核桃壳的综合利用

    据分析，每100g核桃壳中含灰分0.663g、水分9.59g、苯醇抽出物3.71g、木质素38.05g、纤维素30.88g、半纤维素27.26g。过去核桃作为干果销售，其果壳难以回收利用，而现在许多核桃被深加工利用，所产生的大量集中的核桃壳却被丢弃或焚烧，造成资源的极大浪费。因此，加强对核桃壳的综合利用，避免核桃壳资源的浪费，生产附加值高的产品，不仅可以有效地处理固体废弃物，而且能够变废为宝，提高经济收入。    1.制造活性炭    由于核桃壳的化学成分多为含碳物质，而活性炭是一种具有发达的孔隙结构、巨大的比表面积和优良的吸附性能的含碳物质。自来水厂、污水处理厂、纯净水厂、制药厂、化工厂、食品厂、柠檬酸厂、淀粉厂、溶剂厂、维尼纶厂、燃料厂、饭店、家庭等均需要用优质活性炭来完成各自产品的过滤、吸附、分离或脱色等工艺过程。随着经济的快速发展，我国对活性炭的需求越来越大，活性炭的发展及市场前景非常广阔。    以山核桃壳为原料，采用水蒸气活化法制备不定型颗粒活性炭。试验结果表明，活性炭的综合得率为12%～16%。所制活性炭如以亚甲蓝脱色力为主要目标，最佳活化温度为850℃～950℃、最佳活化时间为3h～4h；如以碘吸附值为主要目标，最佳活化温度为950℃、最佳活化时间为3h。    以山核桃壳为原料，采用磷酸活化法制备不定型颗粒活性炭，其基本特性为灰分4.01%、碘吸附值1038.2mg/g、亚甲蓝脱色力9.0mg/0.1g、硫化物微量、铁含量低于0.05mg/g、氯含量低于0.10mg/g、酸溶物1.14%、充填密度0.395、强度78.7%。分析孔隙结构显示，比表面积1674.22平方米/g、总孔容积0.91m立方米/g、微孔容积0.26m立方米/g、优势孔径21%。    将核桃壳木炭粉碎至小于160目，加入黏结剂混合均匀后挤条成型、干燥，置于电热转炉中在氮气保护下炭化，加热条件为升温速率10℃/min、终温800℃、恒温时间30min，冷却后得到产品碳分子筛。试验结果表明，煤焦油黏结剂中添加少量造纸浆废液或聚乙烯醇，有助于改善分子筛空分性能，并能减少颗粒表面含尘量。.    将核桃壳在不同温度下进行炭化，研究炭化温度对产物产率和性能的影响。试验结果表明，炭化是有效利用核桃壳的重要途径之一，各炭化产物质量得率分别为木炭25%～30%、木醋液28%～35%、木焦油6%～15%、煤气25%～35%；木炭低灰且孔隙发达，500℃木炭具有最大比表面积，700℃木炭具有最佳空分性能，因此木炭可作为制备活性炭或碳分子筛的前驱体，木醋液、木焦油经进一步加工可制得多种化工产品，煤气热值高，适于作为民用煤气。    2.提取棕色素    随着人们生活水平的不断提高和环保意识的增强，对食用色素的选择有了新的趋向。合成色素虽然色泽鲜艳，制备和使用比较便捷，但可能具有毒副作用，因此对天然色素的需求越来越迫切。就天然色素而言，一般取自植物、动物组织中，不仅种类繁多，色泽自然，而且多具有药理、保健和营养作用，因此受到了人们的普遍欢迎。    取一定量过30目筛且干燥的核桃壳粉末，置于125mL圆底烧瓶中，加入50%乙醇60mL，控制温度为80℃，水浴加热回流5h，冷却至室温后过滤，将红棕色滤液减压浓缩后得棕色固体产物，用一定量的石油醚洗涤3次～5次后，真空干燥，最后制得粉状核桃壳棕色素。该色素带有淡淡的香味，并且具有良好的耐热性和抗氧化性，可用于食品加工业，提取后的残渣仍可用于活性炭的生产，因而可提高核桃壳的利用率。    3.生产抗氧化剂    在储存油脂及含油食品的过程中，油脂中的不饱和脂肪酸极易被氧化，造成食品色泽风味及质地发生改变，以至损害消费者的身体健康。试验结果表明，核桃壳提取物可有效地抑制亚油酸的脂质氧化，其中以正己烷和乙酸己酯提取物的抑制效果为好，可与同浓度的茶多酚相媲美。    4.制作抗聚剂    目前我国氯丁橡胶生产使用的抗聚剂是由木材干馏提取的木焦油加工而成的。生产1t抗聚剂需要275立方米的木材，在森林资源短缺的情况下，利用新的木材替代品有着重要的意义，这不仅节约森林资源，而且能保证抗聚剂的原料来源，保持良好的生态环境。    提取山核桃焦油，并经过滤除去杂质、真空蒸馏、冷凝等工艺，可以生产抗聚剂，该产品的各项技术指标均达到国家专业标准。核桃壳焦油抗聚剂和木焦油抗聚剂在氯丁橡胶中的作用相同。山核桃壳用于干馏生产，山核桃壳炭生产不定型颗粒活性炭，核桃壳焦油加工抗聚剂，满足合成橡胶工业生产的需要。    5.作为过滤器中的滤料    核桃壳滤料具有亲水疏油性能，处理含油污水后容易洗涤再生，特别是处理含油量低于100mg/L的污水，效果良好，因此已广泛应用于油田含油污水的处理。核桃壳过滤器已成为污水处理中的主要过滤设备。    试验结果表明，核桃壳过滤器截污能力为34.8kg/立方米，反冲洗周期为15h；压力差在0.1MPa为正常值，0.15MPa为反冲洗控制值；采用5mg/L滤料清洗剂进行反冲洗，反冲洗强度为9.1L/平方米?s，历时20min，过滤出水油含量可以稳定在10mg/L以下，悬浮物含量稳定在20mg/L以下，加入清洗剂清洗，效果比不加清洗剂明显。    6.作为堵漏材料    提高堵漏成功率是降低井漏损失的唯一途径，而正确选择堵漏材料及其在堵液中的浓度、复配比，是提高堵漏成功率的重要技术措施。    研究结果表明，轻度漏井采用核桃壳粉、单封剂和超细碳酸钙堵漏，效果良好。在现场堵漏中，均使用了核桃壳粉，能满足各种井堵漏、防漏的需求。    7.加工有机稀释肥    在氧化剂的参与和一定温度条件下，木质素可以与氨水发生反应形成氨化木质素，其含氨量达到8%～24%。这种氨化木质素可以作为有机稀释肥应用于农业。    将核桃壳粉碎、干燥后过60目筛加入反应釜中，再加入一定量的氨水，通入氧气或加入过氧化氢和蒸馏水，开动搅拌机（转速300r/min）同时升温，达到规定温度后保持一定时间，产物经釜内压力压出，经浓缩、干燥后测定总氨含量。天然木质素材料（核桃壳）在氧气和过氧化氢作氧化剂时可以与氨水发生反应，含氮量可达4.5%～6.8%；天然木质素材料与工业木质素相比，反应较为剧烈，氮化产物含氮量低；用过氧化氢作氧化剂比用氧气作氧化剂氨化效率高。