竹炭的神奇功能人类的健康卫士

万竹 炭

的神 奇功 能

类人的健 康卫士

张 齐生 周斌

,

构 因要 具 而许有多 木 炭 不 有 具 特的殊 功 能除 水 和 的体 净化象 。

吸 附 用 炭以及 可 循 使环 的用 物生 改 性膜竹 炭 实 现 两 了种 材料 两种 性 能 完 的美结 并合可 解 决 竹炭 吸附饱 和 的现

,

关键词

中 图类 号

竹分 类 物 植 丽 秀挺 拔 季 常四 青

,

介 绍

了 竹 炭 生 的产工 性 能艺及 观 结 微构

。 。、。

炭 的微 观结 构 常 非类 洋似葱状 富 烯勒 碳 和展 的碳 开 纳米 结

,管

由于, 竹炭 具较有大 的 比 表 面 积有 良 的 吸 好附性 能用可于 有 气 害 的体

,脱

竹炭 孔 隙 以的大 为孔主

用可 作纳 米光催化 或剂生 物 的 膜 体载 备纳制 改 米 性光 化催 剂

杀,

,

微结 构观

文附献 标识 码

章文编 号

饭田

,

,

,,

,

,

,

,

,

下 茎 年 年行

, ,

,类

健 康 的卫

。士

鞭出 笋成竹

笋 是 人 的 类 保 食 品 健 笋留成 竹

,

,

竹 林 孙 子 堂满家族 兴 旺 能吸 二氧收化碳 出 放氧

,

维 气 着 护大地 美 的 生优 态 境环

,

,

类竹 植物千 百 姿态用 途 广

。泛

世 界 竹全类植

,有

,

、多

,

种 国中有

。 ,、

种 余不同 品”

,

不 同性特不 用同

“途

可以 代木

制作 家 具

农。

各具 种 造人材 板编 工织艺 品及 生 用 品活 胜木”

