RU2359907C2 – Způsob zpracování rýžových slupek – Patenty Google

Vědci z Perm National Research Polytechnic University (PNRPU) navrhli bezodpadovou integrovanou technologii pro recyklaci popela z rýžových slupek k výrobě užitečných materiálů, které lze použít v různých oblastech, od stavebnictví a oprav až po ochranu povrchů před korozí.

Rýžové slupky jsou ve všech zemích produkujících rýži velkým odpadem a jejich likvidace je stále nevyřešeným problémem. Přítomnost značného množství anorganických nečistot ve slupce rýže neumožňuje její likvidaci pomocí tradiční technologie kompostování zemědělského odpadu. Při spalování slupek lze získat energii, ale stejné nečistoty, kterými jsou oxidy vápníku a hořčíku, zabraňují úplnému spálení a produkují značné množství popela jako odpadu. Právě přítomnost nečistot zbytkového uhlíku a oxidů vápníku a hořčíku neumožňuje zpracování popela z rýžových slupek na čistý oxid křemíku k získání oblíbených silikátových produktů, například různých druhů skla. Vědci z Perm National Research Polytechnic University (PNRPU) navrhli bezodpadovou integrovanou technologii pro recyklaci popela z rýžových slupek k výrobě užitečných materiálů, které lze použít v různých oblastech, od stavebnictví a oprav až po ochranu povrchů před korozí.

Článek byl publikován v časopise Construction and Geotechnics, ročník 15 č. 1, 2024. Studie byla provedena v rámci programu Priorita 2030 strategického akademického vedení.

Po výrobě rýže zůstane velké množství slupeknapříklad v Číně – až 40 milionů tun ročně otázka jeho likvidace je mimořádně aktuální. Je špatně biologicky rozložitelný a stává se závažnou látkou znečišťující životní prostředí, která se hromadí jako těžko rozložitelný odpad na skládkách. Charakteristickým rysem těchto slupek je vysoký podíl anorganických složek. Pokud tedy běžné dřevo nebo sláma neobsahuje více než 5-7 hm. % anorganických nečistot, pak v rýžových slupkách jejich obsah dosahuje 19-21 hm. %. Proto se nejen špatně přirozeně rozkládá, ale také se obtížně spaluje, přičemž v popelu zachovává vysoký podíl nespáleného uhlíku. Výsledkem je, že slupka rýže je amorfní oxid křemičitý (amorfní oxid křemičitý) s nečistotami oxidů vápníku a hořčíku a nespáleným uhlíkem.

V překvapivě nehospodárné situaci se amorfní oxid křemičitý z popela z rýžových slupek, který je cennou surovinou pro řadu průmyslových produktů, likviduje přidáním do asfaltového betonu místo písku jen proto, že obsahuje značné množství nečistot. Mezitím se přírodní minerály skládající se z amorfního oxidu křemíku, jako je tripolit a diatomit, speciálně těží po stovkách tisíc tun, aby se získal stejný amorfní oxid křemíku. Vědci z Permské polytechnické univerzity navrhli nahradit neobnovitelné přírodní suroviny obnovitelnými.
Jedním z nejdůležitějších průmyslových produktů získaných z přírodních minerálů oxidu křemičitého je tekuté sklo (silikátové lepidlo). Aktivně se používá při výrobě tepelně odolných a kyselinovzdorných materiálů, barev a dekorativních nátěrů pro ochranu proti korozi a v mnoha dalších oblastech. Je to tekuté sklo, které lze získat pomocí technologie navržené vědci z popela z rýžových slupek jako hlavního produktu. A nečistoty se při technologických operacích oddělují a přeměňují na další hodnotný produkt – granulované pěnové sklo, které se používá jako tepelně izolační vrstva v projektech bytové, komerční a průmyslové výstavby. Uhlík přítomný v popelu z rýžových slupek se využívá i v technologii, ale pouze k tvorbě plynů, které při výrobě pěnového skla zevnitř pění sklo.

Doktor technických věd, vedoucí katedry stavební výroby a geotechniky PNIPU, Vadim Ofrikhter poznamenal:

Roční produkci popela můžete porovnat s produkcí jeho minerálního analogu – křemeliny, což je cenná fosilní surovina a těžařské společnosti vynakládají vysoké náklady na jeho těžbu. Zatímco popel z rýžových slupek je považován za zbytečný odpad. Navrhujeme jej považovat za cenný zdroj oxidu křemičitého, který je na rozdíl od svého analogu obnovitelný. Proto se musíte zaměřit nikoli na zničení popela z rýžových slupek, ale na plné využití všech jeho složek a získání vyhledávaných produktů.

