氧气含量对竹材炭化特性的影响

竹材炭化过程中,炭化温度和炭化时间是两个十分重要的工艺参数,同时炉内的氧气含量对竹材炭化也会产生较大影响。通过传感器实时测定并控制炉内氧分压,研究炉内氧含量对竹材炭化的影响。结果表明,随着炉内氧分压增加,得炭率下降。用电子显微镜和能谱仪分析观察竹炭的微观结构和残留物成份,揭示竹炭蜂窝状的微观结构;随着炉内氧分压增加,竹炭孔径变大,表明炭化过程中氧含量影响竹材炭化过程中细胞的收缩。     

竹材不同部位及炭化温度对竹炭吸附性能及远红外发射率影响的研究

对竹材炭化后不同部位炭材料进行了碘吸附性能、亚甲蓝吸附性能、比表面积、远红外发射率测定。结果表明,竹蒲炭碘吸附性能最优,竹片炭其次,竹节炭最差。炭化温度对竹炭吸附性能影响较大,炭化温度越高炭的吸附性能越好。比表面积测定结果也表明在900℃炭化条件下,竹蒲炭比表面积和孔容分别达357.674 m2·g-1和0.295 m3·g-1。亚甲蓝测定结果显示,在700℃及以下炭化条件下,竹蒲炭亚甲蓝吸附性能是最优,竹节炭亚甲蓝吸附性能是最差。而在900℃炭化条件,竹片炭亚甲蓝吸附性能是最优。在所有测试样品中700℃炭化条件下竹蒲炭亚甲蓝吸附性能是大。所有竹炭样品远红处发射率均在0.90以上。     

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...     

竹炭吸湿性能的初步研究

采用静态法测定竹炭在温度为15℃和25℃、相对湿度为65%、75%、85%、95%时的平衡吸湿量,研究炭化温度、粒度、比表面积、吸附温度等因子对其平衡吸湿量的影响,结果表明:竹炭吸湿解吸过程中存在"滞后"现象.700℃、1000℃条件下烧制的竹炭的吸湿效果优于其他炭化温度下烧制的竹炭;粒度大小对竹炭吸湿量的影响很小;比表面积对竹炭的吸湿量有影响;随着环境温度的升高,竹炭吸湿能力降低.     

竹炭远红外功效的测试与分析

对不同炭化温度、不同保温时间和不同竹龄竹炭的远红外比辐射强度进行了测试,并探讨了不同因素对竹炭远红外功效的影响程度.结果表明,竹炭具有优异的远红外发射功效,炭化温度对竹炭远红外发射功效影响最大,其次是竹龄和保温时间.制备高远红外比辐射率竹炭较优的工艺参数为炭化温度700℃,竹龄4a,保温时间5h,远红外比辐射率可达0.937.     

竹材热解及炭化收缩特征分析

对四种竹材的热解行为及炭化收缩现象进行了分析研究,结果表明:(1)竹材的种类和年龄对其热解特征和炭化收率有重要影响;(2)炭化过程中竹材收缩率随温度升高而增大;(3)竹材的炭化收缩率在不同年龄、不同部位也有差异.在相同炭化温度下,竹材炭化过程中切向和径向的收缩率高于轴向.     

竹炭微观构造形貌表征

对竹炭的微观结构,包括炭化前后的整体形貌特征、竹炭外表面形貌特征、竹炭薄壁组织构造、竹炭维管束构造进行了表征;并且对四种竹材制备的竹炭微观构造特征进行了比较。结果表明竹材炭化过程是典型的固相炭化过程,炭化后竹材的外表面仍然保留着竹材表皮粗糙不平的颗粒状态,继承了竹材的多孔状和各向异性构造特征,但是竹炭基本组织细胞的细胞壁间隙消失,细胞壁变薄;四种竹炭在构造上表现出一定的差异性。     

竹材含水率和炭化温度对竹醋液得率和竹炭质量的影响

本文以自制连续式炭化炉就竹原料含水率和炭化温度对竹醋液得率和质量及竹炭质量的影响作了试验研究,结果表明,较高的含水率(约40%)和较高的炭化温度(约450℃),均有利于提高竹醋液的得率,其中,含水率对竹醋液得率的影响达显著水平,但总酸含量、溶解焦油含量、沉淀焦油含量则相反,呈降低趋势,其中,后者呈极显著差异;试验结果同时表明,较高的炭化温度使竹炭挥发分含量降低而固定碳和碘吸附值含量提高,其中对固定碳含量影响达到显著水平。     

