CN101920966B - 一种利用稻壳灰生产多孔纳米二氧化硅和活性炭的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用稻壳灰生产多孔纳米二氧化硅和活性炭的方法，其包括以下步骤：在较低温度和常压下采用碱式碳酸盐二次碱溶，过滤得到碱溶滤液和滤渣，滤液加入一定量分散剂，降温陈化，过滤，洗涤、脱去分散剂后，得到多孔纳米二氧化硅；得到的碱溶滤渣加入活化剂，活化、洗涤、干燥后得到高比表面活性炭。碱和活化剂可循环利用，仅有少量损失。本方法不采用高温高压碱煮，不会对设备造成严重腐蚀，原料充足，价格低廉，无环境污染，所获得的活性炭和二氧化硅均具有较高的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物废弃资源综合利用的方法，特别是涉及一种利用发电后剩余稻壳灰为原料生产多孔纳米二氧化硅和活性炭的方法。
背景技术
水稻是世界上种植面积最广、产量最大的农作物。当前全世界稻谷总产量近6亿吨，而我国总产量约2亿吨。稻谷中，稻壳约占20％。我国的稻壳资源虽然非常丰富，但目前的利用率非常低。在农村稻壳被用于牲口饲料，但由于其营养成分含量很低，再加上稻壳表面被木质素致密覆盖，将粗纤维紧紧包围住，所以牲口摄入总消化率只能达到5％-8％。因此稻壳大部分作为废物丢弃或用作低级燃料，这不仅污染环境，而且造成了资源的浪费。在城镇大米加工厂，大量的稻壳堆积，利用率也非常低，绝大部分都被直接焚烧。由于稻壳中二氧化硅含量较高，稻壳很难燃烧充分，所以除了向大气中排放大量二氧化碳之外，还同时产生大量的粉尘。
目前，稻壳发电的技术日趋成熟，发电项目目前在国内已经推广开来，稻壳已经由废弃资源变成了生物能源。但是稻壳发电，会留下大量的稻壳灰，这些稻壳灰的堆积又造成了新的污染和资源浪费。
稻壳灰主要有碳质和二氧化硅组成。目前稻壳灰的利用方面，发达国家走在前面。美国利用稻壳灰生产了高纯二氧化硅；日本用稻壳灰直接制备了吸附剂；俄罗斯则已经利用稻壳灰开发出活性炭、水玻璃等产品。而发展中国家印度也已经利用稻壳灰作为建筑材料。我国目前可用于真正大规模生产的稻壳灰综合利用技术非常少见。
目前国内稻壳灰综合利用技术包括以下几类：
第一类：直接将稻壳燃烧，将有机物部分和碳全部烧掉，得到余下的白色产物就是二氧化硅或者叫做白炭黑。如中国专利CN101028926和中国专利CN86107192就采用了该方法获得二氧化硅。采用直接燃烧稻壳的方式获得二氧化硅具有三个方面的缺点，首先相对于稻壳发电，稻壳储存的生物能源大部分被浪费，仅仅部分被用于为碳的燃烧提供反应温度所需的环境热量；其次稻壳中的炭质是非常优异的无污染的炭资源，几乎不含重金属离子，这些优良的炭质被直接燃烧，是较大的浪费；最后得到的产物二氧化硅经过高温后已经由非晶态转变为晶态，活性降低，产品的品质不高。
第二类：以烧碱为碱煮试剂，在加温加压的条件下将稻壳灰中的硅物种以硅酸钠水溶液的形式煮出，再经过加酸中和沉淀出二氧化硅。如中国专利CN144997就以此路线制备了二氧化硅气凝胶；另外，中国专利CN1039000、CN1113216、CN1669921、CN1724353、CN1756719、CN1792789、CN101259964都各自公开了依此方法为基础，通过各种改进技术手段获得较高质量二氧化硅的工艺。同时，也出现了以这一路线得到碱煮除硅以后的稻壳灰为原料制备活性炭的一系列专利。如中国专利CN1319033、CN101264885、CN1319033A都以碱煮后的稻壳灰为原料制备了合格的活性炭。该路线使得稻壳灰中的硅和碳都得到了充分的利用，比第一类方法有了显著进步。但是，该路线仍旧有显而易见的不足：即在制备二氧化硅的过程中，采用了传统的沉淀法生产白炭黑的技术，需要耗费大量的烧碱和酸，既造成很高的成本，又造成较大的环境污染，不具备工业开发价值。
