活化得到的活性炭微孔率更高。li d.w.等以稻壳炭为原料、聚乙二醇为模板剂，采用化学沉淀法制得了表面积在709-1018m2/g的多孔二氧化硅，并将所得二氧化硅用于cu(ii)的吸附，表现出了较高的cu(ii)脱除效率。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
1、对稻壳炭进行生物质工业分析、元素分析及扫描电镜分析等基本特性的分析，并以此为依据，判断后续工艺的可行性；
2、根据稻壳炭的基本性质分析结果，以其为原材料，制备活性炭和提取二氧化硅。运用控制变量法，探究变量对实验结果的影响，综合得出较佳的工艺条件；
4. 研究创新点
特色与创新：
1、以农产品剩余物稻壳所得的稻壳炭为原料，制备活性炭与二氧化硅，提高了资源的综合利用率；
2、利用煮溶工艺能够联产活性炭与二氧化硅，简化了工艺流程。
