日本对竹炭的基本特性及吸湿性新说

作为一种可再生资源，竹材的有效利用已得到高度重视。目前在日本，竹炭生产在各地已成为一种新兴产业而蓬勃发展。日本学者用竹炭的基本性能，包括在不同炭化温度条件下的吸湿性能，与木炭性能比较得出研究新成果。结果如下：     

竹炭的烧制工艺与理化性能关系的初探

在实验室中，采用SX-2-5-12型箱式电炉，以3种不同的工艺和4种不同的炭化终点温度进行了竹炭烧制工艺与理化性能关系的初步研究。结果表明1竹炭的烧制工艺，尤其是炭化的终点温度对竹炭性能的影响是明显的。实际生产中，根据窑型进行工艺优化是完全必要的；2炭化的终点温度越高，挥发分含量与精度等级值越小，灰分与固定炭含量增加，电导率增大，竹炭密度相应提高，竹炭的热值渐趋稳定。     

竹炭导电率及高导电率竹炭制备工艺研究

通过对竹炭炭化过程的研究，得出炭化温度，炭化时间是影响石墨化和导电性能的重要因素。实验测定了不同炭化时间与炭化温度下的体积电阻率，含水率和产率，提出了以干馏的方法获取普通的竹炭原料，并通过二次加工制备高导电率竹炭的方法及工艺。     

竹炭的烧制工艺与理化性能关系初探

在实验室中，采用SX2-5-12型箱式电炉，以3种不同的工艺和4种不同的碳化终点温度进行了竹炭烧制工艺与理化性能关系的初步研究。结果表明：①竹炭的烧制工艺，尤其是炭化的终点温度对竹炭性能的影响是明显的。实际生产中，根据窑型进行工艺优化是完全必要的；②炭化的终点温度越高，挥发分含量与精炼度等级值越小，灰分与固定炭含量增加，电导率增大，竹炭密度相应提高，竹炭的热值渐趋稳定。     

二阶段炭化法制备木炭及其性能研究

以杉木屑为原料,采用二阶段炭化法制备木炭,探讨阶段炭化温度和终态温度对木炭得率、苯吸附值和孔隙结构的影响。结果表明,阶段炭化温度为324℃时,木炭的得率最高;阶段炭化温度为436℃时,木炭的苯吸附值较大、孔隙结构比较发达。终态炭化温度的升高促进了木炭苯吸附值的提高。与一阶段炭化法相比,二阶段炭化法有利于木炭得率、吸附性能、比表面积、微孔容积和中孔容积的提高。     

纳米TiO2改性竹炭和竹炭抑菌性能比较的研究

用纳米TiO2分别对颗粒状及粉末状竹炭进行改性得到纳米TiO2改性竹炭,并对纳米TiO2改性竹炭(颗粒、粉末)、4种炭化温度(500、600、700和800℃)的竹炭及纳米TiO2共7种材料,在无光照条件下对2种霉菌(黑曲霉菌、绿色木霉菌)进行抑菌试验.结果表明:纳米TiO2改性竹炭(颗粒、粉末)抑菌效果最好,其防治效力(E)分别为90%和100%;4种炭化温度竹炭的E分别为25%、25%、25%和0,纳米TiO2材料没有抑菌能力,其E为0.试验表明,纳米TiO2改性竹炭比普通竹炭的抑菌效果好,它是一种抑菌能力强的新型竹炭材料.     

纳米TiO_2改性竹炭和竹炭抑菌性能比较研究

用纳米TiO2分别对颗粒状及粉末状竹炭进行改性得到纳米改性竹炭,并对纳米改性竹炭(颗粒、粉末)、4种炭化温度(500℃、600℃、700℃和800℃)的竹炭及纳米TiO2共7种材料,在无光照条件下对2种霉菌(黑曲霉菌、绿色木霉菌)进行抑菌试验。结果表明:纳米TiO2改性竹炭(颗粒、粉末)抑菌效果最好,其防治效力(E)分别为90%和100%。4种炭化温度竹炭的防治效力(E)分别为25%、25%、25%和0%,纳米TiO2材料没有抑菌能力,其防治效力(E)为0%。试验表明,纳米TiO2改性竹炭比普通竹炭的抑菌效果好,是一种抑菌能力强的新型竹炭材料。     