第三类方法是采用碱式碳酸盐作为碱煮试剂，在加温加压的情况下，将稻壳灰中的二氧化硅溶出，然后利用降温的方式使得水合二氧化硅从碱煮溶液中析出，其化学方程式如下：
在这个过程中，可以看出，碳酸钠在前后没有发生变化，因此在整个反应中，碱是没有消耗，可以一直循环使用。该路线的发现使得稻壳灰综合利用技术有了较大的改进。以此为基础，中国专利CN1113216A公开了一种稻壳灰提取二氧化硅的方法，该方法是在加温加压下将稻壳灰与碳酸钠溶液在搅拌反应釜内反应，过滤除去碳渣，冷却后经过滤、打浆中和、过滤、烘干和高温烘干，得到二氧化硅产品。该方法的缺点在于，首先，高温高压下的强碱性环境对设备腐蚀非常严重；其次，得到的碳渣含有大量的硅酸钠、二氧化硅、碳酸钠和碳酸氢钠，如果要综合利用将该碳渣制备活性炭，则其洗涤和活化都难以继续进行；再次，最终产品是在800-1000℃的高温下烘干获得的，二氧化硅经过高温后已由原来的非晶态向晶态转变，活性降低，产品的品质不高。而中国专利CN101417798A则公开了另一条基于此的生产活性炭和白炭黑的路线，即先将稻壳燃烧，两级除尘后收集燃烧得到的CO2，在降温沉淀二氧化硅的过程中将收集的CO2通入，沉淀、陈化、过滤、洗涤、干燥，获得二氧化硅。该方法的特点在于，二氧化碳的利用，既实现减排，又使得二氧化硅单循环的产量要大于自然降温析出的二氧化硅。但是，仔细研究不难发现，该方法一方面实际上并未达到减排的效果：因为碱液要循环使用，当溶液中通入大量二氧化碳以后，碳酸氢根达到饱和，在第二个循环中，要么碳酸氢根在高温下直接分解，重新变成二氧化碳排放出去；要么碳酸氢根完全饱和，溶液中不需要继续通入，仅仅消耗了第一个循环中微量的二氧化碳；另一方面，从反应式(1)可以看出，碱液中碳酸氢根增多，则反应平衡向左进行，因此达到平衡时，溶液中的Na2SiO3含量要低于上一个循环，从而导致第二个循环产量下降，并且稻壳灰中的二氧化硅也除不干净，最终得到的活性炭灰分过高，质量较低。另外，由于是采用直接焚烧的方式对稻壳进行的碳化，生物能源大部分都被浪费；同时，其同样采用高温高压碱煮的方式溶出二氧化硅，对设备的腐蚀比较严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用发电稻壳灰生产多孔纳米二氧化硅和活性炭的方法，采用本发明方法生产的多孔纳米二氧化硅具有均一孔道，活性炭具有高比表面积，本发明还解决了设备腐蚀问题；废酸废碱处理简便，并可循环利用，无污水排放，有利保护环境。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，其包括以下步骤：
(1)按照稻壳灰与水的体积比为1∶0.8～10的比例，将稻壳灰用水清洗1～4次，除去上层燃烧不完全的稻壳以及底部沉积的泥沙，干燥至水含量低于1％，破碎，过20～400目筛除去大颗粒；
(2)用pH值为0～5的无机酸(例如盐酸、硫酸、硝酸、磷酸，或这些酸的两两混合酸)溶液对破碎过筛后的稻壳灰在10～105℃下浸泡1～24小时，所述无机酸溶液与稻壳灰体积比为1∶0.6～5，浸泡过程中不断搅拌，浸泡完成后直接过滤，分离出滤渣和酸液；酸液可循环使用；
