CN109647440B - 一种秸秆的利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种秸秆的利用方法，尤其是海水稻秸秆的利用方法，属于功能材料领域。本发明以秸秆为原料制备纸片基底，纸片基底经涂布、煅烧、水热法处理后得碳负载的硫化钨催化剂。采用本发明碳负载的硫化钨催化剂应用于电解水试验，并且与未负载的WS2催化剂进行催化性能的比较，发现采用本发明获得的催化剂催化效果远远优于未负载的WS2催化剂的催化效果，并且本发明创新性的运用秸秆纤维材料作为基底，大大降低催化剂的制备成本，变废为宝，对秸秆进行充分的、高附加值的利用，与现有技术相比，具有显著的进步。

Description

一种秸秆的利用方法
技术领域
本发明涉及一种秸秆的利用方法，尤其是海水稻秸秆的利用方法，属于功能材料领域。
背景技术
保护大自然的生态平衡是全球目前最关注的热点问题，而农业秸秆类废弃物的再利用成为关注的焦点。我国秸秆资源十分丰富，但目前其处理方式主要有以下几种：
(1)直接焚烧处理，这样不但将有用的资源白白废弃，而且秸秆焚烧会产生大量的二氧化碳,，造成严重的环境污染；
(2)秸秆还田，将未经处理的干秸秆直接还田，没有发酵处理时间，没腐烂的秸秆不但起不到肥田作用，反而影响作物出苗率；
(3)将秸秆加工成饲料或者做为造纸制浆原料，但是由于技术原因，一些关键性技术难题尚未突破，秸秆的综合利用面临困境。
因此，需要一套完善地对废弃秸秆进一步使用的方法，以解决秸秆焚烧带来的环境污染问题，并能够变废为宝，进而对秸秆进行充分的、高附加值的利用。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种秸秆的利用方法，本发明以秸秆为原材料，实现其高附加值利用，开发了全新的生物质资源综合利用工艺，实现了固体废弃物在材料领域的应用，为我国轻工业以及农业的高效清洁发展发挥了重要作用，显著提高了我国的整体技术水平和国际竞争力。
本发明所述的一种秸秆的利用方法，是以秸秆为原料制备纸片基底，纸片基底经涂布、煅烧、水热法处理后得碳负载的硫化钨催化剂。
包括以下步骤：
(1)以秸秆为原料，碱法蒸煮得到纤维素，纤维的卡伯值为20-25，灰分为2.0-3.2，打浆度为40-50°SR，抄成定量为110-130g/m2的纸片基底备用；
(2)Na2WO4·2H2O溶解于去离子水中，向其中加入盐酸至不再产生沉淀，使用去离子水在冰浴中洗涤沉淀物；向洗涤后的沉淀物中加入去离子水得到悬浮液，在50-60℃剧烈搅拌10-15min，向其中加入草酸，继续搅拌至沉淀物溶解，悬浮液变为透明溶胶，涂布在(1)所得到纸片基底上，形成种子层；
(3)将涂布后的纸片基底煅烧，自然冷却；
(4)将自然冷却后的纸片基底置于反应釜中水热法处理，将偏钨酸铵、硫脲和去离子水混合后，混入草酸后将纸片基底浸泡，200-250℃加热24-26h，得碳负载的硫化钨催化剂。
本发明中，首先为了便于后续透明溶胶的吸附，本发明首先将秸秆蒸煮得到纤维素，然后抄成定量为110-130g/m2的纸片基底备用。纤维的卡伯值为20-25，灰分为2.0-3.2，打浆度为40-50°SR。本发明所述的秸秆优选纤维长度长、纤维强度好的海水稻秸秆，以海水为介质，碱法蒸煮得到纤维素。
本发明步骤(2)中，钨酸钠与盐酸反应生成钨酸沉淀，洗涤沉淀物至中性。洗涤后的沉淀物中加入去离子水得到悬浮液，沉淀与去离子水的质量体积比为1:10-50，比例过大会造成种子层溶液稀薄，过小不容易涂布在纸片基底上，造成不均匀。悬浮液中加入草酸沉淀溶解变为透明溶胶，草酸调节至pH值为1即可。将透明溶胶涂布在纸片基底上，形成种子层，以提供后期WS2的生长点。透明溶胶的涂布量在2-6g/m2，涂布过多会不均匀，过小的话WS2生长点少。