,、

还 可 以

、制

造一 般 木材不 制能 造的 集 装箱 板底铁 路 更 鲜平为人 知 的 是 它 还 可以制 成 竹 炭 成为 人,

,

不种同 途 竹用 炭 的 形外 图

车 地板 和

性 能 良 优多姿 多彩 的各种 竹地 和 板 木竹 复 材合料

张齐

竹 ,炭 形的 成 竹是竹 材 炭在 高 缺 氧 温或限 制 性地 人 氧气通 的件 条下 热分 受 而 解得到 的 固体 产 物

,、

在制 竹备

国工程中院 士

院一

一教

授,

京林业 大学

南京

周建斌

,

讯地 址 同第 一 作者

的同 时还 可 以 得 到 种 用一途 广 泛 液的 体 产

,

稿收日期

醋液

类 人健的康卫 士 一 一 齐张生

种 几 不同用 的途外 形

。—

・ ・

竹 炭 神奇的功

建斌

夕旅

林创产 工业

以团路

旧口引服

形 成 竹炭的 最终 温 度不 对仅竹 的 产炭 生量产 成

广被 泛 关注的 纳米管 是碳学化 反 中应新的型催 剂化

,

炭 的得 率竹 有影 响而且 对 竹炭 的性 能 用 途 具

,

研究 炭 竹 微 观结 构发

现 形其 状 非常类 似 并 接 近

,有 重

的要 义 炭装意置 见图

于 洋 状葱 富勒 碳 和烯 开 展碳 纳的 米 管构结、

竹 可炭 传 统用 的砖 砌窑 道隧 窑和不 锈 机钢 制械

来 产生

图砖砌

竹炭 勒富 烯碳 微的 观结

构 炭竹 切纵

洋葱面状富 烯

勒、

竹炭

生的 产设 备隧道

机械炭 化炉

竹 炭切 面

竹 炭横的 要特 主

竹炭 微性观 结 构 与 其 性能的 关 系炭 要 主碳由 元素组 成 但 多 有种同 素 性异体

, 。

炭 竹的元 素 成

、炭竹 的 元素 组成 主要 是碳 氢 和 氧氮 及 硅 镁钠 钙

等金属 非 金 及 元属素

,、

于、 结其 构不 同 性能 也 同不用 也完途全 不一样

,

,。

和 氮元 素 的 含 随量

℃碳时碳元素 的 含量,

刚 金石 是炭的 一 同种 异 素性 体其 结 是构

,

个碳

,

化温 度 的 升 高而 升高 氢元氧素 的 含量 则 随炭 化 温

的度增加 而 少

减。

原子周 围

性。

原子 相 连 碳在 三 空维间形 成 骨 架 状,

化温 度 为

各。向联 系 力 均 匀 牢固 使 金石刚 具 有 高强度 的 的硬

,

特达

,

氮元

素 的 含量 达

,

,

元素 的 含 量

,为

炭 的 灰 含份量 随 着炭 化 温 的度升 高 增而

灰℃含量为份

,

石墨 是 炭 的 一 另种同素 异 体性 它的 一 碳个 原子,

炭化加度 温

,为

炭竹中 、

周 有

个 碳 原 子围碳 与 碳原 子组 成 六 形 层边 与 层

之 ,,。

的 灰

份 素 元组成较 复 其杂 中量含较 多 的有 钾镁

钠间

系 力联很弱

层内

碳原 个子联 系 很 固 使 石 牢墨,

等铁

锌锯

、等

具 有软 的 特性

炭竹 含中有 些 一 人体需要 的微 量 元 如素铜 硒

利用 炭竹 的 这 些中元 素 及 竹 炭对 水 体中有,

物质害 吸 的附能力 将 炭加竹工 成片 炭用 于 烧 水 和煮,

口饭

它 既可

以吸 净化 附 中 的水有 害成 份 又 可 将竹 炭

,,

微 量 素元释 放 于 中水使 烧成 米 的饭 和 开 味水美 可

,

更 营养 价具值

炭 的比 表 面积 和导 性电 能竹 炭内部 的 各类 孔 隙具 有 微 孔中 孔 和 大 孔

, ,、

,

竹炭具有较大 的 比表 面积 使 它 对 多 种 有 害气体 具 很 有 好 的 吸附 能力。

比表

积 面的 小 大炭 化 温 度与有

℃左右 时其 比表 积面 最 大 表

,如

炭温化 度为所

,

炭的 几种 素同异 性 原体 子 结构

炭化 度

,

炭温 温化度 与竹 炭 的 比 面积表 关系

刚石

,勒烯

碳富纳 米管

年美 英 两位 科学 用 家

激 光照 射 石墨 使 其

发 而 成 灰 碳质 分 谱析 现发它 属 们于 碳的 第三 种

同,

,比表

面 积

素 性异 被 命体 名 为 富勒 烯碳

,图

,

完美有的 维 竹材三 形成 炭竹 以 后 导性 能电 发生 了 极 大 变的化 ,

超导, 性成为 导 超

体 ,

,,

年 日本科家用学 透射 电镜检 石测墨 电 弧 设 备 中

生产的 球状 分 子 外发现 意了 管状 同由纳轴米 管 成 的碳分组子其结构相 当于 石墨的平 面组织 成卷的 管 是状,

显 示出 良好的 电导性 能温 度 的 升而高提 高

通 常 竹炭 导 的性电能 随炭

。化

木 虽炭有类 似 的趋势 但,

,值数 差异 大很

・・

林 工 业产

第卷

犷之

红壁

一一一」 竺业贬幻

一炭

化温 度 ℃竹

炭 电阻 率 火

木炭

电阻率

竹炭产 生远 红外 线和 负离 子

炭 的 竹 红 远外

线。拌。

远红 线外是 波 长在

、 、

的电 磁

。波

人的 皮肤 对 远 外 线红吸 收 率高 传,

率 也 高效

有具 抑菌防 臭 进促人体表 面 微 管

。的 血 循液 环 功等能

炭竹的 红外 线功能 测 试 果结 表

表见样

竹炭品的 红外辐 率

射法

向 比 辐射 率

。文

照竹 炭日

— 表竹炭 导 的电率 与炭化 温 度的 关系

一一

一一

一一

酸 性 而 氨

气是 呈碱 性 所的以 不 仅 物 理 吸有 附 也 有

,

,

,

化学

反 应

岁。 ) ( 粉 合

时间

不 同 化炭温度 的竹 炭对 苯 吸 附 率

的彭

灰 哥

卜’