(3)将步骤(2)获得的滤渣加入到质量浓度为10～30％的碳酸钠溶液或碳酸钾溶液当中，碳酸钠或碳酸钾溶液的量为滤渣体积的1.2～3倍，在80～100℃下搅拌反应1.5～8小时，过滤；
(4)将步骤(3)所得滤液置于沉淀槽中，加入质量分数为临界胶束浓度的30％～200％的分散剂，均匀混合后，降温至20～60℃，陈化4～72小时，过滤，滤液保留进入步骤(5)；滤渣用水清洗2～4遍至中性，回流萃取分散剂，液相回收，固相调浆喷雾干燥，得到多孔纳米二氧化硅；或者，滤渣用水清洗2～4遍至中性，1～3℃/min程序升温至450-600℃下保持2-4小时，得到多孔纳米二氧化硅；
(5)将步骤(4)得到的滤液与步骤(3)得到的滤渣混合，在80～100℃下搅拌1～4小时，过滤，得到的滤液置于沉淀槽中，降温至20～60℃，在该温度下陈化4～72小时，过滤，滤液与步骤(4)第1遍清洗滤渣得到的溶液混合，补充由于滤渣夹带损失的少量碳酸钠(或碳酸钾)和分散剂后，返回步骤(3)重复利用，滤渣并入步骤(4)所得滤渣，制备多孔纳米二氧化硅；
(6)将第(3)步过滤后得到的滤渣与活化剂按照质量比为1∶2～3的比例均匀混合后，在600～800℃下活化1～3小时，加入体积量为活化产物1.5～3倍的水煮沸10～40分钟，过滤，滤液浓缩后重复利用，滤渣洗涤2～4遍至中性，再在90～115℃下烘干，得到活性炭；
洗涤用水循环处理：第(2)步得到的酸液可在循环使用四次后送入废液池，与第(4)步中第二遍清洗以后的清洗废碱水及第(6)步洗涤活性炭的清洗废碱水进行中和，中和后进入蒸发装置生产工业用盐和洗涤用蒸馏水。
以下为进一步改进的优选方案：
步骤(1)所述稻壳灰与水的体积比为1∶1.1～2；干燥方式为自然晒干，或者干燥箱烘干，干燥箱温度为80～150℃，干燥时间为2～5个小时，破碎后过筛时选择的筛网为40～100目。
步骤(2)所述无机酸优选盐酸、硫酸、硝酸及它们两两混合酸的溶液，浓度以氢离子浓度计量，换算成pH值为1～4，所述无机酸溶液与稻壳灰体积比为1∶1～2.5，浸泡的温度为40～80℃，浸泡时间为2～4小时。
步骤(3)所述碳酸钠溶液或碳酸钾溶液的质量浓度为15％～20％，加热温度为90～100℃，反应时间为2～4小时。
步骤(4)所述分散剂包括聚乙二醇系列(PEG)和聚氧乙烯醚(AEO)系列表面活性剂，其中，聚乙二醇系列包括但不限于：PEG-200，PEG-400，PEG-600，PEG-800，PEG-1500，PEG-2000，PEG-3000，PEG-4000，PEG-6000及其混合物；聚氧乙烯醚系列表面活性剂包括但不限于AEO-3，AEO-5，AEO-7及其混合物，在加入所述分散剂时，既可以加入聚乙二醇系列的单个化合物或者混合物，也可以加入聚氧乙烯醚系列的单个化合物或者混合物，还可以加入聚乙二醇系列和聚氧乙烯醚混合物；分散剂的质量浓度为该单个化合物或者混合物在该体系中的临界胶束浓度(CMC)的40％～150％。
步骤(4)所述陈化温度为30～50℃，陈化时间为8～24小时。
步骤(6)所述活化剂为选自碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氢氧化钾中的一种或者几种的混合物。