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。     

日本对竹炭基本特性及调湿性新说

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蓬勃发展。日本学者用竹炭基本性能．包括在不同炭化温度条件下的调湿性，与木炭性能比较得出新成果。研究结果如下：(1)竹炭的灰分比木炭多4倍。(2)不管木材的树种是什么，在炭化温度和电阻之间有一种关系。     

温度和炉内氧含量对竹木及稻壳炭化的影响

竹木及稻壳等炭化过程中,炭化温度和炭化时间是十分重要的工艺参数,除此以外炉内氧含量对其炭化效果也有非常大的影响。通过改变炭化温度以及调节进入炉内的氮气和空气流量,并采用氧传感器实时测定并控制炉内氧分压,研究了炭化温度和炉内氧含量对竹木及稻壳等炭化的影响。试验结果表明炭化过程中炉内氧含量一定时,随着炭化温度的提高,得炭率逐渐降低,导电性能更佳。炭化温度一定时随炉内氧含量的提高,得炭率下降。     

竹材列管移动床连续干馏炭化的工业试验

研制出一种适用于竹材连续干馏炭化的炉型,并进行了竹炭年生产能力200t规模的工业性试验。竹杆加工成长35cm、宽4～7cm的竹片,竹材加工废料破碎成小于10cm的碎块,从加料口投入,靠重力的作用逐步下移,依次进行干燥、炭化和煅烧,自然冷却后,定时从出炭口取出;干馏气沿炉管上升,加热物料的同时自身被提馏,然后冷凝成为竹醋液。结果表明：竹炭得率为绝干竹材的24．7％,固定碳含量(无灰基)94％以上,碘吸附值平均700mg／g,电阻值一般在10Ω以下;竹醋液得率为绝干竹材的20．9％,pH值在2．4～2．8,总酸平均含量5．07％,溶解焦油平均含量1．17％;燃料用竹木加工废材的消耗量为平均每吨竹炭耗燃料0．287t。     

油茶壳活性炭的制备工艺研究

以油茶壳为原料,采用直接炭化和二步炭化法制备活性炭,探讨炭化温度和保温时间对活性炭产品得率、亚甲基蓝吸附值和碘吸附值的影响。研究结果表明,随着炭化温度的升高,直接炭化法制得的油茶壳活性炭的吸附性能呈先升后降的趋势;二步炭化法随着保温时间的延长,活性炭的吸附性能呈不断上升的趋势,在较优的工艺条件下,活性炭的亚甲基蓝吸附值和碘吸附值为210.0 mg.g-1和1 016.2 mg.g-1。二步炭化有利于进一步提高直接炭化的油茶壳活性炭的吸附性能,制得吸附性能良好的活性炭材料。     

炭化过程中竹材内部形态结构的变化

利用扫描电子显微镜技术和压汞法研究了在200～900℃的炭化过程中，竹材的横截面和纵截面的内部形态结构和竹材中原有孔隙结构的变化。结果表明：竹炭具有与原料竹材相似的维管束和基本薄壁组织等内部形态结构，但在高温下纵截面上有明显的形变；在200～600℃的炭化过程中，竹材中孔隙的孔径分布从250～50000nm这一较宽的范围逐渐漂移至较窄的5500～50000nm之间，其中200～400℃之间变化最为显著；在600～900℃，孔径分布基本稳定在5500～50000nm范围内，但在高温下有变宽的倾向。本研究还探讨了炭化过程中竹材内部形态结构的变化规律与竹材炭化机理之间的联系。     

竹材热解动力学的研究

利用热重分析(TG)仪,在氮气的氛围中,加热速率分别为5、10、20、30和Fa40℃／min．热解温度40～500℃下,对竹材不同部位的外、中、内三层热解过程进行了研究。不同形状大小竹材的热解实验表明,传递现象对实验结果的影响很小。TG结果表明,竹材热解可认为是两步的反应过程。通过假设竹材热解反应的反应级数,对TG实验数据回归关联,根据回归线性相关度,筛选合理的反应级数,建立竹材热解动力学模型。计算结果发现,热解反应级数与加热速率有一定的关系,一般为1．5或2级;热解反应的表观活化能和频率因子呈现很强的规律性。     