厂 蛋二多

一,声爹云三三三

三二

竹 炭

的 离负

子 电荷的 气体 子离

,

,负离 是 子 气 中一空种 带 负

,,

气空中 的负离 子 主要 是负氧 离子

二一。一一一一一一

间分护一

吸被人 人 体 后能 调 节 经 中枢神的 兴奋状态 改 善 的 换气 功肺 能促进 陈 新谢 将 个

代图

同 炭 不 温化 度 的竹 对炭甲 的苯吸 附

,率,、 伟 气

炭放竹置 在

,

的 密封仓中

,

静用态岁 (

) 督 盔 哥

负法离 子 测 仪试 连续 测 试 空 气 离负 子浓 度 增 量加 为

。竹

炭吸 收 空气 的 中 害气体有 的力

籍种呼爷能宁

将 甲醛苯 甲苯 氨 氯三 烷 等

,

甲、

、、

典 型的 害有

毒气 有 体 用一定 质量 的不 同 炭化 温 的 度 竹

。℃炭

,

不同 炭 化度 温竹炭 对的 氮 气 的吸 附

率他对 们进 行 附试 验吸 研究 竹 炭对 上 有 述害,

气 体的吸 能附力 试结 果测如 下

竹 对炭甲醛 的 吸性附 能能力 图 如达长。

炭竹对 氯三 烷甲的

吸 性附能

罗 ( 享 )普 瓣

所示

炭竹对 甲 醛 的吸附

,

示 高最的可 达

,

吸附 持 续 间时

,

彩七妥二 一一夕

口 一

占 ‘ 曰,

‘之 乡杯

三三贾

一一一

一岁

)( 答 备 瓣

间图

同 炭化 温 度的竹炭 对三 氛 甲 的 吸 烷附率

温低炭 竹

如时间

对 氯 三烷甲的 吸 附性 能

很 好达

,

不 同 炭化图 度温 的 炭对竹 醛的甲吸 附率

、持续 时间 长达 杉的木炭木 对三氯 烷 甲 吸 附的 率 最大 值黄 彪 研

究,

竹炭对苯

甲苯 的吸 附性 能 竹 对炭苯 和 甲 苯的 吸 附 如 图所 示 天 就分一达别 最大到值

出 在现

,

附率吸 仅为

,、

,。

家 环保 品 产质量 监 督检 验中心 将

炭 温 化度

为 ℃的 竹炭对 苯和 甲

放在耐 的 候箱气中 经

测,

种 有气害。

苯的 吸率附最 高 竹炭 氨 的对 吸附 性

,能

,

。体的 浓 度 的低降率 和 有害 细 菌的 杀 率 菌见表 竹

炭 氨 的对 吸附 如

,竹 炭 吸水 收 中体有 物质 的 害 能

力竹在 水 炭中 以 可净 化 和明 显地善 水改 体 中的重 要 质 水指标 目前 的 步初研 究 效果 如 下,

示有 很 强 的 吸 附 力能 持 续 间时

吸 率附达

,

低竹温炭 附吸率高 因 其人 类 的

健 卫康士

,

值较低 呈 周 建斌

的炭 神功能

— 齐生

甲表 醛浓

鱼些度鱼

有 害气

体 度浓的 降低和率 害菌有的杀 菌 率 初

浓度始

““

对 污

中水有 机磷 农 药去的除 有 一 效定 果 如竹

,

炭一

度浓度

去效 除率

水 体乐 中果 的去 除 效 果 达达

。对水 体 甲基 对 硫

中氨浓

浓苯 犯度

污 水对中 总余 氯去的除 接率近

几』 ‘, 八

石万 〕

()圳 城 谕欲 书

发挥 性机化有合 物

,

已 )任( 七 训 姨

喊‘

,

石 乃

中细 菌气总数

落 数最

终化炭温 度

倪,

伪洲

,

质炭量 饱

度色和 浊 度 下降效 果 明 见显

巧 图乃

不 同炭温化度 竹的炭

图别

用 的℃竹 炭不 同 用

对污 水 中余 的抓 净 效化

果 切侧

对 污

中余水级 的净 效化 果

竹炭 的 调 功湿 能在相对 湿 度 在为 室 内 放 置时的 湿 吸 可率以 达 竹炭 到 可以吸 收空气 中

,

,

的水

最终 化炭 度温忱

炭用 盘

不同 炭 温化 度 竹的炭

竹 炭的不 同用

对污水 中 色 度的净 化效 果

对 污

中色水 的度 化净 果效

侧纳 米 改性 竹炭

嚣权气

,娜

, ,, 尸、

竹炭 孔 的隙 活比 炭性 大 性 炭 微 活 占主导

孔作 用 活 炭微性 孔的直 径 簇 入 炭竹 孔的 隙 以孔 大

。,

最 炭 终化温 度沈

主也 有 中 孔和 小孔其 径直

,以,

右 为左主

】以

月石

米光催化剂 可氧化 解分各 有 种化机合 物 部 和

分无机物 将有 毒有害 物 质 分解为 无 毒无 害 的二 氧化,

竹炭用

同不炭 温化度 竹 炭的

℃ 竹的炭 不同 用,

对污

水 中浊 度 净化的 效果

对 水污 浊中 度的净 效 果化

和碳 水同 时 纳 米光 催 化剂 超 强 的 氧 能 力化 破 坏可 细

胞细 胞的膜凝 病固毒 的 白质蛋抑 制病 毒 的 活性 并 ,

,,

将,

炭加人

污 竹 中 经 水竹 炭 附吸处理

捕 捉 杀 ,空除气 中的 浮游 细 菌 具有极 强 的 污 防 杀

,

后、污 水的 度色去 除 率

达浊

度 去 除率达

和 除臭 功能

竹 炭

对 污 中化 学耗水 量

氧图

内气‘ ‘一,

的去除 效 果 见

了 克竹服 炭的吸 附 性 存能 在 饱 和 现 象 的 陷

,

,

显把 某 纳 米种光化催材 负料载 竹到 上炭 制成 纳 米 性 竹改炭 光 化催吸 附 杀菌剂 使竹 炭 的 吸 附作 用 纳和米

,

材」

三 片〕( 、

〕日 。 ( 瓦石

的优 性 异能 得到 了完 美 的结

米纳改 性 竹 的炭扫

描电镜 如 图

阅图

所示

佣。

,加

,

仪泊

,

改米 性竹 炭微的 观结 构 从扫 描镜 图电中 可 以 清 晰 地 看到 米 纳催 化光材

料最终

炭 沮化度 忱 》

炭竹用

不同炭化 温 度 的竹炭

图的℃ 竹炭不 同用

对污水 中

的化 效 净

果对

水污中

,

化净 效 果、 。

载负竹炭 的在 孔隙 沿 边和孔 隙 的表 面 保 持了 竹炭 原,

,

竹 炭

人加

污 水

中 经 炭竹 吸附 处 理 见

图 印沁已 的 吧

怜 )喇如

有 的特殊 孔结构 保隙 证 竹了 炭 的 吸性 附 和 能 米纳材

, 后污水 中总 氮 去 率 可除达

加 ‘司( 如 翻 诊 )

