[发明专利]利用工业烟气去除稻壳中金属离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及稻壳的回收利用技术领域，具体地指一种利用工业烟气去除稻壳中金属离子的方法。

背景技术

我国是世界上稻谷生产第一大国，2008年水稻种植面积大约达到4.3亿亩，总产量约1.89亿吨，能产生近4000万吨的稻壳，而全球每年的稻壳总量达到6800多万吨。稻壳由水、有机质(木质素、纤维素、半纤维素)、无定型二氧化硅，还有少量金属离子组成。稻壳在以前往往只磨成糠添加到饲料中，随着科学技术不断发展，稻壳利用不断有新的突破，随之诞生了许多新的产业模式，稻壳发电、稻壳气化制油、稻壳制备纳米产品等，其中非常重要的一个应用产业为利用稻壳制取纳米二氧化硅。

现有利用稻壳制备二氧化硅的方法为，先将稻壳用强酸(如盐酸、硫酸、硝酸等)煮沸，再用超纯水洗涤，然后将其锻烧，去除大部分杂质，再经过强酸浸洗和高纯水洗涤，进一步降低杂质含量，待干燥后，经生物质电厂在一定条件下燃烧发电或化学热分解后，生成产物为纳米二氧化硅。

上述方法中采用强酸煮和浸洗稻壳的作用在于去除稻壳中的金属离子。这是因为稻壳中的金属离子是以吸附方式存在稻壳里，在酸性条件下可以从稻壳里分离出来。但是，强酸酸性大，易对人体造成伤害、和产生污染环境，且利用其处理稻壳后得到的废水无法直接排放，需要大量的后续处理工序以去除强酸，才能达到排放要求，所以该方法欠缺经济性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术欠缺经济性的缺陷，提供一种高效、环保、经济性好的利用工业烟气去除稻壳中金属离子的方法。

为实现上述目的，本发明所设计的利用工业烟气去除稻壳中金属离子的方法，是在蓄水反应池底部设有用于排放工业烟气的气体分散装置，将稻壳装袋并抛入所述蓄水反应池内，将袋装稻壳压入水面下，然后由气体分散装置将工业烟气喷入池内，利用蓄水反应池内的水压，使工业烟气中的二氧化碳在水中溶解度增大，溶解度为100克水溶1克二氧化碳，生成的碳酸溶液和稻壳中的金属离子发生反应生成沉淀物，反应完毕后，清洗稻壳并用无盐水清洗挤压，脱去稻壳上吸附的金属离子。

优选地，所述蓄水反应池的深度为6～10m。蓄水反应池需具有适宜的深度，满足从池底喷出的工业烟气中的二氧化碳在水中溶解形成浓度适当的碳酸。

优选地，所述气体分散装置上开设有使水体横向或纵向涡旋搅动的喷气孔，且工业烟气从所述喷气孔中喷出。水体旋动时，可进一步增加二氧化碳气体在水中的分散程度，以增加碳酸的形成，利用气体喷射使水体涡旋搅动的实现方式可为将多个喷气孔环形排布，向外侧切向喷气等，为常用技术手段，此处不作赘述。

优选地，所述喷气孔高于池底1.5m以上。由于碳酸和稻壳在反应过程中会产生沉淀，为了避免沉淀堵塞喷气孔，将喷气孔设置在距离池底1.5m以上的位置。

优选地，所述喷气孔的孔径大小为0.005～0.012mm。气体从喷气孔喷出时，符合拉普拉斯公式，既球形液面附加压强与表面张力系数成正比，与球面半径成反比；当表面张力系数一定时，半径越小，附加压强越大。喷头孔径越小，喷出的气泡越小，当小的二氧化碳气泡从喷气嘴喷出后，气泡增大，而表面张力迅速减小，气泡破裂，从而增大二氧化碳与水接触面积，提高水中碳酸形成速度。

优选地，所述气体分散装置上设置有多个微孔曝气头，且工业烟气从所述微孔曝气头中喷出。微孔曝气头同样是增加二氧化碳在水中溶解度的一种方式，可直接由市售购得。

本发明所设计的另一种利用工业烟气去除稻壳中金属离子的方法，是在反应罐下部设置有带微孔曝气头的气体分布器，气体分布器下方的反应罐的罐壁上设有循环液出口，在反应罐顶部设置有气体出口、底部设置有沉淀物出口，在反应罐的上部设置有液体分布器；使用所述反应罐时，先在反应罐内装填稻壳和水，并保持气体出口为关闭状态，工业烟气从气体分布器上的微孔曝气头中喷出，利用反应罐内的工业烟气本身的压力，使工业烟气中的二氧化碳在水中的溶解度增大，溶解度为100克水溶4克二氧化碳，生成的碳酸溶液和稻壳中的金属离子发生反应生成沉淀物，反应完毕后，清洗稻壳并用无盐水清洗挤压，脱去稻壳上吸附的金属离子。