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1、个人收集整理 勿做商业用途 得分：_南 京 林 业 大 学博士课程论文课 程 号：42010课程名称：现代木材科学与持术进展论文题目:竹炭的性能和应用研究进展学科专业：木材科学与技术学 号：6210204姓 名：吴英山任课教师：苗萍2010 2011 学年 第 一 学期二一 年 十二 月目录摘要 . 31 竹炭的吸附性能 41.1 吸附环境中的污染物 。 41。2 改性竹炭和竹炭基复合材料的应用 。.。.。. 51。3 吸附动力学和热力学研究 .。 51。4 竹炭吸附剂的再生 。 62 竹炭的电磁性能 63 竹炭的其他性能及应用 。 74 结语 .。 12参考文献 。 12竹炭的性能和应用研究
2、进展摘要竹材热分解得到的竹炭具有较高的孔隙度和比表面积,其良好的性能引起了人们的广泛关注。本文综述了近年来关于竹炭性能和应用的研究报道，着重介绍了竹炭的吸附性能，电、磁性能及其在各领域的应用状况，如吸附大气和水环境中的无机、有机污染物;以竹炭为原料生产电磁屏蔽材料、静电屏蔽材料和电热材料，同时，可通过重整孔结构和修饰孔表面等方法来提高竹炭的吸附能力。另外,竹炭的多孔性能使不同材料负载其上成为可能，由此可充分发挥两种材料的优势，使得竹炭基复合材料具有很广的应用前景.本文还涉及竹炭吸附热力学、动力学及再生研究、改性竹炭等内容，并指出今后竹炭研究的发展趋势.关键词竹炭；吸附；导电性；导磁性Bambo
3、o Charcoals Properties and ApplicationsAbstract Bamboo charcoal, produced from the thermal decomposition of bamboo wood， has attracted much attention from many fields inrecent years. This paper reviews the properties and applications of bamboo charcoal， focusing on the aspects of adsorption， electri
4、cal andmagnetic properties， such as the adsorption of the inorganic and organic substance in atmosphere and water, its use as an electromagneticshielding material， an electrostatic screening material, and a thermo electric material。 The adsorption property of bamboo charcoal can beimproved by reform
5、ing the pore structure and the modification of the pore surface, and different materials can be loaded on it because of itsporiness to combine the advantages of different materials， so, the composite based on bamboo charcoal is widely used in different areas.Besides， this paper also discusses the ki
6、netics and thermodynamics for adsorption by bamboo charcoal and the regeneration of bamboocharcoal, together with the development trend of bamboo charcoal researches。Keywords bamboo charcoal; adsorption; electrical property; magnetic property综述文章（Reviews）竹炭是竹材在高温、缺氧(或限制性的通入氧气)条件下，使竹材受热分解而得的固体物质，具有较高
7、的孔隙度和比表面积，它的特殊结构使其具有良好的吸附性和电、磁等性能.竹炭及其制品在环保、医学和食品等领域具有广泛的应用前途。对竹炭的研究和开发在近几年掀起热潮，并成为竹资源研究开发领域的热点。竹炭的性能及应用方面对其进行评述.竹炭含有丰富的碱性矿物质（如钙、铁、钾等)，这些矿物质易融于水，能中和水之值，使其介于。.之间呈弱碱性，再者竹炭多孔特性可吸附来自水中的氯等有害物质及其它异味，吸附能力极强，活性炭可除去三卤甲烷使其无毒化，使水质变得甜美甘醇，竹炭制作技术起源于中国古代，但是对竹炭品质的提升，以及竹炭制品的应用文化则发祥于日本,现在日本和中国专家经过多年的研 究反复论证，终于明确提炼1 竹