将涂布后的纸片基底煅烧，自然冷却，煅烧之后，纤维发生碳化反应。所述煅烧温度为300-600℃，其中300-400℃煅烧20min，400℃煅烧40min，采用上述的煅烧方式可以使得炭化更加均匀。
将自然冷却后的纸片基底置于反应釜中水热法处理，得到碳负载的硫化钨催化剂。该过程中，以质量比计，纸片基底：偏钨酸钠：硫脲：去离子水：草酸＝1.1-1.3:1-2:0.5-2:50:0.9-1.8。
采用本发明碳负载的硫化钨催化剂应用于电解水试验，并且与未负载的WS2催化剂进行催化性能的比较，发现采用本发明获得的催化剂催化效果远远优于未负载的催化剂的催化效果，并且本发明创新性的运用秸秆纤维材料作为基底，大大降低催化剂的制备成本，变废为宝，对秸秆进行充分的、高附加值的利用，与现有技术相比，具有显著的进步。
附图说明
图1为实施例1获得的催化剂的扫描电镜图；
图2为实施例2获得的催化剂的扫描电镜图；
图3为实施例3获得的催化剂的扫描电镜图；
图4为本发明获得的催化剂催化性能图；
图5为现有技术没有负载的WS2催化剂催化性能图。
具体实施方式
实施例1
一种秸秆的利用方法，以秸秆为原料制备纸片基底，纸片基底经涂布、煅烧、水热法处理后得碳负载的硫化钨催化剂，包括以下步骤：
(1)以海水稻秸秆为原料，以海水为介质，碱法蒸煮得到纤维素，纤维的卡伯值为22.6，灰分为2.4，打浆度为45°SR，抄成定量为120g/m2的纸片备用；
(2)1gNa2WO4·2H2O溶解于15ml去离子水中，用滴管加入盐酸至不再产生沉淀。使用去离子水在冰浴中洗涤沉淀物至中性，向洗涤后的沉淀物加入去离子水得到悬浮液，在50℃水浴中剧烈搅拌10min，加入0.9g草酸，继续搅拌5min，沉淀物溶解，悬浮液变为透明溶胶，pH值为1.0，涂布在(1)所得到纸片基底上，形成种子层；其中，沉淀物与去离子水的质量体积比为1:10；涂布量在2g/m2；
(3)将涂布后的基底放入管式炉中，300℃下煅烧20min，400℃下煅烧40min，然后自然冷却取出；
(4)将自然冷却后的纸片基底置于反应釜中水热法处理，将偏钨酸铵、硫脲和去离子水混合后，混入草酸后将纸片基底浸泡，200℃加热24h，得碳负载的硫化钨催化剂，其中，以质量比计，纸片基底：偏钨酸钠：硫脲：去离子水：草酸＝1.1:1:0.5:50:0.9。
实施例2
一种秸秆的利用方法，以秸秆为原料制备纸片基底，纸片基底经涂布、煅烧、水热法处理后得碳负载的硫化钨催化剂，包括以下步骤：
(1)以海水稻秸秆为原料，以海水为介质，碱法蒸煮得到纤维素，纤维的卡伯值为22.6，灰分为2.4，打浆度为45°SR，抄成定量为120g/m2的纸片备用；
(2)1.5g Na2WO4·2H2O溶解于15ml去离子水中，用滴管加入盐酸至不再产生沉淀。使用去离子水在冰浴中洗涤沉淀物至中性，洗涤后的沉淀加入去离子水得到悬浮液，在50℃水浴中剧烈搅拌10min，加入1.2g草酸，继续搅拌5min，沉淀物溶解，悬浮液变为透明溶胶，pH为1.0，涂布在(1)所得到基底上，形成种子层；其中，沉淀物与去离子水的质量体积比为1:30；涂布量在4g/m2；
(3)将涂布后的基底放入管式炉中，300℃下煅烧20min,500℃下煅烧40min，然后自然冷却取出；
