一种无机酸溶处理秸秆的方法技术

本发明专利技术属于农业化工处理技术领域，涉及酸溶法处理秸秆，尤其涉及一种无机酸溶处理秸秆的方法。本发明专利技术所述方法包括：将秸秆粉碎成段，用常见无机强酸如盐酸，硝酸，硫酸等，作为溶解剂，利用控制变量法以单酸的各浓度梯度探究其对溶解率的影响为目标，找出最佳酸溶液及其最佳浓度，继而探究各最佳浓度的酸液两两混合、三者混合对溶解率的影响；溶解24小时后加入氢氧化钠溶液进行中和，然后进行过滤操作，保留滤液，或保留黑色粉末状物碳材料。本发明专利技术所用常见强酸溶液，价廉易得，溶解之后的溶液通过碱中和，得到的中性滤液不会污染环境，可进一步浓缩得到固体废渣便于处理；另外，碳化得到的碳材料可在气体吸附分离中得到应用，充分实现废物利用。

Method for treating straw with inorganic acid solution

The invention belongs to the technical field of agricultural chemical treatment, and relates to the acid dissolving method for treating straw, in particular to an inorganic acid dissolving method for treating straw. The method includes: crushing straw into segments, using common inorganic strong acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, etc. as dissolvent, using control variable method to explore the effect of each concentration gradient of single acid on the dissolution rate as the goal, finding out the best acid solution and its optimal concentration, and then exploring the acid solution of each optimal concentration. The influence of two mixing and three mixing on the dissolution rate was studied. After dissolving for 24 hours, sodium hydroxide solution was added to neutralize, and then filtered to retain the filtrate or to retain the black powder carbon material. The common strong acid solution used in the invention is cheap and easy to obtain. The solution after dissolution is neutralized by alkali, the neutral filtrate obtained will not pollute the environment, and the solid waste residue can be further concentrated for easy treatment. In addition, the carbon material obtained by carbonization can be applied in gas adsorption and separation, thus fully realizing waste utilization.