木材、竹材及其炭化物负载SiO2凝胶的比较

采用单一浓度溶胶浸渍和梯度浓度溶胶浸渍2种方法将SiO2溶胶注入竹材、木材、竹炭和木炭4种材料内部,探讨材料微观结构、炭化前后、溶胶浓度以及浸渍方法对材料凝胶负载率的影响.结果表明:竹材的SiO2凝胶负载率低于竹炭,二者的凝胶负载率显著小于木材和木炭;木材和木炭凝胶负载性能差异与所浸渍溶胶的浓度有关;相比于使用单一浓度浸渍,浓度梯度法浸渍可有效提高材料的负载率.     

竹炭比表面积影响因素的分析

选用不同种类、年龄的竹材制备竹炭,考察了炭化温度和炭化时间,以及竹材种类、年龄对竹炭的得率、比表面积等指标的影响。结果表明:竹炭得率受炭化温度和时间的影响显著,竹种之间略有差异,而与竹龄无紧密关系;竹炭比表面积主要受炭化温度和炭化时间的影响,在炭化温度800℃、炭化时间2~3 h下,制得竹炭的比表面积最大。     

一种减少周期和增加产量的竹炭生产方法

本文研究了一种新的炭化工艺,以减少大量生产竹炭的周期并增加产量。日本传统的Schwartz土墩窑固体生物质产生热量,到达炭化阶段,然后将一些竹子放入窑内,并进一步提高温度。这种方法周期长且竹炭产量低。在近期的研究中,上吸式气固定床气化炉产生的合成气能在内藏式燃烧管中充分燃烧。这种设计能产生很高的温度,并从固体生物质中产生出无氧烟气。热气和脱硝烟气在窑内流通,以对竹子进行炭化。窑内温度分布均匀。窑内所有竹子在高固定炭的催化下成为高质量的炭。并且竹炭的产量也提高了10%。炭化时间也有效地减少到8h,而传统的炭化时间为240h。     

一种减少周期和增加产量的竹炭生产方法

本文研究了一种新的炭化工艺,以减少大量生产竹炭的周期并增加产量。日本传统的Schwartz土墩窑固体生物质产生热量,到达炭化阶段,然后将一些竹子放入窑内,并进一步提高温度。这种方法周期长且竹炭产量低。在近期的研究中,上吸式气固定床气化炉产生的合成气能在内藏式燃烧管中充分燃烧。这种设计能产生很高的温度,并从固体生物质中产生出无氧烟气。热气和脱硝烟气在窑内流通,以对竹子进行炭化。窑内温度分布均匀。窑内所有竹子在高固定炭的催化下成为高质量的炭。并且竹炭的产量也提高了10%。炭化时间也有效地减少到8 h,而传统的炭化时间为240h。     

木质炭化物对挥发性有机污染物吸附性能的研究

本文探讨了炭化温度对木材炭化物的得率 ,还原性 ,pH值 ,苯蒸气、三氯甲烷蒸气吸着率的影响。结果表明 ,30 0～ 90 0℃的炭化温度下 ,木炭的得率随着炭化温度升高而下降 ,并在 6 9 8%～ 2 0 6 %的范围内变化。炭化温度为 70 0℃时 ,产物木炭的比表面积最大 ;80 0℃时 ,木炭元素组成中的 (C H) O的摩尔比值最大 ,这意味着该木炭的还原性最大。木炭水溶液的pH值随着炭化温度上升而增加 ,炭化温度小于 5 5 0℃时呈酸性 ,大于 5 5 0℃时为碱性。炭化温度对木炭环境净化能力有显著的影响 ,6 0 0℃炭化得到的木炭对三氯甲烷蒸气的吸附率最大 ,高达8 5 % ,约为 30 0℃时的 5倍 ;80 0℃炭化得到的木炭对苯蒸气的吸附率最大 ,达 5 % ,约为 30 0℃时的 5倍左右。     