的料优 良性 能

米 改 竹炭 性的 抑 菌 能

纳功 改米性 竹炭 的抑 功菌 能 江经 苏省疾 病预 防中

检测 结 果 如 下

,

两种

纳米改 性 竹炭 粒 颗末粉 对肠大 杆

菌刁

加、

最 的终炭 化度 气

温以

名‘

竹炭

里具 很 有 的 好 菌能抑 力 防 治 效力 对金 黄色 葡 球萄 菌有 抑 作菌用 。

,

不图 同 化炭温 度 的竹 炭 ・

的℃ 竹 不 炭 用

同对

金 色 黄萄球葡 的菌 抑菌 率验试 为

林 工产业

第年 卷第

,污 对水中总 的净氮化 效果 ・

对 污

水中 氮总的化净效

果期

色 念珠菌有 抑 菌 作用

米改 性 炭竹 对甲

醛 苯 苯甲 的吸附与降 解

纳 米 性 改 炭 竹的净 化过 包 括 程 吸与附降 解 两 个部 分 。

过 程 附与竹炭 吸 附 性 有质关 吸 附 纳 米为 催

光, ,、

剂 光的 催化提 供了 高 度 浓环境 从 大 而大加 快 了 纳材米料 光 催化 降 有 毒 有解 害物 质的 率速

,

解 是在 光的作用 下 竹炭 表 面吸 附 的有 害 气 通 过体 纳 米光 催 化 的剂 面 发 生表 光催化 解降反 应对甲 醛 的 附与吸解降

甲醛 的 初始浓 度后 甲醛 度浓

二化氧 碳增 加

注量二 化 氧碳的增 加量 被 认为部全 污染由 物解 降 生成

米改纳性 炭竹 对 甲醛的 净 化 效 果明 显 在 紫外

灯的 用下 作甲 醛 的 净 化 在率, ,

光灯 白炽 灯和的 作 用 甲下 醛的 化 净率

达到

和,

竹 炭

甲醛 的 净 化对率 也达 到

催光 化甲 醛 的降解 反应 式如 下

一 米纳 性改竹炭 吸 附 降解 苯的能 力紫 外灯

光灯。

对 白色

念 菌珠 的 菌抑 平率 为均

,白

光、照 条

件炽 灯白

然 光

苯 的

始初度浓

后 浓 苯度

后‘苯 净 化率

二 氧 化增 加量碳

纳 改米性竹 的炭横 纵切切 扫 描电镜

、 、图

纳改 米 竹 性 炭对 苯的净 化 果效比 甲 醛 的要 一低。

要 是 因 为苯 主的化 学 定 稳性比 甲 要 高 和醛 苯

降,

的步解 骤杂

后复达到

在外灯紫 作用的 苯下的 净率化在

,,

日光 灯和白 炽灯 的作 用 下苯,

化 率净

后分 达 到别

在自

,

然光 的作 下 用 米 改 纳 性 竹 炭对 苯的 净 化率也 到

,达

而它

降的

对 甲 苯

吸的附 降解与

。纳

米 改 竹性 炭对 甲苯

的 吸 与附 解降 表如

,。

对甲苯 的净 化 果 比 效 苯要 一高,

主 要是 因 为苯 化 学 稳 的定 比 性甲 苯要 高和 降苯

解纳 米

性改竹炭 吸 附 降 甲醛 的解力

紫外 能

灯日 光

、灯

步骤 比较

杂达到

,

后 紫在 外 灯的 用 作下甲苯 的 净 率化

,在

条件照

炽灯

然 光

自在日光 灯 和 炽白 灯的作 用下 苯 的 ,

化 在

率 后分别达 到

和。

,

在自 然 光

的作用 下 对 甲苯的 净 化 达 率到表

。后净 化 率

纳 米

改 竹炭 吸 性 降附解 苯 甲的 能力紫外

日光灯

光照 条件

白炽灯

自然光

,

苯的 初 浓始 度

后达

,

后 甲浓苯度

甲苯 净化 率

分别

二 氧化增碳 加量

自然 光作 的用下 纳 米 改 性

。,

物 改性生竹

竹炭炭水体在中 对 体水 中的色 度 浊 度化 学 耗氧

,, , ,

、、

等有量 害质有物 显 明的净 化

和吸 附 效果 了为进 一 步 解决 吸饱附和 这一难 题以 竹 炭为 载体 利 用 特微 生殊

从 甲醛 的解降氧 化 程过可 以看出 甲 醛 在

,

,、

自由

基的 击 攻 下 可以 转 成换 无毒无 害 的二 氧 化碳 和

群 菌寄 在 居炭竹 内的部 空 隙和 表 面 并 使 之繁衍 形,

,

形 态 各异 的 生 物 膜 水使中 的 污 物 吸染 附与 沉 积 在

,

围周作 为食 吞物噬 并将 其分 解成 水 和 二氧 碳

, ,

化,

对 苯 的吸 与附降 解解 苯的 能 力 表

见纳改米性竹 吸炭 附 降

是 一利个用 竹 进炭行 城镇 生活 污 水 处 理的 新创方 法

图、

生 物 改 性竹 电 炭镜图

物 性竹改炭 横切图

生 物 改性竹 炭纵 切 图

竹炭

神的奇 功

能人

类 健 康的卫 士

齐生

周建斌

