一种提升生物质白炭黑性能的稻壳灰制造技术

本发明专利技术涉及一种提升生物质白炭黑性能的稻壳灰，属于化工材料技术领域。所述稻壳灰中2mm筛上物的重量百分比含量为不高于2.3重量％，例如不高于2重量％，如0.5‑2重量％，例如0.5‑1重量％。本发明专利技术意外发现，稻壳灰中2mm筛上物含量对于白炭黑的应用性能可起到积极作用，更进一步提升含白炭黑橡胶的应用性能。

A rice husk ash to enhance the performance of biomass silica

The invention relates to a rice husk ash which improves the performance of biomass silica and belongs to the technical field of chemical materials. The weight percentage content of the 2mm sieve top in the rice husk ash is no more than 2.3 weight, for example, no more than 2 weight, such as 0.5_2 weight, such as 0.5_1 weight. The invention unexpectedly discovers that the content of 2mm sieve top in rice husk ash can play an active role in the application performance of silica, and further improves the application performance of rubber containing silica.

【技术实现步骤摘要】
一种提升生物质白炭黑性能的稻壳灰
本专利技术涉及一种提升生物质白炭黑性能的稻壳灰，属于化工材料

技术介绍
白炭黑为无定形水合二氧化硅，其研究起源于德国，最初以硅砂为原料，采用沉淀法制备。由于白炭黑具有比表面积大、多孔、耐高温、电绝缘性强、良好的补强作用以及不燃烧等特性，当将其用于替代炭黑补强橡胶制品时，能得到与炭黑同样的补强效果。又因其外观为白色，因此被成为“白炭黑”。由于白炭黑具有强补性、分散性等多种性能，是一种非常重要的化工产品，现已广泛应用于乳胶、橡胶、塑料、涂料、化妆品、医药、农药及食品等诸多领域。现有技术中白炭黑的制备方法包括热处理法(如气相法)和沉淀法(又称液相法)。其中，沉淀法是目前应用范围较广的方法，分别有报道以非金属矿、工业副产物、农业副产物(如稻壳灰)等为原料制备白炭黑。对沉淀法的研究中，根据酸化剂种类的不同，可以分为强酸沉淀法、CO2沉淀法、有机酸沉淀法和碱性活化剂沉淀法。相比热处理法，沉淀法具有设备简单、成本低等优点，并且可通过加入不同的表面活性剂获得具有不同性能，满足不同需求的白炭黑产品。然而，现有技术中的沉淀法工艺通常还存在诸如工艺复杂、产品纯度低、制备周期长等不足。为解决这些问题，人们已进行多种尝试。例如，中国专利申请201410020643.2尝试通过螯合剂水溶液的洗涤操作去除稻壳灰原料和中间产物中的金属杂质，以提升稻壳灰中二氧化硅的溶出率，从而改善白炭黑白度和纯度。在农业副产物(如稻壳灰)等为原料制备白炭黑过程中，由于农业副产物中有机杂质远高于矿砂，往往导致产品质量不可控，产品性能不稳定，无法作为橡胶补强剂用于高端轮胎中，仅仅作为饲料添加剂应用。目前对于农业副产物为原料的白炭黑制备中缺乏相应的行业标准，同时也缺乏相应的检测标准。稻壳灰是生物质白炭黑的关键原料，其组成和品质直接影响了白炭黑的性能指标。由于稻壳是一种低密度物料，仓储和运输均有障碍，无法集中处理，通常作为生物质能源燃烧处理。在生物质白炭黑的制备领域，如何通过鉴定鉴别农业副产品尤其是稻壳灰的品质，实现白炭黑性能的改善，成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为改善上述技术问题，本专利技术提供一种稻壳灰，以所述稻壳灰重量为100％计，其中所述稻壳灰中2mm筛上物的重量百分比含量为不高于2.3重量％，例如不高于2重量％，如0.5-2重量％。例如，所述稻壳灰中2mm筛上物的重量百分比含量为0.6重量％、0.7重量％、0.8重量％、0.9重量％、1.0重量％、1.1重量％、1.2重量％、1.3重量％、1.4重量％、1.5重量％、1.6重量％、1.7重量％、1.8重量％、1.9重量％。根据本专利技术，2mm筛上物的重量百分比含量意指稻壳灰过2mm筛后的筛上物质量在稻壳灰总质量中的百分比。优选地，所述稻壳灰的提取液在300-330nm的检测波长下，特别是300nm的检测波长下的吸光度可以为0.3-0.85，例如0.4-0.8，如0.45-0.70。作为实例，吸光度可通过分光光度计测定。在一个或多个实施方案中，吸光度比色皿为1cm比色皿。根据本专利技术，所述稻壳灰提取液可通过将稻壳灰与溶剂或溶液接触获得。作为实例，可通过在回流和/或超声的条件下将稻壳灰与溶剂或溶液接触获得。作为实例，可以通过在溶剂或溶液沸腾的条件下将稻壳灰与溶剂或溶液接触获得。在一个或多个实施方案中，本专利技术所述的溶剂选自：水、醇类溶剂(如乙醇、甲醇)中的一种或多种，优选为水、乙醇或乙醇水溶液。其中，乙醇水溶液的质量百分比浓度可以为5％-95％，例如20％-70％，如30％-60％，30％、40、50％或60％。在一个或多个实施方案中，本专利技术所述的溶液选自碱的水溶液或醇溶液。所述醇可以是例如甲醇、乙醇或其混合物；所述碱可以是例如氢氧化钠、氢氧化钾或其混合物。在一个或多个实施方案中，本专利技术所述的稻壳灰与溶剂或溶液的质量体积比(g:mL)为1:5-30，优选1:8-20，如1:10-15。在一个或多个实施方案中，本专利技术所述的稻壳灰与溶剂或溶液的接触时间可以为0.05-5小时，例如0.5-3小时，如2-2.5小时。优选地，稻壳灰与水在80-110℃条件下接触，获得稻壳灰提取液。优选地，稻壳灰与水在1-5个大气压条件下接触，获得稻壳灰提取液。在一个或多个实施方案中，本专利技术所述的方法中，稻壳灰与水接触的时间为0.05-0.1小时。作为实例，所述稻壳灰的水提取液的吸光度可以小于0.8，例如0.3-0.8，如0.4-0.7。根据本专利技术，优选地，所述稻壳灰中4-香豆酸含量为60-175μg/g，优选80-150μg/g，进一步优选80-140μg/g。作为实例，所述4-香豆酸的含量可以为60μg/g、70μg/g、80μg/g、90μg/g、100μg/g、110μg/g、120μg/g、130μg/g、140μg/g、150μg/g、160μg/g、170μg/g、175μg/g。本专利技术还提供所述稻壳灰在制备水玻璃或泡花碱中的用途。本专利技术还提供所述稻壳灰在制备白炭黑中的用途。本专利技术还提供所述稻壳灰制备得到的水玻璃或泡花碱，或白炭黑。本专利技术进一步提供一种改善稻壳灰质量的方法，包括一种上述检测稻壳灰吸光度的步骤和筛选吸光度在本专利技术范围内的稻壳灰。根据本专利技术的实施方案，还提供一种白炭黑，特别是橡胶补强用白炭黑的制备方法，包括以下步骤：e1)提供底料，所述底料包含所述含有式M2O·nSiO2所示硅酸盐的水溶液，其中以M2O表示的浓度为1.4-4.1g/L，优选1.5-4g/L，进一步优选1.6-3.9g/L；随后加入硫酸水溶液调节pH为8-9.5，优选8.5-8.9；e2)向步骤e1)的产品中同时加入泡花碱和硫酸水溶液，泡花碱与硫酸水溶液中硫酸的摩尔比为0.8-1，优选0.85-0.95，进一步优选0.88-0.94；e3)酸化至pH＝4-5.5，优选4.3-5.3，进一步优选4.6-5.1，获得浆料E1；优选地，步骤e1中反应温度为70-80℃，优选73-77℃；优选地，所述步骤e2中，泡花碱中包含所述的含有式M2O·nSiO2所示硅酸盐的水溶液，或由所述的含有式M2O·nSiO2所示硅酸盐的水溶液组成；优选地，所述步骤e2中，控制泡花碱与硫酸水溶液的流速，使8-15min浊度为15-100FAU，优选10-13min浊度为25-60FAU；优选地，所述步骤e2中，浊度达到3500FAU以上时，例如3800FAU或4000FAU时，升温至75-90，优选78-88℃,进一步优选80-86℃；优选地，所述步骤e2中，升温速度为0.5-1.5℃/min；优选地，所述步骤e2中，所述同时加入泡花碱和硫酸水溶液的时间为55-85min，优选60-80min；优选地，所述步骤e2中，所述加料比为12:1-22：1，优选14:1-20:1；优选地，所述步骤e2中，所述加料比为步骤e2加入的泡花碱，与步骤e1底料中含有式M2O·nSiO2所示硅酸盐的水溶液的质量比；优选地，所述步骤e3中，所述酸化所采用的酸为硫酸或其水溶液；优选地，所述步骤e3中，控制硫酸或其水溶液的流速，使反应体系在3-10min，优选4-8min，进一步优选5-7min内达到所述pH；优选地，所述硫酸水溶液的质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稻壳灰，其中以所述稻壳灰重量为100％计，所述稻壳灰中2mm筛上物的重量百分比含量为不高于2.3重量％，例如不高于2重量％，如0.5‑2重量％。