【技术实现步骤摘要】
一种无机酸溶处理秸秆的方法
本专利技术属于农业化工处理
，涉及酸溶法处理秸秆，尤其涉及一种无机酸溶处理秸秆的方法。
技术介绍
目前，对于秸秆的处理，大多将其焚烧堆埋，还包括将秸秆粉碎还田、用作饲料、过腹还田、生物质发电、制作沼气、用于造纸等。秸秆直接焚烧会造成环境污染，影响空气质量，甚至航空安全；将秸秆简单加工成板材、饲料成本较高，产品附加值较低，推广并不理想。中国是农业大国，农作物秸秆较多，通过简单加工不能解决根本问题；需要研究对秸秆进行深加工，提高附加值，实现对其综合利用。因此，秸秆处理已逐渐成为人们较为关注的领域。中国专利CN104431299A公开了一种秸秆再利用方法，将秸秆在含醋酸的沸水中浸泡，起到杀菌净化秸秆的作用，使用稀硫酸进行酸化，避免浓硫酸对秸秆的结构破坏及碳化秸秆，在索式连续回流提取仪中进行3-10h的回流提取充分处理秸秆，将秸秆中的木质纤维素酸化和溶解在水溶液中，过滤后，在硫酸溶液中加入Ca(OH)2，与硫酸等体积反应。然而该方法操作步骤繁复，处理成本较高。为了减少秸秆焚烧带来的空气污染问题，多采用物理或化学方法避免污染排放，酸溶法可显著提高秸秆降解率，所得有机物溶液或碳材料可在相关领域得到有效利用，很大程度上解决生活中秸秆大量堆积问题。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术公开了一种无机酸溶处理秸秆的方法。技术方案：将秸秆粉碎成段，用常见无机强酸溶液，诸如盐酸，硝酸，硫酸等，作为溶解剂，利用控制变量法以单酸的各浓度梯度探究其对溶解率的影响为目标，找出最佳酸溶液及其最佳浓度，继而探究各最佳浓度的酸液两两混合、三者混合对溶解率的影响。溶解时间设为24小时，然后加入氢氧化钠溶液进行中和，中和完毕进行过滤操作，保留滤液，或保留黑色粉末状物(碳材料)。一种无机酸溶处理秸秆的方法，包括如下步骤：A、粉碎并清洗、干燥秸秆，得到长度为1～3cm的秸秆段；B、按照每g秸秆段浸入10～20mL无机酸或无机混合酸溶液的比例，将预处理后的秸秆段浸入酸液搅拌均匀，浸泡12～36h；C、将浸泡液用碱液中和pH为中性，过滤后得到滤液和少量含碳残渣。本专利技术较优公开例中，步骤A所述秸秆为小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物收获籽实后的剩余部分，优选稻草秸秆。本专利技术较优公开例中，步骤A所述秸秆为长度为1cm的秸秆段。本专利技术较优公开例中，步骤B所述无机酸为浓硝酸或12MH2SO4。本专利技术较优公开例中，步骤B所述无机混合酸等体积的12MH2SO4和浓HNO3混合而成；或者为12MH2SO4和浓HCl混合而成。本专利技术较优公开例中，步骤B所述浸泡时间为24h。本专利技术较优公开例中，步骤C所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠等，优选氢氧化钠。有益效果本专利技术所采用的酸溶液都是常见强酸溶液，价廉易得；通过调节强酸浓度可控制溶解率和溶解产物，浓度越高腐蚀性越强的越容易得到碳化产品、而相对较低浓度时可使其有机物成分较为完全的溶解；溶解之后的溶液通过碱中和，得到的中性溶液不会污染环境，可通过进一步浓缩得到固体废渣便于处理。溶解得到的有机物溶液可进一步加工成工艺产品，同时碳化得到的碳材料可在气体吸附分离中得到应用，实现废物利用。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本专利技术，但本专利技术并不局限于以下实施例。1、单一强酸溶解实验过程先将稻草秸秆用剪刀剪成小段，方便酸溶液快速的润湿，称取1g的稻草细段分成五份，然后用量筒分别量取15ml8MHCl、12MH2SO4、12MHNO3、浓HCl和浓HNO3加入其中，经过24h后：用8MHCl溶解时，溶液呈棕色，秸秆无明显溶解现象；浓盐酸溶解时，溶液呈黑色，有较少溶解；用12MHNO3溶解时，溶液呈棕黄色，无明显溶解现象；用浓硝酸溶解时，溶液深棕色，有明显溶解；用12MH2SO4溶解时，溶液呈深色，有明显溶解，并有黑色粉末产生。最后将用浓硝酸溶解和12MH2SO4溶解得到的溶液，分别用氢氧化钠溶液中和，用滴定管滴加氢氧化钠溶液，边滴加边用玻璃棒搅拌使之混合至中性，分别得到浅绿色澄清溶液和少量黑色固体粉末(碳材料)。以上结果表明，浓硝酸和12MH2SO4都能比较完全的溶解秸秆，并得到相应的产品。