缘,述 叨

林产

业陇

《 巧【沦 盯卫刃

方种法 可 以解 竹决 吸炭 附饱 的和矛 盾 可以使 , ,

表生

物 改竹性炭 城镇 对 生活 水 污主 指标 要的实

验 室 理 效 处

果竹炭多次

循环使

用。

验 实室处 理试验 在温 为

生度物 活 性 菌 炭对化温为度

℃的 条件下 用

,

理污前水

的测 定 值

处 理

后 排放 水测的 定值

浦 一八

,

去除

率℃

的 炭 进竹

行改 处性

年理

,,

然后用这种改性 竹处理

生炭

『活 水 污 果结 表

所,示

度色 度

…、

使

、用

经 过

生 改性物 的 竹炭和 必

浊 的要工 程 设施 处 理 经流南 京 林 业 大学学 生生 活 区近

余氯

悬浮

万物 学多 生的 生 活污水 食堂 用 餐 排出 的 污水 上及 游一 个

居 小 民区 排 放的 水 污 天每 污水 量

,约

万余

。 均能 到达二 三 类 水的 排 放 标 指

,图

治理前后

个 多

月的 运行 实 践治 污 效果 明显

,

治 后污的

水效

果对 比图 表 ,

为 生 污 水 处 理 活前 主 后要 标 平 均指

质 其

物生 氧 化耗学 耗 氧 悬 浮 物 色度 浊 度氨 氮

等、

测 定、值

林 业 大 京萦学湖 溪

河段 生活 污水 治理 前后 对 比

南京 林 大 业学紫 湖 溪生 活 污 治水 理前后 比

对表

,

京林 南 业大 学 湖萦 生溪 污水活竹炭处 理前 后 要指主平标均 定测

处值理 前 理处后 去除

家 万 户 成率为 大家 年延益 寿岁 平岁 安的日 常 用 品 成

,, ,

为人们 的 康卫 士

健阮

参 考文

‘献

氮氨总磷

律先 黄木 热材解 工 艺 学厂」北 京中 国 林 出 版业 社沈 曾 民 新型 材 碳料 〔」 化京学工 业出 版 北社

、、

悬浮

浊度

,

会 明米纳 管制备 碳构结 性 及 应 物 用 」〔京 化学 工 出 版业北 社

,

,

度 色

,根

据我 们 究 的 研竹炭 微观 结 及 构应用 机 理 目前 已

开发成 了功 成上 百 种 千以 炭竹 主为 要料 原的保 健

产金

宗 张 志哲 翟 力祥 洪将 自由 转基 化为 负 离 子的 催光 化稀 土 材 料,

,

‘中

」国稀 学 报

,

,

土 建周斌 郑晓 纳米红

品 环保境护 用 品 是但 人们 对 竹 炭 的研 究 还 不够

,深,

改性 活 炭性光 催化降解 苯 研究的年全 活国 炭学 术性研讨会 论 文

集,

,二

入解 了不多 应用 也 不 遍

,普

,

望大 都来 家关心 竹

,

责任

编韦

亚红

炭 研究竹炭

认 识炭 竹应 用竹炭 让 竹炭 早走进 日千

林产 工业

第年

卷第

万竹 炭

的神 奇功 能

类人的健 康卫士

张 齐生 周斌

,

构 因要 具 而许有多 木 炭 不 有 具 特的殊 功 能除 水 和 的体 净化象 。

吸 附 用 炭以及 可 循 使环 的用 物生 改 性膜竹 炭 实 现 两 了种 材料 两种 性 能 完 的美结 并合可 解 决 竹炭 吸附饱 和 的现

,

关键词

中 图类 号

竹分 类 物 植 丽 秀挺 拔 季 常四 青

,

介 绍

了 竹 炭 生 的产工 性 能艺及 观 结 微构

。 。、。

炭 的微 观结 构 常 非类 洋似葱状 富 烯勒 碳 和展 的碳 开 纳米 结

,管

由于, 竹炭 具较有大 的 比 表 面 积有 良 的 吸 好附性 能用可于 有 气 害 的体

,脱

竹炭 孔 隙 以的大 为孔主

用可 作纳 米光催化 或剂生 物 的 膜 体载 备纳制 改 米 性光 化催 剂

杀,

,

微结 构观

文附献 标识 码

章文编 号

饭田

,

,

,,

,

,

,

,

,

下 茎 年 年行

, ,

,类

健 康 的卫

。士

鞭出 笋成竹

笋 是 人 的 类 保 食 品 健 笋留成 竹

,

,

竹 林 孙 子 堂满家族 兴 旺 能吸 二氧收化碳 出 放氧

,

维 气 着 护大地 美 的 生优 态 境环

,

,

类竹 植物千 百 姿态用 途 广

。泛

世 界 竹全类植

,有

,

、多

,

种 国中有

。 ,、

种 余不同 品”

,

不 同性特不 用同

“途

可以 代木

制作 家 具

农。

各具 种 造人材 板编 工织艺 品及 生 用 品活 胜木”

