2010-06-16 04:08:22 阅读8 评论0 字号:大中小
竹炭,吸收空气中的有害物质
竹类植物,秀丽挺拔、四季常青。地下茎年年行鞭、出笋、成竹。竹笋,是人类的保健食品;留笋成竹,竹林子孙满堂,家族兴旺,吸收二氧化碳,放出氧气,维护着优美的生态环境。 竹类植物千姿百态。世界竹类植物有70多属,1200多种;中国竹类植物有35属,400余种;不同品种,有不同特性、不同用途。 竹材可以“代木”,制作家具、农具、各种人造板、编织工艺品及生活用品。 它还可以“胜木”,用来制造一般木材不能制造的集装箱底板,铁路平车地板、性能优良、多姿多彩的竹地板等产品。 更鲜为人知的是它还可以制成竹炭、成为人类健康的卫士。
二、竹炭的形成 中国是世界上炭的发源地,早在一千多年前的唐代,白居易就留下了“卖炭翁”的悲壮诗篇;古人除了把炭作为烧饭、取暖的燃料之外,也巧妙地把炭作为防腐、xx、保鲜剂加以应用,这在中国的古代历史中可以找到大量的例证。 竹炭是竹材在高温、缺氧(或限制性地通入氧气)的条件下,使竹材受热分解而得到的固体产物。在制备竹炭的同时,还可以得到一种用途广泛的液体产物——竹醋液。 根据竹材炭化过程中的温度及液体、气体产物的变化规律可以认为,竹炭的形成先后经历了竹材干燥阶段(炉(窑)内温度≤120℃)、竹材预炭化阶段(120—260℃)、竹材炭化阶段(260—400℃)、竹炭精炼阶段(≥400℃)。 形成竹炭的最终温度不仅对竹炭的产量、生产成本、竹炭的得率有影响,而且对竹炭的性能、用途更具有重要的意义。 竹炭可用传统的砖砌窑和现代化的机械炉来生产。 砖砌窑的特点: 投资少、操作简单; 但生产周期长(22-30天)、窑温不易控制、质量不均匀、密封性能差、竹炭得率低(15-17%) 一种机械窑的特点: 投资较砖砌窑增加; 生产周期较短(7-10天)、温度容易控制、密封性能好、制炭得率较高(20%左右)。 另一种不锈钢机械炉的特点: 投资较高; 生产周期短(8小时)、温度易控制、密封性能好、生产得率高(24—26%)竹炭质量稳定、精炼竹醋液、以及可燃气体循环利用。 竹炭遇到空气,能吸收空气中的各种有害气体,使室内空气得以净化而变得清新;在水里它可以吸收水中有害物质而使普通水成为优质饮用水;它还能产生负离子和远红外线,帮助人们去病、防病,增强体质,成为人类的健康的卫士。究其根源,竹炭的这些特殊性能主要源于自身的特殊微观结构。
三、竹炭微观结构与其性能关系 碳由单一元素构成,结构千变万化、性能无穷无尽、用途多种多样。主要是由于原子键合方式、分子结构类型以及集合形态的多样性而产生的。碳按三种典型键合方式形成单质碳时则为金刚石,石墨和卡宾,它们的性能也有明显的差别。 碳的同素异形体中,由于碳原子的结合方式不同,单质的碳主要有四种同素异性体,即金刚石,石墨、卡宾和富勒烯(包括碳纳米管)。 一个碳原子周围有四个碳原子相连,在三维空间形成骨架状,各向联系力均匀、牢固、具高强度-金刚石硬的特性 一个碳原子周围有三个碳原子,碳与碳原子组成六边形环状,无限多的六边形组成一层,层与层之间联系力弱。层内三个碳原子联系很牢固,层之间易滑动-石墨软的特性。 85年,美英两位科学家用激光照射石墨,使其蒸发而成碳灰,质谱分析发现,这种碳内含两种不明物质,其分子量分别为碳的60和70倍,并具有特殊的结构,经证实,它们属于碳的第三种同素异性体,命名为富勒烯碳。本身是不导电的绝缘体,当碱金属原子嵌入分子后,形成系列化合物,成为超导体,具有xx的三维超导性。 中,20个正六边形和12个正五边形构成圆球形结构,共有60个质点,分别由60个碳原子占有。 91年,日本科学家用透射电镜检测石墨电弧设备中产生的球状分子,意外发现了由管状同轴纳米管组成的碳分子,其结构相当于石墨的平面组织卷成的管状,是富勒烯碳家族的重要的成员。是被广泛关注的碳纳米管,是化学反应中的新型催化剂,有很多的奇异功能。是纳米科技的主要研究方向,在材料、电子、能源领域有重要的前景。 竹材的维管束、薄壁细胞、导管形成竹炭的微观孔隙结构,其形状非常类似并接近于由五元环和六元环所组成的洋葱状富勒烯(C60)和展开的碳纳米管结构。 竹炭的性能与其发达的孔隙结构有着密切的关系,它的吸附性能、催化性能及电性质等都与炭材料的微观结构有关,因而研究炭材料微观孔隙结构具有重要意义。 竹炭所具有的类似并接