同现有的稻壳制备二氧化硅和活性炭的方法相比，本发明具有如下显著的积极效果：1)稻壳灰预先破碎，使得在用酸液除去金属离子、用碱液煮出二氧化硅以及碳渣活化的时候，反应面积增大，反应速度增加，从而使得金属离子去除更加彻底；碱煮溶出温度降低，速度加快，有利于降低能耗；碳渣活化时活化剂同碳渣混合更均匀，得到的活性炭质量更高；2)本发明采用在循环生产中不消耗的碳酸钠或碳酸钾作为碱煮试剂，清洗稻壳灰采用的酸和水都循环利用，大大降低了生产成本；3)采用较低温度下二次碱煮技术，避免了设备腐蚀的问题，同时，二次碱煮将第一次碱煮后稻壳灰中残余的二氧化硅完全溶出，得到优异的制备活性炭的原料；4)对废酸废碱的中和、纯化处理，解决了工业污水排放问题；5)用聚乙二醇或聚氧乙烯醚作为分散剂，一方面起到了真正的分散作用，使得产物粒子粒径非常小；另一方面，由于聚乙二醇和聚氧乙烯醚的胶束形貌影响，得到的产物粒子成球状，具有良好的消光性能；6)得到的多孔纳米二氧化硅和高比表面的活性炭都具有极高的附加值；7)本发明将发电后剩余的稻壳灰最彻底的利用，这使得稻壳作为废弃生物资源和潜在生物能源都得到了完美的利用，综合这些技术将形成一个新的低碳的循环经济产业链。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
(1)取10Kg稻壳灰，按照稻壳灰与水的体积比1∶1.5的比例，将稻壳灰用水清洗2次，除去上层燃烧不完全的稻壳以及底部沉积的泥沙，110℃下干燥至水含量低于1％，破碎，过100目筛，除去大颗粒；
(2)用pH值为3的硫酸溶液在60℃下浸泡4小时，硫酸溶液与稻壳灰体积比为1∶1.5，浸泡过程中不断搅拌，浸泡完成后直接过滤，分离出滤渣和酸液；酸液循环使用；
(3)将步骤(2)获得的滤渣加入到质量浓度为15％的碳酸钾溶液当中，滤渣与碳酸钾溶液体积比为1∶1.2，在98℃下搅拌反应3小时，保持体系温度下过滤；
(4)将步骤(3)所得滤液置于沉淀槽中，加入2.5Kg聚氧乙烯醚AEO-7，均匀混合后降温至45℃，陈化30小时，过滤，滤液保留进入步骤(5)，滤渣用水清洗4遍至中性，1℃/min程序升温至550℃，保温4小时，得到多孔纳米二氧化硅4.58Kg；
(5)将步骤(4)得到的滤液与步骤(3)得到的滤渣混合，在95℃下搅拌2小时，立即过滤，得到的滤液置于沉淀槽中，降温至40℃，在该温度下陈化24小时，过滤，滤液与步骤(4)第一遍清洗滤渣得到的溶液混合，补充加入0.15Kg碳酸钾和0.5Kg聚氧乙烯醚AEO-7后，返回步骤(3)重复利用，滤渣用水清洗4遍至中性，回流萃取分散剂，液相回收，固相1℃/min程序升温至550℃下保持4小时，得到多孔纳米二氧化硅1.09Kg；
(6)将步骤(3)过滤后得到的滤渣与碳酸钾按照质量比为1∶3的比例均匀混合后，在650℃下活化1.5小时，加入体积量为活化产物1.5倍的水煮沸45分钟，过滤，滤液浓缩后重复利用，滤渣洗涤4遍至中性，在100℃下烘干，得到活性炭3.47Kg。
洗涤用水循环处理：步骤(2)得到的无机酸溶液在循环使用四次后进入废液池，与第(4)步中第二遍清洗以后的清洗废碱水及第(6)步洗涤活性炭的清洗废碱水进行中和，中和后进入蒸发装置生产工业用盐和洗涤用蒸馏水。
所得纳米二氧化硅产品技术指标如下：
SiO2含量： 98.1％ 外观： 白色粉末
DBP吸油值： 5.2ml/g 一次粒子粒径：90nm
比表面： 490m2/g 总铁含量： 16mg/Kg
灼烧减量： 1.2％
所得活性炭产品技术指标如下：
比表面积：3370m2/g 亚甲基蓝吸附值：367.9mg/g
总铁含量：23mg/Kg
实施例2
(1)取10Kg稻壳灰，按照稻壳灰与水的体积比为1∶2的比例，将稻壳灰清洗3次，除去上层燃烧不完全的稻壳以及底部沉积的泥沙，110℃下干燥至水含量低于1％，破碎，过60目筛除去大颗粒；
(2)用pH值为4的盐酸溶液在40℃下浸泡2小时，盐酸溶液与稻壳灰体积比为1∶1.2，浸泡过程中不断搅拌，浸泡完成后直接过滤分离出滤渣和酸液。酸液循环使用；