,、

还 可 以

、制

造一 般 木材不 制能 造的 集 装箱 板底铁 路 更 鲜平为人 知 的 是 它 还 可以制 成 竹 炭 成为 人,

,

不种同 途 竹用 炭 的 形外 图

车 地板 和

性 能 良 优多姿 多彩 的各种 竹地 和 板 木竹 复 材合料

张齐

竹 ,炭 形的 成 竹是竹 材 炭在 高 缺 氧 温或限 制 性地 人 氧气通 的件 条下 热分 受 而 解得到 的 固体 产 物

,、

在制 竹备

国工程中院 士

院一

一教

授,

京林业 大学

南京

周建斌

,

讯地 址 同第 一 作者

的同 时还 可 以 得 到 种 用一途 广 泛 液的 体 产

,

稿收日期

醋液

类 人健的康卫 士 一 一 齐张生

种 几 不同用 的途外 形

。—

・ ・

竹 炭 神奇的功

建斌

夕旅

林创产 工业

以团路

旧口引服

形 成 竹炭的 最终 温 度不 对仅竹 的 产炭 生量产 成

广被 泛 关注的 纳米管 是碳学化 反 中应新的型催 剂化

,

炭 的得 率竹 有影 响而且 对 竹炭 的性 能 用 途 具

,

研究 炭 竹 微 观结 构发

现 形其 状 非常类 似 并 接 近

,有 重

的要 义 炭装意置 见图

于 洋 状葱 富勒 碳 和烯 开 展碳 纳的 米 管构结、

竹 可炭 传 统用 的砖 砌窑 道隧 窑和不 锈 机钢 制械

来 产生

图砖砌

竹炭 勒富 烯碳 微的 观结

构 炭竹 切纵

洋葱面状富 烯

勒、

竹炭

生的 产设 备隧道

机械炭 化炉

竹 炭切 面

竹 炭横的 要特 主

竹炭 微性观 结 构 与 其 性能的 关 系炭 要 主碳由 元素组 成 但 多 有种同 素 性异体

, 。

炭 竹的元 素 成

、炭竹 的 元素 组成 主要 是碳 氢 和 氧氮 及 硅 镁钠 钙

等金属 非 金 及 元属素

,、

于、 结其 构不 同 性能 也 同不用 也完途全 不一样

,

,。

和 氮元 素 的 含 随量

℃碳时碳元素 的 含量,

刚 金石 是炭的 一 同种 异 素性 体其 结 是构

,

个碳

,

化温 度 的 升 高而 升高 氢元氧素 的 含量 则 随炭 化 温

的度增加 而 少

减。

原子周 围

性。

原子 相 连 碳在 三 空维间形 成 骨 架 状,

化温 度 为

各。向联 系 力 均 匀 牢固 使 金石刚 具 有 高强度 的 的硬

,

特达

,

氮元

素 的 含量 达

,

,

元素 的 含 量

,为

炭 的 灰 含份量 随 着炭 化 温 的度升 高 增而

灰℃含量为份

,

石墨 是 炭 的 一 另种同素 异 体性 它的 一 碳个 原子,

炭化加度 温

,为

炭竹中 、

周 有

个 碳 原 子围碳 与 碳原 子组 成 六 形 层边 与 层

之 ,,。

的 灰

份 素 元组成较 复 其杂 中量含较 多 的有 钾镁

钠间

系 力联很弱

层内

碳原 个子联 系 很 固 使 石 牢墨,

等铁

锌锯

、等

具 有软 的 特性

炭竹 含中有 些 一 人体需要 的微 量 元 如素铜 硒

利用 炭竹 的 这 些中元 素 及 竹 炭对 水 体中有,

物质害 吸 的附能力 将 炭加竹工 成片 炭用 于 烧 水 和煮,

口饭

它 既可

以吸 净化 附 中 的水有 害成 份 又 可 将竹 炭

,,

微 量 素元释 放 于 中水使 烧成 米 的饭 和 开 味水美 可

,

更 营养 价具值

炭 的比 表 面积 和导 性电 能竹 炭内部 的 各类 孔 隙具 有 微 孔中 孔 和 大 孔

, ,、

,

竹炭具有较大 的 比表 面积 使 它 对 多 种 有 害气体 具 很 有 好 的 吸附 能力。

比表

积 面的 小 大炭 化 温 度与有

℃左右 时其 比表 积面 最 大 表

,如

炭温化 度为所

,

炭的 几种 素同异 性 原体 子 结构

炭化 度

,

炭温 温化度 与竹 炭 的 比 面积表 关系

刚石

,勒烯

碳富纳 米管

年美 英 两位 科学 用 家

激 光照 射 石墨 使 其

发 而 成 灰 碳质 分 谱析 现发它 属 们于 碳的 第三 种

同,

,比表

面 积

素 性异 被 命体 名 为 富勒 烯碳

,图

,

完美有的 维 竹材三 形成 炭竹 以 后 导性 能电 发生 了 极 大 变的化 ,

超导, 性成为 导 超

体 ,

,,

年 日本科家用学 透射 电镜检 石测墨 电 弧 设 备 中

生产的 球状 分 子 外发现 意了 管状 同由纳轴米 管 成 的碳分组子其结构相 当于 石墨的平 面组织 成卷的 管 是状,

显 示出 良好的 电导性 能温 度 的 升而高提 高

通 常 竹炭 导 的性电能 随炭

。化

木 虽炭有类 似 的趋势 但,

,值数 差异 大很

・・

林 工 业产

第卷

犷之

红壁

一一一」 竺业贬幻

一炭

化温 度 ℃竹

炭 电阻 率 火

木炭

电阻率

竹炭产 生远 红外 线和 负离 子

炭 的 竹 红 远外

线。拌。

远红 线外是 波 长在

、 、

的电 磁

。波

人的 皮肤 对 远 外 线红吸 收 率高 传,

率 也 高效

有具 抑菌防 臭 进促人体表 面 微 管

。的 血 循液 环 功等能

炭竹的 红外 线功能 测 试 果结 表

表见样

竹炭品的 红外辐 率

射法

向 比 辐射 率

。文

照竹 炭日

— 表竹炭 导 的电率 与炭化 温 度的 关系

一一

一一

一一

酸 性 而 氨

气是 呈碱 性 所的以 不 仅 物 理 吸有 附 也 有

,

,

,

化学

反 应

岁。 ) ( 粉 合

时间

不 同 化炭温度 的竹 炭对 苯 吸 附 率

的彭

灰 哥

卜’