2、混合酸溶解实验过程分别量取12MH2SO4、浓盐酸和浓硝酸组合相应的体积，按照组合一：7.5ml12MH2SO4+7.5ml浓HNO3；组合二：7.5ml12MH2SO4+7.5ml浓HCl；组合三：7.5ml浓HCl+7.5ml浓HNO3；组合四：5.0mlH2SO4+5.0ml浓HCl+5.0ml浓HNO3。经过24h后，组合一：7.5ml12MH2SO4+7.5ml浓HNO3混合溶液中明显溶解；组合二：7.5ml12MH2SO4+7.5ml浓HCl溶液中明显溶解，颜色变为黑色，有大量黑色粉末出现；组合三：7.5ml浓HCl+7.5ml浓HNO3溶液中略微溶解，颜色浅橘红色；组合四：5.0ml5MH2SO4+5.0ml5M浓HCL+5.0ml5M浓HNO3溶液中略微溶解，但溶解程度较组合三大一些。同样将组合一和组合二溶解后的两种混合酸溶液，分别用氢氧化钠溶液中和，至中性，组合一得到红色溶液，表明秸秆基本溶解完全，底部有少量洗出的无机盐，过滤后纯净水洗可溶解。组合二得到黑色溶液，有大量细小黑色粉末颗粒，经过滤得到黑色固体粉末。由结果可知，组合一(7.5ml12MH2SO4+7.5ml浓HNO3混合酸)和组合二(7.5ml12MH2SO4+7.5ml浓HCl混合酸)都可使秸秆完全溶解，并在组合二中溶解时可得到黑色粉末材料，可进一步进行应用。实施例1一种无机酸溶处理秸秆的方法，包括如下步骤：A、粉碎并清洗、干燥秸秆，得到长度为1～3cm的秸秆段；B、按照每g小麦秸秆段浸入10mL浓硝酸的比例，将预处理后的秸秆段浸入酸液搅拌均匀，浸泡12～36h；C、将浸泡液用碱液中和pH为中性，过滤后得到滤液和少量含碳残渣。实施例2一种无机酸溶处理秸秆的方法，包括如下步骤：A、粉碎并清洗、干燥秸秆，得到长度为1～3cm的秸秆段；B、按照每g水稻秸秆段浸入15mL浓硝酸的比例，将预处理后的秸秆段浸入酸液搅拌均匀，浸泡24h；C、将浸泡液用氢氧化钠液中和pH为中性，过滤后得到滤液和少量含碳残渣。实施例3一种无机酸溶处理秸秆的方法，包括如下步骤：A、粉碎并清洗、干燥秸秆，得到长度为1～3cm的秸秆段；B、按照每g水稻秸秆段浸入15mL12MH2SO4的比例，将预处理后的秸秆段浸入酸液搅拌均匀，浸泡24h；C、将浸泡液用氢氧化钠液中和pH为中性，过滤后得到滤液和少量含碳残渣。实施例4一种无机酸溶处理秸秆的方法，包括如下步骤：A、粉碎并清洗、干燥秸秆，得到长度为1～3cm的秸秆段；B、按照每g水稻秸秆段浸入15mL浓硝酸的比例，将预处理后的秸秆段浸入酸液搅拌均匀，浸泡24h；C、将浸泡液用氢氧化钠液中和pH为中性，过滤后得到滤液和少量含碳残渣。实施例5一种无机酸溶处理秸秆的方法，包括如下步骤：A、粉碎并清洗、干燥秸秆，得到长度为1～3cm的秸秆段；B、按照每g小麦秸秆段浸入7.5ml12MH2SO4+7.5ml浓HNO3混合酸的比例，将预处理后的秸秆段浸入酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机酸溶处理秸秆的方法，其特征在于，包括如下步骤：A、粉碎并清洗、干燥秸秆，得到长度为1～3cm的秸秆段；B、按照每g秸秆段浸入10～20mL无机酸或无机混合酸溶液的比例，将预处理后的秸秆段浸入酸液搅拌均匀，浸泡12～36h；C、将浸泡液用碱液中和pH为中性，过滤后得到滤液和少量含碳残渣。

【技术特征摘要】
1.一种无机酸溶处理秸秆的方法，其特征在于，包括如下步骤：A、粉碎并清洗、干燥秸秆，得到长度为1～3cm的秸秆段；B、按照每g秸秆段浸入10～20mL无机酸或无机混合酸溶液的比例，将预处理后的秸秆段浸入酸液搅拌均匀，浸泡12～36h；C、将浸泡液用碱液中和pH为中性，过滤后得到滤液和少量含碳残渣。2.根据权利要求1所述无机酸溶处理秸秆的方法，其特征在于：步骤A所述秸秆为小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物收获籽实后的剩余部分。3.根据权利要求1所述无机酸溶处理秸秆的方法，其特征在于：步骤A所述秸秆为稻草秸秆。4.根据权利要求1所述无机酸溶处理秸秆的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王方阔，徐丽丽，吴进，张博，程华，毕建洪，
申请(专利权)人：合肥师范学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34