生物改性竹炭对污水净化效果的研究

对不同最终炭化温度(300~700℃)的竹炭进行比表面的测定,结果表明炭化温度为700℃的竹炭具有较大的比表面积(385m²/g)。将炭化温度为700℃的竹炭进行生物改性处理,利用竹炭本身的吸附能力及微生物菌群的生物降解作用,对污水进行处理,实验结果表明:生物改性竹炭对污水中COD去除率达到94.00%,氨氮的去除率达到96.67%,色度去除率达到88.73%,浊度去除率达到92.56%。通过扫描电镜分析生物改性竹炭,观察到竹炭的表面和内部孔隙均分布着丰富的微生物菌群。可见,以竹炭作为载体,为微生物聚集、繁殖生长提供了良好的场所,在适当的温度及营养条件下,能够同时发挥竹炭的吸附作用和微生物的生物降解作用,使水质得到净化。     

竹炭电阻率与其理化性能间的关系

通过在不同的炭化最高温度下烧制竹炭的灰分含量、挥发分含量、固定碳含量、密度、pH值的测定，并运用惠斯登电桥测其电阻值，探讨了竹炭电阻率与其理化性能之间的关系。结果表明：竹炭电阻率和竹炭理化性能之间存在相关性，竹炭电阻率随竹炭灰分含量、固定碳含量、密度和pH值的增加而有不同程度的降低，而随着竹炭挥发分含量的降低而降低。     

24种竹材炭化热值与工业分析

【目的】探究相同炭化工艺下不同竹种、竹龄和竹材不同部位等因素与竹炭热值之间的关系,分析竹炭热值与灰分、挥发分和固定碳含量之间的相关性,推导热值计算的经验公式,为竹材工业化和资源化利用提供参考和借鉴。【方法】选取浙江省杭州市临安区24种竹材以及安吉县2～13年生毛竹,在相同炭化工艺条件下烧制成炭,采用控制变量法测试24种竹材中部炭化料、2～13年生毛竹中部炭化料以及毛竹材不同竹龄(4、5、6年)和不同部位(梢部、中部和基部)炭化料的热值和工业分析参数,分析不同竹种、竹龄和竹材不同部位炭化料热值与固定碳、挥发分和灰分含量之间的关系。通过SPSS软件对热值与固定碳、挥发分和灰分含量之间的相关性进行鉴定和分析,根据竹炭热值与竹材炭化料固定碳含量和炭化温度之间的关系推导热值计算的经验公式。【结果】24种竹材竹炭热值为27.94～32.98 kJ·g~(-1),平均值为31.10 kJ·g~(-1),标准差为1.11,固定碳含量为75.35%～92.59%,平均值为85.87%,标准差为3.65,灰分含量为3.34%～15.98%,平均值为7.21%,挥发分含量平均值为6.91%; 2～13年生毛竹竹炭热值为30.93～33.81 kJ·g~(-1),固定碳、灰分和挥发分含量的标准差均在5以下; 4、5、6年竹龄毛竹炭化料各部位热值绝对差异在1.38 kJ·g~(-1)以内,相对差异在3%以内。竹炭的高位热值与固定碳含量呈正相关、与灰分含量呈负相关,通过试验以及整理归纳大量竹炭炭化温度与热值、理化性能的测试数据,推导出竹炭热值(Q)与其炭化温度(T)和相应的固定碳含量(C)之间换算的经验公式。【结论】1)不同竹种炭化料热值和工业分析参数存在显著差异,取决于不同竹种各自的结构特性,相同竹种炭化料,木质素含量较高的基部热值高于中部和梢部,竹龄和生长部位对热值和工业分析参数变化无明显影响; 2)竹材炭化料热值与固定碳、灰分含量之间呈线性关系,其中热值与固定碳含量呈显著正相关、与灰分含量呈显著负相关,热值(Q)与固定碳含量(C)的经验公式以及固定碳含量与其相对应炭化温度(T)的经验公式为Q=0.001 8C2-0.111C+28.099 (R~2=0.72)、C=26.934ln T-93.122(R~2=0.88)。     