厂 蛋二多

一,声爹云三三三

三二

竹 炭

的 离负

子 电荷的 气体 子离

,

,负离 是 子 气 中一空种 带 负

,,

气空中 的负离 子 主要 是负氧 离子

二一。一一一一一一

间分护一

吸被人 人 体 后能 调 节 经 中枢神的 兴奋状态 改 善 的 换气 功肺 能促进 陈 新谢 将 个

代图

同 炭 不 温化 度 的竹 对炭甲 的苯吸 附

,率,、 伟 气

炭放竹置 在

,

的 密封仓中

,

静用态岁 (

) 督 盔 哥

负法离 子 测 仪试 连续 测 试 空 气 离负 子浓 度 增 量加 为

。竹

炭吸 收 空气 的 中 害气体有 的力

籍种呼爷能宁

将 甲醛苯 甲苯 氨 氯三 烷 等

,

甲、

、、

典 型的 害有

毒气 有 体 用一定 质量 的不 同 炭化 温 的 度 竹

。℃炭

,

不同 炭 化度 温竹炭 对的 氮 气 的吸 附

率他对 们进 行 附试 验吸 研究 竹 炭对 上 有 述害,

气 体的吸 能附力 试结 果测如 下

竹 对炭甲醛 的 吸性附 能能力 图 如达长。

炭竹对 氯三 烷甲的

吸 性附能

罗 ( 享 )普 瓣

所示

炭竹对 甲 醛 的吸附

,

示 高最的可 达

,

吸附 持 续 间时

,

彩七妥二 一一夕

口 一

占 ‘ 曰,

‘之 乡杯

三三贾

一一一

一岁

)( 答 备 瓣

间图

同 炭化 温 度的竹炭 对三 氛 甲 的 吸 烷附率

温低炭 竹

如时间

对 氯 三烷甲的 吸 附性 能

很 好达

,

不 同 炭化图 度温 的 炭对竹 醛的甲吸 附率

、持续 时间 长达 杉的木炭木 对三氯 烷 甲 吸 附的 率 最大 值黄 彪 研

究,

竹炭对苯

甲苯 的吸 附性 能 竹 对炭苯 和 甲 苯的 吸 附 如 图所 示 天 就分一达别 最大到值

出 在现

,

附率吸 仅为

,、

,。

家 环保 品 产质量 监 督检 验中心 将

炭 温 化度

为 ℃的 竹炭对 苯和 甲

放在耐 的 候箱气中 经

测,

种 有气害。

苯的 吸率附最 高 竹炭 氨 的对 吸附 性

,能

,

。体的 浓 度 的低降率 和 有害 细 菌的 杀 率 菌见表 竹

炭 氨 的对 吸附 如

,竹 炭 吸水 收 中体有 物质 的 害 能

力竹在 水 炭中 以 可净 化 和明 显地善 水改 体 中的重 要 质 水指标 目前 的 步初研 究 效果 如 下,

示有 很 强 的 吸 附 力能 持 续 间时

吸 率附达

,

低竹温炭 附吸率高 因 其人 类 的

健 卫康士

,

值较低 呈 周 建斌

的炭 神功能

— 齐生

甲表 醛浓

鱼些度鱼

有 害气

体 度浓的 降低和率 害菌有的杀 菌 率 初

浓度始

““

对 污

中水有 机磷 农 药去的除 有 一 效定 果 如竹

,

炭一

度浓度

去效 除率

水 体乐 中果 的去 除 效 果 达达

。对水 体 甲基 对 硫

中氨浓

浓苯 犯度

污 水对中 总余 氯去的除 接率近

几』 ‘, 八

石万 〕

()圳 城 谕欲 书

发挥 性机化有合 物

,

已 )任( 七 训 姨

喊‘

,

石 乃

中细 菌气总数

落 数最

终化炭温 度

倪,

伪洲

,

质炭量 饱

度色和 浊 度 下降效 果 明 见显

巧 图乃

不 同炭温化度 竹的炭

图别

用 的℃竹 炭不 同 用

对污 水 中余 的抓 净 效化

果 切侧

对 污

中余水级 的净 效化 果

竹炭 的 调 功湿 能在相对 湿 度 在为 室 内 放 置时的 湿 吸 可率以 达 竹炭 到 可以吸 收空气 中

,

,

的水

最终 化炭 度温忱

炭用 盘

不同 炭 温化 度 竹的炭

竹 炭的不 同用

对污水 中 色 度的净 化效 果

对 污

中色水 的度 化净 果效

侧纳 米 改性 竹炭

嚣权气

,娜

, ,, 尸、

竹炭 孔 的隙 活比 炭性 大 性 炭 微 活 占主导

孔作 用 活 炭微性 孔的直 径 簇 入 炭竹 孔的 隙 以孔 大

。,

最 炭 终化温 度沈

主也 有 中 孔和 小孔其 径直

,以,

右 为左主

】以

月石

米光催化剂 可氧化 解分各 有 种化机合 物 部 和

分无机物 将有 毒有害 物 质 分解为 无 毒无 害 的二 氧化,

竹炭用

同不炭 温化度 竹 炭的

℃ 竹的炭 不同 用,

对污

水 中浊 度 净化的 效果

对 水污 浊中 度的净 效 果化

和碳 水同 时 纳 米光 催 化剂 超 强 的 氧 能 力化 破 坏可 细

胞细 胞的膜凝 病固毒 的 白质蛋抑 制病 毒 的 活性 并 ,

,,

将,

炭加人

污 竹 中 经 水竹 炭 附吸处理

捕 捉 杀 ,空除气 中的 浮游 细 菌 具有极 强 的 污 防 杀

,

后、污 水的 度色去 除 率

达浊

度 去 除率达

和 除臭 功能

竹 炭

对 污 中化 学耗水 量

氧图

内气‘ ‘一,

的去除 效 果 见

了 克竹服 炭的吸 附 性 存能 在 饱 和 现 象 的 陷

,

,

显把 某 纳 米种光化催材 负料载 竹到 上炭 制成 纳 米 性 竹改炭 光 化催吸 附 杀菌剂 使竹 炭 的 吸 附作 用 纳和米

,

材」

三 片〕( 、

〕日 。 ( 瓦石

的优 性 异能 得到 了完 美 的结

米纳改 性 竹 的炭扫

描电镜 如 图

阅图

所示

佣。

,加

,

仪泊

,

改米 性竹 炭微的 观结 构 从扫 描镜 图电中 可 以 清 晰 地 看到 米 纳催 化光材

料最终

炭 沮化度 忱 》

炭竹用

不同炭化 温 度 的竹炭

图的℃ 竹炭不 同用

对污水 中

的化 效 净

果对

水污中

,

化净 效 果、 。

载负竹炭 的在 孔隙 沿 边和孔 隙 的表 面 保 持了 竹炭 原,

,

竹 炭

人加

污 水

中 经 炭竹 吸附 处 理 见

图 印沁已 的 吧

怜 )喇如

有 的特殊 孔结构 保隙 证 竹了 炭 的 吸性 附 和 能 米纳材

, 后污水 中总 氮 去 率 可除达

加 ‘司( 如 翻 诊 )