Využití popela z rýžových slupek pro výrobu produktů s vysokou přidanou hodnotou je obtížné z důvodu přítomnosti nečistot v něm – oxidů a uhlíku. Oddělení těchto nečistot nevyhnutelně vyžaduje vysoké provozní náklady. Vědci z PNRPU navrhli další řešení, ve kterém se uhlík odstraňuje oxidací. Výsledkem je čisté tekuté sklo a oxidy hořčíku a vápníku nejsou separovány jako odpad, ale jako cenný produkt – granulované pěnové sklo. Lze je použít k tepelné izolaci, k výrobě lehkých technogenních zemin a jako plnivo do kompozitních materiálů.
Tento způsob zpracování bude komplexní a efektivní řešení ekologického problému recyklace odpadu z produkce rýže.

Zdrojem informací byly materiály tiskové služby Permské národní výzkumné polytechnické univerzity (PNIPU). Datum přístupu k elektronickému zdroji (internetovému zdroji): 19.07.2024

Zdroj: Tisková služba Perm National Research Polytechnic University (PNIPU)

Přihlaste se k odběru e-mailového zpravodaje pomocí tlačítka „Přihlásit se k odběru novinek“ nebo k odběru aktualizací foodmi na Telegram, VKontakte a Yandex.Zen, abyste měli přehled o všech důležitých zprávách ze světa potravinářského průmyslu.

Číslo publikace RU2359907C2 RU2359907C2 RU2007130745/15A RU2007130745A RU2359907C2 RU 2359907 C2 RU2359907 C2 RU 2359907 A2 2007130745/15A RU 2007130745 A RU15 A RU 2007130745A RU 15 C2007130745 RU2007130745 C2007130745 RU 2359907C2 Autorita RU Rusko Klíčová slova zpracování rýže předchozího umění teplota rýže slupka voda Datum předchozího vydání 2359907-2-2359907 Číslo přihlášky RU2/2007A Jiné jazyky ​​Angličtina ( en ) Jiné verze RU08A ( ru Vynálezce Alexander Alexandrovich Boryaev (RU) Alexander Alexandrovich Boryaev Alexander Sergeevich Sergejevič Kruglovy Kruglov Alexandre Alexander Kruglovich Bore glov Datum priority (Datum priority je předpoklad a není právním závěrem. Google neprovedl právní analýzu a nečiní žádné prohlášení ohledně přesnosti uvedeného data.) 07-2007130745-15 Datum podání 2007130745-2007-08 Datum zveřejnění 07 2007 08-07-2009 Kruh Alexandrovich Bory Alexandrovich Borerge Borerge Borerge aev 06-27-2007 Priorita do RU08/07A priorita Kritický patent/RU2007C08/ru 07-2007130745-15 Publikace RU2359907A Kritický patent/RU2A/ru 2009-02-20 2007130745-2007130745-2009 06-27-2009 Schváleno Veřejná přihláška 06-27-2359907 publikace Kritický patent/RU2C2359907/ru

Krajiny

• Zpracování pevných odpadů (OBLAST)
• Organické sloučeniny s nízkou molekulovou hmotností a jejich příprava (OBLAST)

Abstraktní

Vynález je využitelný v chemickém průmyslu a zpracování průmyslových a zemědělských odpadů. Rýžové slupky se vystaví působení vodného roztoku alkálie v poměru rýžové slupky: NaOH (pevná látka): voda = 1:(0,4÷1,0):(5÷10) a zahřejí se na teplotu 120-250°C. Rýžové slupky mohou být předem ošetřeny kyselinou při 100-250 °C. Navrhovaný vynález umožňuje izolovat jak oxid křemičitý, tak organické části rýžových slupek pro další použití. 1 z.p. létat.

Popis

Vynález se týká způsobů zpracování průmyslových a zemědělských odpadů a lze jej použít k extrakci oxidu křemičitého a organických látek obsažených ve slupkách rýže pro následné kvalifikované použití v různých oblastech technologie.