【技术特征摘要】
1.一种稻壳灰，其中以所述稻壳灰重量为100％计，所述稻壳灰中2mm筛上物的重量百分比含量为不高于2.3重量％，例如不高于2重量％，如0.5-2重量％。2.如权利要求1所述的稻壳灰，其中所述稻壳灰的提取液在300-330nm波长下，特别是300nm波长下的吸光度可以为0.3-0.85，例如0.4-0.8，如0.45-0.70。3.如权利要求1或2所述的稻壳灰，其中所述稻壳灰提取液通过将稻壳灰与溶剂或溶液接触获得；例如，通过在回流和/或超声的条件下将稻壳灰与溶剂或溶液接触获得。4.如权利要求3所述的稻壳灰，其中所述的溶剂选自：水、醇类溶剂中的一种或多种，优选为水、乙醇或乙醇水溶液；优选地，所述醇类溶剂选自含有1-4个碳的烷基醇，优选为含有1-4个碳的伯醇，进一步优选为甲醇和/或乙醇；优选地，乙醇水溶液的质量百分比浓度可以为5％-95％，例如20％-70％，如30％-60％；所述的溶液选自碱的水溶液或醇溶液；优选地，所述醇可以是例如甲醇、乙醇或其混合物；所述碱可以是例如氢氧化钠、氢氧化钾或其混合物。5.如权利要求3或4所述的稻壳灰，其中稻壳灰与溶剂或溶液的质量体积比(g:mL...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志刚，吴宇，姜博，李润军，袁振海，况冲，胡晓静，
申请(专利权)人：益海佳木斯粮油工业有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23