炭化工艺对高活性木炭性能的影响

利用工业下脚料杉木屑为原料,通过一步炭化法和二步炭化法制备高活性木炭.研究认为,一步炭化法和二步炭化法均能制得微孔和中孔结构发达的活性木炭.通过对900℃下炭化样品N2吸附等温线的分析得知,一步炭化法和二步炭化法均有利于提高木炭的比表面积,制得孔隙结构发达的活性木炭,总孔容积分别为0.561和0.784 mL·g-1,且孔半径主要集中在0.6～2.0 nm之间.但总体上来说,二步炭化法制备的样品性能比一步炭化法更优,二步炭化法样品的比表面积、总孔容积、碘吸附值分别为1 288.4 m2·g-1,0.784 mL·g-1,1 038.2mg·g-1.根据X射线衍射图谱和拉曼光谱的分析可知,二步炭化法比一步炭化法更有利于活性木炭石墨状微晶的形成与生长.     

木材炭化机理的FT-IR光谱分析研究

结合炭化物的性质,采用傅立叶变换红外光谱,对木材炭化过程中碳网构造、表面官能团变化情况进行分析,揭示了其演变规律。结果表明：FT-IR光谱中1600cm^-1附近芳环振动吸收强度的变化和波数的位移、3100～3200cm^-1间ν(Ar-H)及900～650cm^-1间ν(Ar-H)的吸收强度的变化,与炭化过程中碳网构造的变化是相对应的。随炭化温度升高,炭化物聚合度升高,表面官能团也发生了明显变化。600～700℃间,炭化物中发生了大量-OH的脱水反应,碳网构造开始迅速发达。700℃之后,碳网的平面有序化并进一步生长。慢速升温有利于形成结构更规整的平面碳网,炭化物的表面官能团更少。     

浅谈混凝土结构物的碳化成因

分析和论述了混凝土结构物碳化过程中的主要成因,并且提出了一些相应的防治措施。     

竹材炭化新工艺的研究

利用化学、物理法相结合的工艺对竹材进行炭化处理,可取得良好的炭化效果。炭化处理后竹片的静曲强度、胶合性能与来处理竹片相比无衰减现象,用该工艺对竹片进行炭化处理可完全取代原先使用的纯物理法工艺。     

Adsorption capacities and related characteristics of wood charcoals carbonized using a one-step or two-step process

Sugi (Cryptomeria japonlca D. Don) wood powder was carbonized at varying temperatures by a onestep process up to 1000C and a two-step process using wood charcoal as the raw material up to 1600C. This study was conducted to evaluate the adsorptive properties of wood charcoal and discuss the mechanism of its adsorptive function in relation to the physical and anatomical characteristics of wood after carbonization. Anatomical characteristics of carbonized wood materials were directly observed under heating using an environmental scanning electron microscope (ESEM); the cell wall structures were analyzed by high-resolution transmission electron microscope (HRTEM). The largest weight losses were observed at the highest temperatures, in both the one-step and twostep processes but leveled off above 800C. Shrinkages in the tangential, radial, and longitudinal directions increased with carbonization temperature, peaking at 1000C. Direct observations by ESEM showed distinct shrinkage at around 400C. The first trial observations by HRTEM on the changes in the ultrastructure of cell walls of wood charcoals were done, and it was assumed to affect the formation of micropores. Adsorption was found to follow the Langmuir isotherm model. With the one-step carbonization process, the iodine adsorption capacities of the carbonized wood powders increased with increasing carbonization temperature, peaking at 800C, but decreased at higher temperatures. The wood powder carbonized at 1000C with the two-step process showed the highest capacity, but further heating up to 1400C drastically decreased the adsorption. The shrinkage of cells was related to the increases and decreases in its specific surface area. Specific surface area and total pore volume were evidently related to the adsorptive properties.Part of this paper was presented at the Second International Wood Science Seminar, Indonesia, November 6–7, 1998