8、炭的吸附性能通过显微镜可以观察到,竹炭的组织中有丰富的孔隙，这些孔的吸附性能良好。实验证明，每克竹炭对液态氮的吸附面积达150380m2,相当于一个篮球场大小，是木炭吸附面积的23 倍。良好的吸附性使其在吸附污染物方面得到了广泛应用。1。1 吸附环境中的污染物竹炭可以吸附空气中的污染物， 起到净化气体保护环境的作用.吴燕等开展了竹炭吸附文物保护微环境中的有害气体-氮氧化物的研究，优化了NOx浓度、流量、湿度条件、竹炭量等因素对低浓度氮氧化物去除效果的影响，确定了达到最佳净化效果的实验条件为3g 以上的竹炭量、20%的湿度及1.01.5L/min 的NOx流量。在这种情况下低浓度(150109）
9、的NO 去除率在95%以上，对NO2的去除率96%；活化剂改性和对竹炭进行超声处理后， 对NO 净化效果有明显的提高作用, 说明竹炭在文物保护微环境中应用的可行性。在竹炭净化气体方面,国内还有用其吸附空气中甲醛的报道，表明竹炭是一种很有潜力的环保型吸附功能材料。竹炭强大的吸附能力在水质净化中也得到了广泛的应用，能吸附水相中无机和有机污染物。已有报道竹炭可吸附水相中无机离子，如Pb2+、Zn2+、Cd2+、Cr6+、Hg2+、Ni2+,探讨了吸附时间、溶液pH 值、竹炭量吸附温度、无机离子初始值等条件对所研究对象去除率的影响。在最佳试验条件下，竹炭对溶液中的离子最高去除率可达99.8。此外，陈国
10、青等4在研究超细竹炭对水中Pb2+的吸附能力时， 还考虑了水的硬度和污水中可能含有的其他重金属离子对吸附Pb2+的影响，实验主要考查了水中的Ca2+、Cu2+、Cd2+，结果表明，溶液中Ca2+对超细竹炭吸附Pb2+有一定抑制作用； 在一定浓度下， 水中Cu2+、Cd2+对超细竹炭吸附Pb2+的干扰较小； 此外还有吸附后需用到的混凝剂聚合氯化铝（PAC）的影响。实验显示，在pH值为4 时，PAC 对超细竹炭吸附Pb2+吸附效果会有所减弱.根据原国家环保局“中国环境优先监测研究”，苯胺和苯酚为水中优先控制污染物。周云龙等和叶桂足等分别研究了竹炭对水溶液中苯胺和苯酚的吸附性能,讨论了竹炭吸附的最佳
11、试验条件。研究表明，按苯胺与竹炭质量比1:980 投加竹炭，苯胺去除率达到93%以上，pH 值对苯胺吸附效率影响最大，最佳值为89 之间。叶桂足等发现,小粒径的竹炭利于苯酚的去除，质量浓度为2。500g/L、粒径为0.074mm 的竹炭对苯酚的吸附率高达92。5，并证实，酸性环境有利于吸附过程,这与苯酚在不同pH 值下的离解程度有关。染料废水处理问题也引起人们的广泛关注，而竹炭能有效地去除废水的色度和COD。周云龙等探讨了竹炭对甲基橙溶液的吸附行为。研究证实，竹炭的粒径越小，其比表面积越大，对甲基橙的吸附能力越强；随着溶液pH 值的增大，甲基橙的吸附效果直线下降， 最佳吸附效果下溶液的pH 值
12、为2，这些都与文献的研究结果相符。实验显示，在最佳条件下竹炭对甲基橙的吸附率可达到90以上，能有效除去溶液中的甲基橙。此外，该研究组还做了罗丹明B 在竹炭上的吸附研究，证实竹炭是较为理想的吸附废水中染料的材料。在样品前处理技术中，固相萃取由于其高回收率、高富集效率、消耗有机溶剂少、易于自动化等优点得到了广泛的应用， 而竹炭强大的吸附性使其成为良好的固相萃取吸附剂。Zhao 等在这方面做了较多工作，见表1。从所做研究中可以看出，竹炭是一种很好的富集环境中痕量、超痕量有机污染物的吸附材料，表明以竹炭为吸附剂的固相萃取方法是富集和检测环境水样中污染物的一种很有应用潜力的分析手段。个人收集整理，勿做商
13、业用途个人收集整理，勿做商业用途1。2 改性竹炭和竹炭基复合材料的应用通过重整竹炭的孔结构和修饰孔表面等方法可以提高竹炭的吸附能力，目前常用二次活化制备活性竹炭的方法得到改性竹炭。Lee 等用KOH 粉进行活化，制得了以微孔为主的活性竹炭，BET 比表面积随磷酸与竹炭质量比的增大而增大，从300m2/g 增大到2500m2/g.国内也有关于竹炭改性的研究报道。较早的是杨磊等21针对吸附苯酚而改变竹炭的颗粒粒度的研究；游芳等22研究了Fe2(SO4)3对竹炭进行表面官能团改性，pH=2.43 时为最佳条件， 硫酸铁溶液中游离态的Fe3+与竹炭中的羟基和羰基团发生络合反应，使Fe3+载在竹炭骨架上
14、完成竹炭改性；其除氟机制主要是氟离子与载入竹炭内的Fe3+发生配位反应， 改性后的竹炭对氟的去除效率从55提高到91。7%，大大加强了除氟能力。朱仙弟等采用硝酸对竹炭进行改性，硝酸氧化使得竹炭孔隙扩容，同时表面生成羰基、羟基等含氧活性基团，使得竹炭对目标物的吸附量明显高于未改性的竹炭.蒋新元等研究了不同部位竹材制备竹活性炭及其对苯酚的吸附性能.实验表明,由竹蔸、竹节和竹枝3 个不同部位竹材加工剩余物制备的竹炭与竹活性炭, 吸附性能均不同,其中以竹蔸制备的竹炭和竹活性炭的吸附性能最好，前者与竹材不同部位的纤维密度相关，后者在前者的基础上由于活化剂和高温的作用而进一步扩大了孔隙度， 比表面积从110.354m2/g 增加到462。069m2/g，这也很好地说明了经活化后得到的竹篼活性炭具有更加优异的吸附性能。竹炭的多孔性使得不同材料负载其上成为可能。周建斌等采用纳米二氧化钛(TiO2）对竹炭进行改性，将竹炭的吸附性能和纳米TiO2光催化活性有机地结合起来。实验表明，TiO2既负载到竹炭孔隙的边缘和表面，又没有堵塞竹炭的特殊孔隙，改性竹炭在吸附苯的同时将其光催化降解为无污染的CO2，最佳的苯净化率可达93
