作为人类生存和发展的重要物质基础，煤炭、石油、天然气等化石能源支撑了19世纪到20世纪近200年来人类文明的进步和经济社会的发展。然而，化石能源的不可再生性和人类对其的巨大消耗，使得化石能源正在逐渐走向枯竭。同时，化石能源的利用，也是造成环境变化与污染的关键因素。大量的化石能源消费，引起温室气体排放，使大气中温室气体浓度增加、温室效应增强，导致全球气候变暖。随着化石能源储量的逐步降低和全球环境污染问题的加剧，全球能源危机也日益迫近。以化石能源为主的能源结构，具有明显的不可持续性。因此各国都在寻找新能源或可以替代化石能源的可再生资源。在这种环境污染日益严重，化石能源日益短缺的情况下，生物质作为一种可再生资源逐渐引起了大家的关注。生物质具有种类多，产量大等特点。而稻壳作为生物质中的一种，因其产量多的特点在我国生物质能源开发利用方面占有十分重要的地位。其中大部分的稻壳用作发电产能，产生的副产物稻壳灰如不加以利用会造成极大的环境污染和资源浪费。如何利用稻壳灰则成了目前国内稻壳生物质能利用问题上亟待解决的问题。本论文采用了三种方法，对稻壳灰中的碳源和硅源进行了充分的利用，并对得到的产品进行应用研究，从而实现稻壳灰资源化的综合利用。第一部分，以稻壳灰为原料，固体碳酸钠为活化剂，同步溶硅活化制备活性炭和二氧化硅。得到实验结果：活化温度为900oC活化时间为45min浸渍比为1:1.75溶解用水量为350ml溶解时间为2h。二氧化硅产率为93.79wt.%、活性炭比表面积为570-900m2/g、碘吸附值可达到了1708-2000mg/g、电容能力在185F/g左右。本部分创新性在于：1．碳酸钠高温分解后与稻壳灰反应生成硅酸钠固体，经水溶后得到水玻璃溶液和固体活性炭，实现了溶硅、活化的一步完成。降低了成本，使稻壳灰得到了充分的利用。2．溶硅阶段碳酸钠分解产生的二氧化碳气体，经过净化处理，可以用于制备二氧化硅的沉淀剂，既避免了传统方法中用酸中和沉淀造成的污染，降低了成本，又充分利用回收了二氧化碳，减少了温室气体的排放，实现了二氧化碳的循环利用。3．碳酸钠作为原料与稻壳灰反应得到硅酸钠固体，经水溶得到水玻璃溶液，再经碳化析出二氧化硅固体，过滤得到碳酸钠溶液，滤液结晶得到碳酸钠固体。在此过程中碳酸钠不消耗，可循环利用，降低成本，减少废水排放。第二部分，通过对比几种从农业废弃物中制备的活性炭对苯酚的吸附能力，考察第一部分制备的活性炭对苯酚的吸附能力，为实际应用提供参考。结果如下：1.得到了几种不同方法制备的活性炭对苯酚吸附能力的大小比较。2.通过对吸附模型的讨论，发现几种活性炭均符合Langmuir单分子层吸附。3.所有吸附样品对苯酚的吸附为自发的吸热反应。4.通过对动力学过程的考察，发现吸附反应以准二级吸附反应为主，同时伴随着扩散反应的发生。5.通过吸附能力、制备过程、成本等方面综合考虑发现第一部分制备的活性炭更适合于实际应用。第三部分，以稻壳灰为原料，固体碳酸钾为活化剂，同步溶硅活化制备活性炭和二氧化硅。得到最佳实验条件：活化温度为1000oC、活化时间为30min、浸渍比为1:5、溶解用水量为120ml。二氧化硅产率为96.75wt.%、活性炭比表面积为1700m2/g、亚甲基蓝吸附值为210mg/g、电容能力在190F/g左右。本部分的创新性在于：1.应用同步法，将碳硅同时分离制得活性炭和二氧化硅，大大简化了实验。2.实验过程中的废液得到了回收利用，并且经实验证实回收的废液经过处理可以作为活化剂回用到活化反应中，避免了污染，降低了成本。3.对比第一部分，本部分中的活化剂经过精心挑选，得到的产品活性炭具有更好的应用性能。4.结合整个工艺流程图提出了一个设想，将稻壳热解得到的生物油作为溶硅阶段的能量来源。经测量实验室条件下收集的稻壳热解生物油燃烧热值可达到25.67KJ/g，实验室条件下收集的生物油含有大量的水分，但是在工业上，经过分离冷凝脱水等工序的处理得到的生物油要比在实验室条件下得到的生物油更纯，其燃烧热的值也会更高。因此将稻壳热解得到的生物油用于活化阶段去提供能量是现实可行的。第四部分，以第三部分得到的活性炭为吸附剂，对六价铬离子进行吸附研究，用以评价该方法制得的活性炭对金属离子的吸附能力，从而为实际应用提供参考。得到的结果：1.最佳吸附条件：体系pH值为1～2、吸附剂用量为0.02g、吸附温度为311K，吸附反应发生迅速，吸附时间对其影响很小。2.吸附反应符合Freundlich多分子层吸附。3.通过对动力学过程的考察发现吸附反应由准二级吸附过程决定，同时伴随着扩散反应的发生。4.通过与市售高档活性炭对六价铬离子吸附能力的对比发现，本部分所使用的吸附剂具有与之相同的吸附能力，但是具备很多市售高档活性炭不具备的优势，如，成本低、来源环保、制备过程不产生污染等。第五部分，以稻壳为原料，在改善提高稻壳水玻璃模数的基础上，同步活化提硅残渣制备功能性碳材料。同时研究了不同模数水玻璃对二氧化硅形貌的影响。得到的结果：1.综合水玻璃模数和活性炭孔容两方面考虑得到最佳实验条件：反应温度为150oC、氢氧化钠溶液浓度为0.5mol/l、固液比为1:9、反应时间2h。2.通过对应用性能的研究发现该种方法制备的活性炭更适合用于阳性污染物的移除。3.通过对比不同模数水玻璃对二氧化硅形貌的影响发现，模数高的水玻璃制得的二氧化硅具有更好的形貌和分散性。4.通过对比以高模数水玻璃为原料，不同酸浓度对二氧化硅形貌的影响发现，酸的浓度越高制得的二氧化硅形貌和分散性更好。本部分的创新性在于：采用本方法生产的水玻璃模数可控、活性炭应用性能好、工艺简单、耗能低、容易实现工业化生产、应用前景广阔。通过对以上两种不同方法的研究，能够将稻壳灰中碳源和硅源有效分离。第一种方法的建立改变了目前工业上以稻壳灰为原料，单独制备活性炭和二氧化硅的现状，使得稻壳灰资源得到了充分的利用。并且制备过程没有废气废液的排放，活化剂得到了回收利用，基本实现了无污染的绿色化学工艺。第二种方法的建立使得以稻壳为原料制备高模数的水玻璃成为可能。两种方法的建立将稻壳灰变废为宝，避免了资源的浪费，减轻了环境污染，且操作简单便于工业生产。三种方法的建立也为其它生物质热解（或燃烧）产物的资源化综合利用提供了广阔的研究前景