本發明屬于生物質的資源化利用技術領域，具體涉及稻稈纖維素的提取及利用提取殘余物制備生物基活性炭相結合的方法。

背景技術：

隨著工業的發展和社會的進步，資源需求量與消耗量不斷增加，化石資源日趨匱乏，開發可再生資源的綜合利用是應對目前資源短缺的有效途徑之一。木質纖維素是一種重要的生物質資源，廣泛存在于農林廢棄物中。因具有價廉易得、綠色環保等優點，木質纖維素已被廣泛應用于紡織、造紙和精細化工等生產領域。

水稻是我國最主要的農作物之一，稻稈是水稻生產的主要副產品，約占水稻總量的45wt%，來源十分豐富。目前大部分稻稈通常未經處理直接留田燃燒，有的甚至被直接丟棄，造成了資源浪費以及環境污染。稻稈主要由纖維素、半纖維素和木質素組成，其中纖維素是由β-1，4葡萄糖聚合而成的同質多糖，半纖維素是由五碳和六碳糖（木糖、甘露糖和阿拉伯糖等）聚合而成的異質多糖，木質素是含有氧代苯丙醇及其衍生物的芳香性聚合物。這些物質通過水解、降解及進一步化學轉化等過程可制備葡萄糖、葡萄糖苷、木糖、醋酸纖維素、糠醛及其衍生物等精細化學品。

在稻稈的三種主要成分中，纖維素的含量最高（約40%），半纖維素次之（約30%），木質素含量最低（約6%）。纖維素不僅含量最高，而且結構也最為簡單，成分單一，可以直接轉化為改性纖維素或水解為d-葡萄糖并進一步轉化為其他精細化學品。盡管稻稈中半纖維素的含量也較高，但其組成復雜，水解產物種類繁多，分離及提純十分困難。從分離提純及有效利用的角度來看，纖維素無疑是最具應用前景的精細化工原料。

采用稀堿溶液對稻稈進行預處理可溶出其中的大部分半纖維素和木質素，從而有效提取純度較高的稻稈纖維素，通過化學手段可將其進一步轉化為精細化學品。在預處理過程中，由于大部分半纖維素和木質素殘留在堿液中，因此提取殘余物的組成十分復雜，較難再被精細化利用，將之直接丟棄則會造成資源浪費。利用生物質制備活性炭是其綜合利用的又一重要方面，生物質中的各含碳組分均可轉化為活性炭?；诖?，開發一種提取稻稈纖維素及其提取殘余物的全利用技術，有利于提高資源的利用率，節省成本并減少環境污染。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種全面利用稻稈中各組分的方法，將稻稈纖維素的提取分離及殘余物的利用有機結合，提高資源利用率、減少化工原料的使用并簡化工藝。

本發明是通過以下技術方案來實現的。

利用稀堿溶液分離提取稻稈中可用作精細化工原料的纖維素，然后利用殘液中的殘余物制備生物質基活性炭。無機堿既用于提取稻稈纖維素，又用作殘余物制備生物基活性炭的活化劑，半纖維素和木質素的溶出與制備生物基活性炭所需的浸漬過程同時進行。

稻稈在使用前用蒸餾水洗凈晾干，粉碎過篩，選取20-80目的稻稈顆粒進行預處理，優選40目。

所述稀堿溶液為koh溶液或naoh溶液，優選koh溶液。

所述稀堿溶液的濃度為2-15wt%，優選濃度為6wt%。

所述稻稈纖維素的提取溫度為60-90^oc，優選提取溫度為80^oc。

所述稻稈纖維素的提取時間為0.5-6h，優選提取時間3h。

所述提取殘余物制備活性炭的過程中，殘余物與活化劑的質量比為1:1～1:6（干基），優選質量比為1:2。

所述提取殘余物制備活性炭的過程中，活化溫度為500～900^oc，優選活化溫度為700^oc。

所述提取殘余物制備活性炭的過程中，活化時間為0.5～5h，優選活化時間為2h。

本發明具的有益效果是：將稻稈纖維素的分離提取與殘余物的利用相結合，實現了稻稈中各組分的全利用。無機堿既用于提取稻稈纖維素，又用作殘余物制備生物基活性炭的活化劑，纖維素提取及制備活性炭所需的浸漬過程在無機堿作用下同時進行，減少了化學原料的使用并簡化了工藝，提高了資源的利用率，有利于降低成本及減少污染。