(4)将自然冷却后的纸片基底置于反应釜中水热法处理，将偏钨酸铵、硫脲和去离子水混合后，混入草酸后将纸片基底浸泡，250℃加热26h，得碳负载的硫化钨催化剂，其中，以质量比计，纸片基底：偏钨酸钠：硫脲：去离子水：草酸＝1.2:1.5:1:50:1.3。
实施例3
一种秸秆的利用方法，以秸秆为原料制备纸片基底，纸片基底经涂布、煅烧、水热法处理后得碳负载的硫化钨催化剂，包括以下步骤：
(1)以海水稻秸秆为原料，以海水为介质，碱法蒸煮得到纤维素，纤维的卡伯值为22.6，灰分为2.4，打浆度为45°SR，抄成定量为120g/m2的纸片备用；
(2)2gNa2WO4·2H2O溶解于15ml去离子水中，用滴管加入盐酸至不再产生沉淀。使用去离子水在冰浴中洗涤沉淀物至中性，洗涤后的沉淀加入去离子水得到悬浮液，在50℃水浴中剧烈搅拌10min，加入1.8g草酸，继续搅拌5min，沉淀物溶解，悬浮液变为透明溶胶，pH为1.0，涂布在(1)所得到纸片基底上，形成种子层；其中，沉淀物与去离子水的质量体积比为1:50；涂布量在6g/m2；
(3)将涂布后的基底放入管式炉中，300℃下煅烧20min，600℃下煅烧40min。然后自然冷却取出；
(4)将自然冷却后的纸片基底置于反应釜中水热法处理，将偏钨酸铵、硫脲和去离子水混合后，混入草酸后将纸片基底浸泡，200℃加热25h，得碳负载的硫化钨催化剂，其中，以质量比计，纸片基底：偏钨酸钠：硫脲：去离子水：草酸＝1.3:2:2:50:1.8。
试验例
将本发明获得的催化剂应用于电解水试验，并且与未负载的WS2催化剂进行催化性能的比较，发现采用本发明获得的催化剂催化效果远远优于未负载的WS2催化剂的催化效果，具体参见图4和图5，并且本发明由于采用了纤维材料作为基底，能够变废为宝，进而对秸秆进行充分的、高附加值的利用，大大降低了催化剂的制备成本，与现有技术相比，具有显著的进步。

Claims (5)

1.一种秸秆的利用方法，其特征在于，以秸秆为原料制备纸片基底，纸片基底经涂布、煅烧、水热法处理后得碳负载的硫化钨催化剂；
包括以下步骤：
（1）以秸秆为原料，碱法蒸煮得到纤维素，纤维的卡伯值为20-25，灰分为2.0-3.2，打浆度为40-50°SR ，抄成定量为110-130g/m2的纸片基底备用；
（2）Na2WO4·2H2O溶解于去离子水中，向其中加入盐酸至不再产生沉淀，使用去离子水在冰浴中洗涤沉淀物；向洗涤后的沉淀物中加入去离子水得到悬浮液，在50-60℃剧烈搅拌10-15min，向其中加入草酸，继续搅拌至沉淀物溶解，悬浮液变为透明溶胶，涂布在（1）所得到纸片基底上，形成种子层；
（3）将涂布后的纸片基底煅烧，自然冷却；
（4）将自然冷却后的纸片基底置于反应釜中水热法处理，将偏钨酸铵、硫脲和去离子水混合后，混入草酸后将纸片基底浸泡，200-250℃加热24-26h，得碳负载的硫化钨催化剂；
步骤（3）中，300℃煅烧20min，然后400℃或500℃或600℃煅烧40min；
步骤（4）中，以质量比计，纸片基底：偏钨酸钠：硫脲：去离子水：草酸=1.1-1.3:1-2:0.5-2:50:0.9-1.8。
2.根据权利要求1所述的一种秸秆的利用方法，其特征在于，步骤（2）中，沉淀物与去离子水的质量体积比为1g:10-50ml。
3.根据权利要求1所述的一种秸秆的利用方法，其特征在于，步骤（2）中，透明溶胶的pH值为1。
4.根据权利要求1所述的一种秸秆的利用方法，其特征在于，步骤（2）中，涂布量在2-6g/m2。
5.根据权利要求1所述的一种秸秆的利用方法，其特征在于，所述的秸秆为海水稻秸秆。
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