秸稈中鉀的提取及回收利用.pdf

1、秸稈是農(nóng)村常見的農(nóng)業(yè)廢棄物，每年我國(guó)產(chǎn)農(nóng)作物秸稈達(dá)8億噸以上。近年來(lái)，大量研究揭示了秸稈中含有較高含量的鉀，以鉀含量2％計(jì)，每年秸稈中含鉀量多達(dá)1600萬(wàn)噸以上，因此，回收秸稈中的鉀具有重大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)價(jià)值。本論文以水稻秸稈為研究對(duì)象，在分析測(cè)定秸稈中鉀的含量及其存在形式的基礎(chǔ)上，首次提出以微波技術(shù)溶出秸稈中的鉀，并研究了溶出液中鉀的分離提取條件，探索了一條回收提取秸稈中鉀的技術(shù)路線。 論文采用化學(xué)分餾法測(cè)定秸稈中的鉀，結(jié)果表

2、明秸稈中鉀的總量達(dá)3.7％左右，其中水溶性的鉀為2.7％左右，秸稈有機(jī)質(zhì)束縛的鉀為0.9％左右，此外，鹽酸溶解性鉀為0.17％左右，分別占秸稈中總鉀量的73％、22％和5％。 采用水溶攪拌方法處理秸稈可使其中73％的鉀即水溶性鉀溶出，采用微波方法消解秸稈，鉀溶出率可達(dá)90％以上，明顯高于水溶攪拌方法，表明微波條件下秸稈細(xì)胞壁被破壞，釋放出有機(jī)質(zhì)束縛的鉀。對(duì)微波消解溶出條件進(jìn)行優(yōu)化，以鉀溶出率為指標(biāo)，分別采用單因素試驗(yàn)法和正交試

3、驗(yàn)法，考察樣品粒度、消解時(shí)間、微波功率、液固比等因素對(duì)秸稈中鉀溶出率的影響，隨著樣品粒度的降低和消解時(shí)間增加，鉀溶出率增加，微波功率在280W時(shí)鉀溶出率達(dá)到最大，液固比為30時(shí)鉀溶出率最高。由正交試驗(yàn)方差分析得出，樣品粒度和液固比對(duì)鉀溶出率有顯著影響(P<0.01)，其次是微波功率(P＝0.151)，消解時(shí)間對(duì)鉀溶出率影響最小(P=0.494)。得出優(yōu)化消解工藝條件：樣品粒度0.42mm，微波功率280w，液固比35，消解時(shí)間70s，此

4、條件下鉀的溶出率為94.6％。 根據(jù)紅外光譜分析結(jié)果結(jié)合參考文獻(xiàn)，初步確定水溶有機(jī)質(zhì)中可能存在非均質(zhì)較憎水性腐殖質(zhì)和較親水性非腐殖質(zhì)。用紫外分光光度計(jì)測(cè)出水溶有機(jī)質(zhì)在213nm處有最大吸收峰，以此波長(zhǎng)下吸光度表征溶液中可溶性有機(jī)質(zhì)的含量。采用D065吸附分離秸稈水溶含鉀溶液中的水溶有機(jī)質(zhì)，通過(guò)單因素試驗(yàn)考察溫度、pH值、沈脫劑濃度、流速對(duì)水溶有機(jī)質(zhì)吸附、沈脫的影響，得出優(yōu)化試驗(yàn)參數(shù)：酸性條件下(pH=2)，室溫(20℃)以0.

5、03mL/(min·mL樹脂)流速動(dòng)態(tài)吸附，pH=10的80％乙醇溶液作為洗脫劑，以0.05mL/(min·mL樹脂)的流速沈脫。在此條件下，大孔樹脂對(duì)水溶有機(jī)質(zhì)的吸附率達(dá)94％左右，且分離過(guò)程中鉀回收率為97.5％。 利用經(jīng)NH4HCO3溶液改性的銨型沸石吸附分離消解液中的鉀，通過(guò)單因素試驗(yàn)法，考察了消解液中鉀的濃度、沸石裝填高度(高徑比)、液體流速等因素對(duì)沸石吸附鉀的影響，得出試驗(yàn)參數(shù)：上柱液濃度為4.12mg/mL，高徑

6、比24，上柱液流速為0.067mL/(min·mL沸石)，控制流出液中鉀的穿透率小于10％時(shí)，沸石的吸附容量達(dá)到16.02mg/g沸石。采用NH4HC03溶液為解脫液，實(shí)驗(yàn)優(yōu)化解脫條件參數(shù)為：用1mol/L的NH4HC03溶液以0.083mL/(min·mL沸石)流速解脫，鉀解析率達(dá)到98.08％，結(jié)晶產(chǎn)品中KC1含量為49.38％，NH4C1含量為49.16％，NaCl含量為1.74％，有機(jī)質(zhì)含量為0.72％，結(jié)果表明銨型沸石使得溶液