刺竹炭和毛藤竹炭的性能研究

利用刺竹(Bambusa blumeana Schult.f)和毛藤竹(Dinochloa puberula)2种竹材,在炭化窑中制备竹炭,测定其基本理化性能,进行甲醛、苯等有害物质吸附试验,并用扫描电子显微镜观察其微观结构。结果表明:(1)2种竹炭的基本理化性能有差异,刺竹炭比表面积是毛藤竹炭的2倍多;(2)2种竹炭对甲醛、氨、苯和甲苯均有吸附功能,吸附效果刺竹炭优于毛藤竹炭;(3)从扫描电子显微镜图中可知2种竹炭的微观结构有差异。     

金佛山方竹材的热解及产物性能研究

以金佛山方竹材为原料,通过综合热分析仪进行热解特性的测试,经传统砖土窑在炭化最高温度850℃,炭化周期10 d条件下制得方竹炭,对其理化性能、吸附性能、远红外辐射率和微量元素等测试分析;采用自制的小型炭化炉制备竹醋液,并用气相色谱—质谱联用仪(GC/MS)对组分含量测试。结果表明,方竹材热解特征曲线与毛竹材基本相近;方竹炭的基本理化性能指标符合《竹炭》等国家行业相关标准要求;方竹竹炭具有较高的远红外辐射率、富含多种微量元素,且对甲醛、苯、TVOC和氨具有较强的吸附性;方竹醋液有机物主要为有机酸、酚类、酯类、酮类等等。     

竹炭吸湿性的初步研究

选用箱式电阻炉和土窑烧制的竹炭,在不同温度和湿度条件下进行竹炭吸湿性变化的试验.结果表明:(1)500℃、600℃、800℃和土窑(二)的竹炭其吸湿性与温湿度有较显著关系;而700℃竹炭和土窑(一)竹炭的吸湿性与温湿度之间没有显著关系.在一定温湿度范围内,湿度对竹炭吸湿性的影响比温度显著.(2)不同炭化温度之间的竹炭其吸湿性不同.800℃的竹炭其吸湿性最大,其值为11.5%,500℃的竹炭最小,其值为8.6%;600℃的竹炭8.8%;700℃的竹炭为11.3%.(3)不同土窑的竹炭其吸湿性有显著差异.土窑(一)和土窑(二)的竹炭吸湿值分别为9.8%和6.4%.     

竹基超厚炭电极材料的制备及其电化学性能研究

以竹材为原料,通过直接炭化的方法保留竹材直孔结构制得超厚(2.5 mm)竹炭电极材料.在700、800和900℃炭化温度下分别制得竹炭材料Z-700、Z-800和Z-900,采用SEM、XPS、拉曼光谱等方法对竹炭材料进行表征.结果表明:竹材经过炭化处理后,仍保持原有孔道结构,其中炭化样品Z-900具有较高的BET比表...     

竹炭远红外发射率影响因素研究

为了研究不同类别竹炭材料远红外发射率的影响因素,开展对不同竹种、不同竹龄、不同炭化温度、不同含水率和不同粒径的竹炭,通过IR-2双波段红外发射率测试仪对竹炭进行远红外发射率测试并对其影响因素进行研究分析。结果表明:(1)竹炭红外吸收与维恩定律具有很好的对应关系,在室温下红外吸收峰主要集中在8～14μm,处于对人体极为有利的远红外线波长范围。(2)竹炭的远红外发射率与竹炭的理化性能有一定的关系,即随着含水率和固定碳的升高,表现为先升高后平缓的趋势。(3)竹炭的远红外远红外发射率随着炭化温度的升高先缓慢上升后逐渐达到平稳状态,这主要与竹炭化学组成的变化有一定的关系,其中固定碳对远红外发射率影响较大。(4)散生竹竹炭的远红外发射率基本都大于丛生竹,主要原因是散生竹的固定碳含量大于丛生竹。由此可见,竹炭的固定碳、含水率是影响竹炭远红外发射率的2个重要因素。