的料优 良性 能

米 改 竹炭 性的 抑 菌 能

纳功 改米性 竹炭 的抑 功菌 能 江经 苏省疾 病预 防中

检测 结 果 如 下

,

两种

纳米改 性 竹炭 粒 颗末粉 对肠大 杆

菌刁

加、

最 的终炭 化度 气

温以

名‘

竹炭

里具 很 有 的 好 菌能抑 力 防 治 效力 对金 黄色 葡 球萄 菌有 抑 作菌用 。

,

不图 同 化炭温 度 的竹 炭 ・

的℃ 竹 不 炭 用

同对

金 色 黄萄球葡 的菌 抑菌 率验试 为

林 工产业

第年 卷第

,污 对水中总 的净氮化 效果 ・

对 污

水中 氮总的化净效

果期

色 念珠菌有 抑 菌 作用

米改 性 炭竹 对甲

醛 苯 苯甲 的吸附与降 解

纳 米 性 改 炭 竹的净 化过 包 括 程 吸与附降 解 两 个部 分 。

过 程 附与竹炭 吸 附 性 有质关 吸 附 纳 米为 催

光, ,、

剂 光的 催化提 供了 高 度 浓环境 从 大 而大加 快 了 纳材米料 光 催化 降 有 毒 有解 害物 质的 率速

,

解 是在 光的作用 下 竹炭 表 面吸 附 的有 害 气 通 过体 纳 米光 催 化 的剂 面 发 生表 光催化 解降反 应对甲 醛 的 附与吸解降

甲醛 的 初始浓 度后 甲醛 度浓

二化氧 碳增 加

注量二 化 氧碳的增 加量 被 认为部全 污染由 物解 降 生成

米改纳性 炭竹 对 甲醛的 净 化 效 果明 显 在 紫外

灯的 用下 作甲 醛 的 净 化 在率, ,

光灯 白炽 灯和的 作 用 甲下 醛的 化 净率

达到

和,

竹 炭

甲醛 的 净 化对率 也达 到

催光 化甲 醛 的降解 反应 式如 下

一 米纳 性改竹炭 吸 附 降解 苯的能 力紫 外灯

光灯。

对 白色

念 菌珠 的 菌抑 平率 为均

,白

光、照 条

件炽 灯白

然 光

苯 的

始初度浓

后 浓 苯度

后‘苯 净 化率

二 氧 化增 加量碳

纳 改米性竹 的炭横 纵切切 扫 描电镜

、 、图

纳改 米 竹 性 炭对 苯的净 化 果效比 甲 醛 的要 一低。

要 是 因 为苯 主的化 学 定 稳性比 甲 要 高 和醛 苯

降,

的步解 骤杂

后复达到

在外灯紫 作用的 苯下的 净率化在

,,

日光 灯和白 炽灯 的作 用 下苯,

化 率净

后分 达 到别

在自

,

然光 的作 下 用 米 改 纳 性 竹 炭对 苯的 净 化率也 到

,达

而它

降的

对 甲 苯

吸的附 降解与

。纳

米 改 竹性 炭对 甲苯

的 吸 与附 解降 表如

,。

对甲苯 的净 化 果 比 效 苯要 一高,

主 要是 因 为苯 化 学 稳 的定 比 性甲 苯要 高和 降苯

解纳 米

性改竹炭 吸 附 降 甲醛 的解力

紫外 能

灯日 光

、灯

步骤 比较

杂达到

,

后 紫在 外 灯的 用 作下甲苯 的 净 率化

,在

条件照

炽灯

然 光

自在日光 灯 和 炽白 灯的作 用下 苯 的 ,

化 在

率 后分别达 到

和。

,

在自 然 光

的作用 下 对 甲苯的 净 化 达 率到表

。后净 化 率

纳 米

改 竹炭 吸 性 降附解 苯 甲的 能力紫外

日光灯

光照 条件

白炽灯

自然光

,

苯的 初 浓始 度

后达

,

后 甲浓苯度

甲苯 净化 率

分别

二 氧化增碳 加量

自然 光作 的用下 纳 米 改 性

。,

物 改性生竹

竹炭炭水体在中 对 体水 中的色 度 浊 度化 学 耗氧

,, , ,

、、

等有量 害质有物 显 明的净 化

和吸 附 效果 了为进 一 步 解决 吸饱附和 这一难 题以 竹 炭为 载体 利 用 特微 生殊

从 甲醛 的解降氧 化 程过可 以看出 甲 醛 在

,

,、

自由

基的 击 攻 下 可以 转 成换 无毒无 害 的二 氧 化碳 和

群 菌寄 在 居炭竹 内的部 空 隙和 表 面 并 使 之繁衍 形,

,

形 态 各异 的 生 物 膜 水使中 的 污 物 吸染 附与 沉 积 在

,

围周作 为食 吞物噬 并将 其分 解成 水 和 二氧 碳

, ,

化,

对 苯 的吸 与附降 解解 苯的 能 力 表

见纳改米性竹 吸炭 附 降

是 一利个用 竹 进炭行 城镇 生活 污 水 处 理的 新创方 法

图、

生 物 改 性竹 电 炭镜图

物 性竹改炭 横切图

生 物 改性竹 炭纵 切 图

竹炭

神的奇 功

能人

类 健 康的卫 士

齐生

周建斌

缘,述 叨

林产

业陇

《 巧【沦 盯卫刃

方种法 可 以解 竹决 吸炭 附饱 的和矛 盾 可以使 , ,

表生

物 改竹性炭 城镇 对 生活 水 污主 指标 要的实

验 室 理 效 处

果竹炭多次

循环使

用。

验 实室处 理试验 在温 为

生度物 活 性 菌 炭对化温为度

℃的 条件下 用

,

理污前水

的测 定 值

处 理

后 排放 水测的 定值

浦 一八

,

去除

率℃

的 炭 进竹

行改 处性

年理

,,

然后用这种改性 竹处理

生炭

『活 水 污 果结 表

所,示

度色 度

…、

使

、用

经 过

生 改性物 的 竹炭和 必

浊 的要工 程 设施 处 理 经流南 京 林 业 大学学 生生 活 区近

余氯

悬浮

万物 学多 生的 生 活污水 食堂 用 餐 排出 的 污水 上及 游一 个

居 小 民区 排 放的 水 污 天每 污水 量

,约

万余

。 均能 到达二 三 类 水的 排 放 标 指

,图

治理前后

个 多

月的 运行 实 践治 污 效果 明显

,

治 后污的

水效

果对 比图 表 ,

为 生 污 水 处 理 活前 主 后要 标 平 均指

质 其

物生 氧 化耗学 耗 氧 悬 浮 物 色度 浊 度氨 氮

等、

测 定、值

林 业 大 京萦学湖 溪

河段 生活 污水 治理 前后 对 比

南京 林 大 业学紫 湖 溪生 活 污 治水 理前后 比

对表

,

京林 南 业大 学 湖萦 生溪 污水活竹炭处 理前 后 要指主平标均 定测

处值理 前 理处后 去除

家 万 户 成率为 大家 年延益 寿岁 平岁 安的日 常 用 品 成

,, ,

为人们 的 康卫 士

健阮

参 考文

‘献

氮氨总磷

律先 黄木 热材解 工 艺 学厂」北 京中 国 林 出 版业 社沈 曾 民 新型 材 碳料 〔」 化京学工 业出 版 北社

、、

悬浮

浊度

,

会 明米纳 管制备 碳构结 性 及 应 物 用 」〔京 化学 工 出 版业北 社

,

,

度 色

,根

据我 们 究 的 研竹炭 微观 结 及 构应用 机 理 目前 已

开发成 了功 成上 百 种 千以 炭竹 主为 要料 原的保 健

产金

宗 张 志哲 翟 力祥 洪将 自由 转基 化为 负 离 子的 催光 化稀 土 材 料,

,

‘中

」国稀 学 报

,

,

土 建周斌 郑晓 纳米红

品 环保境护 用 品 是但 人们 对 竹 炭 的研 究 还 不够

,深,

改性 活 炭性光 催化降解 苯 研究的年全 活国 炭学 术性研讨会 论 文

集,

,二

入解 了不多 应用 也 不 遍

,普

,

望大 都来 家关心 竹

,

责任

编韦

亚红

炭 研究竹炭

认 识炭 竹应 用竹炭 让 竹炭 早走进 日千

林产 工业

第年

卷第


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