Rýžové slupky se obtížně recyklují, protože špatně hoří, prakticky nehnijí a při mechanickém zpracování jsou vysoce abrazivní. Rýžové slupky mají dosud omezené použití a používají se k výrobě směsí oxidu křemičitého se sazemi a oxidem křemičitým pomocí vysokoteplotní pyrolýzy. US patent č. 6524543 popisuje výrobu kapalného skla rozpuštěním oxidu křemičitého ve vodném alkalickém roztoku při zahřívání. Je také známo, že oxid křemičitý získaný pyrolýzou rýžových slupek lze dále čistit za účelem výroby vysoce čistého křemíku pro elektronický průmysl. Je třeba poznamenat, že v druhém případě je vhodnější provést speciální čištění původní rýžové slupky. Ruský patent č. 2161124 navrhuje pro tento účel vícenásobné promývání horkou a okyselenou vodou s následným vysokotlakým ždímáním. Technologický modul pro zpracování rýžových slupek, který z něj umožňuje získávat oxid křemičitý a tekuté sklo, je deklarován v ruském patentu č. 2171780, obsahuje sekce pro praní výchozí suroviny, sušení, oxidační spalování, okují a balicí zařízení a vyznačuje se tím, že je navíc vybaven účinným zařízením pro deionizaci technologické vody, neutralizaci a regeneraci kyselé odpadní vody a zařízení pro praní vzduchu.

Rýžové slupky přitom obsahují jen asi 20 % oxidu křemičitého, zbylých 80 %, které se stávajícími technologiemi nenávratně ztrácí, tvoří celulóza, polysacharidy, lignin a řada dalších cenných látek, které se při pyrolýze ničí, a navíc pyrolytické zpracování vyžaduje vysoké teploty, a tedy značné energetické náklady. Autory navrhovaný způsob zpracování rýžových slupek tyto nevýhody nemá, protože umožňuje extrahovat maximum prospěšných chemikálií z rýžových slupek.

Autoři nárokované metodě je nejblíže metoda alkalické úpravy slupek, popsaná v ruském patentu č. 2160726. Podle patentu se odpad z výroby obilí – drcené slupky – upraví vodným roztokem NaOH o koncentraci 10-30% v poměru (1:6)-10 při teplotě 80-90°C po 10 hodinách bez přidání přísady do betonové směsi se používá jako přísada 14-XNUMX separace směsi pěny.

Cílem vynálezu je vytvořit způsob komplexního zpracování rýžových slupek, který umožňuje extrakci jak oxidu křemičitého, tak složek organické části rýžových slupek pro následné použití.

Problém je vyřešen tím, že rýžové slupky jsou při zahřívání v kontaktu s vodným roztokem alkálie v poměru rýžové slupky: NaOH (pevná látka): voda = 1: (0,4÷1,0): (5-10) a teplotě 120-250°C.

Reaktor vybavený mechanickým míchadlem a ohřevem se naplní 100 kg rýžových slupek, 40 až 100 kg pevného hydroxidu sodného (nebo ekvivalentního množství vodného roztoku NaOH) a 600 kg vody (s přihlédnutím k vodě zaváděné s alkálií v případě použití vodné alkálie). Reakční hmota se udržuje v uzavřeném reaktoru za zahřívání a míchání při teplotě 120-250 °C po dobu 3-8 hodin. Kapalná fáze je poté oddělena od pevné látky a odeslána k dalšímu zpracování.

100 kg rýžových slupek a 800 kg 2% roztoku kyseliny chlorovodíkové nebo sírové se vloží do reaktoru vybaveného ohřevem. Reakční hmota se udržuje v uzavřeném reaktoru za zahřívání a míchání při teplotě 100-250 °C po dobu 8-12 hodin. Pevná fáze je poté oddělena od kapaliny a odeslána k dalšímu zpracování podle příkladu 1.

Nároky (2)

1. Způsob zpracování rýžových slupek jejich kontaktováním s vodným roztokem alkálie za zahřívání, vyznačující se tím, že zpracování se provádí při hmotnostním poměru rýžové slupky:NaOH (pevná látka):voda = 1:(0,4÷1,0):(5÷10) a teplotě 120-250 °C.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že rýžové slupky se nejprve hydrolyzují působením kyseliny při teplotě 100-250 °C a pevná sraženina získaná jako výsledek se podrobí dalšímu alkalickému zpracování podle bodu 1.

RU2007130745/15A 2007-08-07 2007-08-07 Způsob zpracování rýžových slupek RU2359907C2 ( ru )

Prioritní aplikace (1)

Aplikace nárokující si prioritu (1)