(3)将步骤(2)获得的滤渣加入到质量浓度为15％的碳酸钠溶液当中，滤渣与碳酸钠溶液体积比为1∶1.5，在95℃下搅拌反应4小时，保持体系温度下过滤；
(4)将步骤(3)滤液置于沉淀槽中，加入3Kg聚乙二醇PEG-2000，均匀混合后降温至30℃，在该温度下陈化24小时，过滤，滤液保留进入步骤(5)，滤渣用水清洗3遍至中性，回流萃取分散剂，液相回收，固相调浆喷雾干燥，得到多孔纳米二氧化硅4.31Kg；
(5)将步骤(4)得到的滤液同步骤(3)得到的滤渣混合，在90℃下搅拌2小时，保温，过滤，得到的滤液置于沉淀槽中，降温至20℃，在该温度下陈化24小时，过滤，滤液与步骤(4)第一遍清洗滤渣得到的溶液混合，补充加入0.2Kg碳酸钠和0.4Kg聚乙二醇PEG-2000后，返回步骤(3)重复利用，滤渣用水清洗3遍至中性，回流萃取分散剂，液相回收，固相喷雾干燥，得到多孔纳米二氧化硅1.28Kg；
(6)将步骤(3)过滤后得到的滤渣与氢氧化钠按照质量比为1∶2的比例均匀混合后，在700℃下活化2小时，加入体积量为活化产物1.5倍的水煮沸30分钟，过滤，滤液浓缩后重复利用，滤渣洗涤3遍至中性，在100℃下烘干，得到活性炭3.65Kg。
洗涤用水循环处理：在第二步中得到的酸液在循环使用四次后进入废液池，与第四步中第二遍清洗以后的清洗废碱水以及第六步洗涤活性炭的清洗废碱水进行中和，中和后进入蒸发装置生产工业用盐和洗涤用蒸馏水。
所得纳米二氧化硅产品技术指标如下：
SiO2含量： 97.3％ 外观： 白色粉末
DBP吸油值： 4.1ml/g 一次粒子粒径：30nm
比表面： 340m2/g 总铁含量： 17mg/Kg
灼烧减量： 3.7％
所得活性炭产品技术指标如下：
比表面积：2480m2/g 亚甲基蓝吸附值：283.5mg/g
总铁含量：29mg/Kg
实施例3
(1)取10Kg发电稻壳灰，按照稻壳灰与水的体积比为1∶1.3的比例，将发电稻壳灰清洗3次，除去上层燃烧不完全的稻壳以及底部沉积的泥沙，80℃下干燥至水含量低于1％，破碎，过40目筛除去大颗粒；
(2)用pH值为4的硝酸溶液在55℃下浸泡3小时，酸液∶稻壳灰体积比在1∶1.4，浸泡过程中不断搅拌，浸泡完成后直接过滤分离出滤渣和酸液。酸液循环使用；
(3)将步骤(2)获得的滤渣加入到质量浓度为15％的碳酸钠溶液当中，二者体积比为1∶1.3，在100℃下搅拌反应4小时，保持体系温度下过滤；
(4)将步骤(3)滤液置于沉淀槽中，加入1Kg聚乙二醇PEG-2000和1.6Kg聚氧乙烯醚AEO-3，均匀混合后降温至50℃，在该温度下陈化48小时，过滤，滤液保留进入步骤(5)，滤渣用水清洗4遍至中性，回流萃取分散剂，液相回收，固相1℃/min程序升温至560℃下保持4小时，得到多孔纳米二氧化硅4.61Kg；
(5)将步骤(4)得到的滤液同步骤(3)得到的滤渣混合，在100℃下搅拌2小时，保持体系温度下过滤，得到的滤液置于沉淀槽中，降温至50℃，在该温度下陈化48小时，过滤，滤液与步骤(4)第1遍清洗滤渣得到的溶液混合，补充加入0.1Kg碳酸钠、0.1Kg聚乙二醇PEG-2000和0.16Kg聚氧乙烯醚AEO-3后，返回步骤(3)重复利用，滤渣用水清洗4遍至中性，回流萃取分散剂，液相回收，固相1℃/min程序升温至560℃下保持4小时，得到多孔纳米二氧化硅0.94Kg；
(6)将第三步过滤后得到的滤渣与碳酸钠按照质量比为1∶3的比例均匀混合后，在650℃下活化2小时，加入体积量为活化产物1.5倍的水煮沸30分钟，过滤，滤液浓缩后重复利用，滤渣洗涤4遍至中性，在110℃下烘干，得到活性炭3.77Kg。