具體實施方式

實施例1

將洗凈晾干的稻稈剪成1~3cm，用粉碎機粉碎，過篩，取40目稻稈粉末和koh溶液（質量分數為2wt%），按照干基比（稻稈與koh的質量比）為1:1進行混合，80^oc下攪拌3h，冷卻至室溫，過濾，所得固體即為稻稈纖維素，其中纖維素含量為69%；蒸出濾液中的溶劑，110^oc烘干，得到的固體即為提取殘余物。

實施例2

將洗凈晾干的稻稈剪成1~3cm，用粉碎機粉碎，過篩，取40目稻稈粉末和koh溶液（質量分數為6wt%），按照干基比（稻稈與koh的質量比）為1:1進行混合，80^oc下攪拌3h，冷卻至室溫，過濾，所得固體即為稻稈纖維素，其中纖維素含量為84%；蒸出濾液中的溶劑，110^oc烘干，得到的固體即為提取殘余物。

實施例3

將洗凈晾干的稻稈剪成1~3cm，用粉碎機粉碎，過篩，取40目稻稈粉末和koh溶液（質量分數為10wt%），按照干基比（稻稈與koh的質量比）為1:1進行混合，80^oc下攪拌3h，冷卻至室溫，過濾，所得固體即為稻稈纖維素，其中纖維素含量為71%；蒸出濾液中的溶劑，110^oc烘干，得到的固體即為提取殘余物。

實施例4

將洗凈晾干的稻稈剪成1~3cm，用粉碎機粉碎，過篩，取40目稻稈粉末和koh溶液（質量分數為6wt%），按照干基比（稻稈與koh的質量比）為1:2進行混合，80^oc下攪拌3h，冷卻至室溫，過濾，所得固體即為稻稈纖維素，其中纖維素含量為82%；蒸出濾液中的溶劑，110^oc烘干，得到的固體即為提取殘余物。

實施例5

將洗凈晾干的稻稈剪成1~3cm，用粉碎機粉碎，過篩，取40目稻稈粉末和naoh溶液（質量分數為6wt%），按照干基比（稻稈與naoh的質量比）為1:1進行混合，80^oc下攪拌3h，冷卻至室溫，過濾，所得固體即為稻稈纖維素，其中纖維素含量為73%；蒸出濾液中的溶劑，110^oc烘干，得到的固體即為提取殘余物。

實施例6

將實施例2中的提取殘余物放入馬弗爐中，通入n2，以10^oc/min的升溫速率升至600^oc，高溫活化2h，n2保護下冷卻至室溫，用蒸餾水反復洗滌至中性，110^oc烘干至恒重，即得半纖維素和木質素基活性炭，以加入馬弗爐的殘余物總量計（下同），得率為13.8%。

實施例7

將實施例4中的提取殘余物放入馬弗爐中，通入n2，以10^oc/min的升溫速率升至600^oc，高溫活化2h，n2保護下冷卻至室溫，用蒸餾水反復洗滌至中性，110^oc烘干至恒重，即得半纖維素和木質素基活性炭，得率為10.9%。

實施例8

將實施例2中的提取殘余物放入馬弗爐中，通入n2，以10^oc/min的升溫速率升至700^oc，高溫活化2h，n2保護下冷卻至室溫，用蒸餾水反復洗滌至中性，110^oc烘干至恒重，即得半纖維素和木質素基活性炭，得率為17.5%。

實施例9

將實施例2中的提取殘余物放入馬弗爐中，通入n2，以10^oc/min的升溫速率升至800^oc，高溫活化2h，n2保護下冷卻至室溫，用蒸餾水反復洗滌至中性，110^oc烘干至恒重，即得半纖維素和木質素基活性炭，得率為14.3%。

實施例10

將實施例2中的提取殘余物放入馬弗爐中，通入n2，以10^oc/min的升溫速率升至700^oc，高溫活化1h，n2保護下冷卻至室溫，用蒸餾水反復洗滌至中性，110^oc烘干至恒重，即得半纖維素和木質素基活性炭，得率為8.7%。

實施例11

將實施例2中的提取殘余物放入馬弗爐中，通入n2，以10^oc/min的升溫速率升至700^oc，高溫活化4h，n2保護下冷卻至室溫，用蒸餾水反復洗滌至中性，110^oc烘干至恒重，即得半纖維素和木質素基活性炭，得率為13.1%。

實施例12

將實施例4中的提取殘余物放入馬弗爐中，通入n2，以10^oc/min的升溫速率升至700^oc，高溫活化2h，n2保護下冷卻至室溫，用蒸餾水反復洗滌至中性，110^oc烘干至恒重，即得半纖維素和木質素基活性炭，得率為12.4%。