洗涤用水循环处理同实施例1。
所得纳米二氧化硅产品技术指标如下：
SiO2含量： 97.9％ 外观： 白色粉末
DBP吸油值： 4.8ml/g 一次粒子粒径：80nm
比表面： 410m2/g 总铁含量： 21mg/Kg
灼烧减量： 1.3％
所得活性炭产品技术指标如下：
比表面积：2320m2/g 亚甲基蓝吸附值：241.8mg/g
总铁含量：25mg/Kg
实施例4
(1)取10Kg发电稻壳灰，按照稻壳灰与水的体积比为1∶2的比例，将发电稻壳灰清洗3次，除去上层燃烧不完全的稻壳以及底部沉积的泥沙，80℃下干燥至水含量低于1％，破碎，过40目筛除去大颗粒。
(2)用pH值为3的盐酸和硫酸混合溶液(其中H2SO4和HCl物质的量的比为1∶1)在45℃下浸泡3小时，酸液∶稻壳灰体积比在1∶1.6，浸泡过程中不断搅拌，浸泡完成后直接过滤分离出滤渣和酸液。酸液循环使用。
(3)将步骤(2)获得的滤渣加入到质量浓度为15％的碳酸钠溶液当中，二者体积比为1∶1.3，在100℃下搅拌反应4小时，保持体系温度下过滤。
(4)将步骤(3)滤液置于沉淀槽中，加入1.5Kg聚乙二醇PEG-2000和1.5Kg聚乙二醇PEG-4000，均匀混合后降温至50℃，在该温度下陈化48小时，过滤，滤液保留进入步骤(5)，滤渣用水清洗4遍至中性，回流萃取分散剂，液相回收，固相1℃/min程序升温至560℃下保持4小时，得到多孔纳米二氧化硅4.82Kg。
(5)将步骤(4)得到的滤液同步骤(3)得到的滤渣混合，在100℃下搅拌2小时，保持体系温度下过滤，得到的滤液置于沉淀槽中，降温至50℃，在该温度下陈化48小时，过滤，滤液与步骤(4)第1遍清洗滤渣得到的溶液混合，补充加入0.1Kg碳酸钠、0.15Kg聚乙二醇PEG-2000和0.15Kg聚乙二醇PEG-4000后，返回步骤(3)重复利用，滤渣用水清洗4遍至中性，回流萃取分散剂，液相回收，固相1℃/min程序升温至560℃下保持4小时，得到多孔纳米二氧化硅0.63Kg。
(6)将第三步过滤后得到的滤渣与碳酸钠按照质量比为1∶4的比例均匀混合后，在700℃下活化2小时，加入体积量为活化产物1.5倍的水煮沸30分钟，过滤，滤液浓缩后重复利用，滤渣洗涤4遍至中性，第一遍的滤液并入水煮后滤液浓缩，在110℃下烘干，得到活性炭3.39Kg。
(7)洗涤用水循环处理。同实施例1步骤(7)。
所得纳米二氧化硅产品技术指标如下：
SiO2含量： 98.1％ 外观： 白色粉末
DBP吸油值： 4.4ml/g 一次粒子粒径：60nm
比表面： 390m2/g 总铁含量： 19mg/Kg
灼烧减量： 1.2％
所得活性炭产品技术指标如下：
比表面积：2557m2/g 甲基蓝吸附值：261.8mg/g
总铁含量：23mg/Kg
Claims (6)
1.一种利用稻壳灰生产多孔纳米二氧化硅和活性炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照稻壳灰与水的体积比为1∶0.8～10的比例，将稻壳灰用水清洗1～4次，除去上层燃烧不完全的稻壳以及底部沉积的泥沙，干燥至水含量低于1％，破碎，过20～400目筛除去大颗粒；
(2)用pH值为0～5的无机酸溶液对破碎过筛后的稻壳灰在10～105℃下浸泡1～24小时，所述无机酸溶液与稻壳灰体积比为1∶0.6～5，浸泡过程中不断搅拌，浸泡完成后直接过滤，分离出滤渣和酸液；酸液可循环使用；
(3)将步骤(2)获得的滤渣加入到质量浓度为10～30％的碳酸钠溶液或碳酸钾溶液当中，碳酸钠或碳酸钾溶液的量为滤渣体积的1.2～3倍，在80～100℃下搅拌反应1.5～8小时，过滤；
(4)将步骤(3)所得滤液置于沉淀槽中，加入质量分数为临界胶束浓度的30％～200％分散剂，均匀混合后，降温至20～60℃，陈化4～72小时，过滤，滤液保留进入步骤(5)；滤渣用水清洗2～4遍至中性，回流萃取分散剂，液相回收，固相调浆喷雾干燥，得到多孔纳米二氧化硅；或者，滤渣用水清洗2～4遍至中性，1～3℃/min程序升温至450～600℃下保持2-4小时，得到多孔纳米二氧化硅；
所述分散剂选自聚乙二醇系列单个化合物或聚氧乙烯醚系列表面活性剂单个化合物中的至少一种，其中，聚乙二醇系列单个化合物包括PEG-200，PEG-400，PEG-600，PEG-800，PEG-1500，PEG-2000，PEG-3000，PEG-4000，PEG-6000；聚氧乙烯醚系列表面活性剂单个化合物包括AEO-3，AEO-5，AEO-7，分散剂的质量浓度为该单个化合物或者混合物在该体系中的临界胶束浓度的40％～150％。
(5)将步骤(4)得到的滤液与步骤(3)得到的滤渣混合，在80～100℃下搅拌1～4小时，过滤，得到的滤液置于沉淀槽中，降温至20～60℃，在该温度下陈化4～72小时，过滤，滤液与步骤(4)第1遍清洗滤渣得到的溶液混合，补充由于滤渣夹带损失的少量碳酸钠或碳酸钾和分散剂后，返回步骤(3)重复利用，滤渣并入步骤(4)所得滤渣，制备多孔纳米二氧化硅；
(6)将第(3)步过滤后得到的滤渣与活化剂按照质量比为1∶2～3的比例均匀混合后，在600～800℃下活化1～3小时，加入体积量为活化产物1.5～3倍的水煮沸10～40分钟，过滤，滤液浓缩后重复利用，滤渣洗涤2～4遍至中性，再在90～115℃下烘干，得到活性炭；
所述活化剂为选自碳酸钠、氢氧化钠、碳酸钾、氢氧化钾中的一种或者几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的利用稻壳灰生产多孔纳米二氧化硅和活性炭的方法，其特征在于，步骤(1)所述稻壳灰与水的体积比为1∶1.1～2；干燥方式为自然晒干，或者干燥箱烘干，干燥箱温度为80～150℃，干燥时间为2～5个小时，破碎后过筛时，筛网为40～100目。
3.根据权利要求1或2所述的利用稻壳灰生产多孔纳米二氧化硅和活性炭的方法，其特征在于，步骤(2)所述无机酸为盐酸、硫酸、硝酸或磷酸，或所述盐酸、硫酸、硝酸、磷酸的两两混合酸。
4.根据权利要求3所述的利用稻壳灰生产多孔纳米二氧化硅和活性炭的方法，其特征在于，盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液或它们的两两混合酸溶液的pH值为1～4，盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液或它们的两两混合酸溶液与稻壳灰体积比为1∶1～2.5，浸泡温度为40～80℃，浸泡时间为2～4小时。
5.根据权利要求1或2所述的利用稻壳灰生产多孔纳米二氧化硅和活性炭的方法，其特征在于，步骤(3)所述碳酸钠溶液或碳酸钾溶液的质量浓度为15％～20％，加热温度为90～96℃，反应时间为2～4小时。
6.根据权利要求1或2所述的利用稻壳灰生产多孔纳米二氧化硅和活性炭的方法，其特征在于，步骤(4)所述陈化温度为30～50℃，陈化时间为8～24小时。
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