竹炭的加工与利用

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1、（责任编辑 何 锐）信息与咨询第 4 期 谭宏超 王定尚 ： 竹炭的加工与利用21竹炭是近年来开发的新产品。 与木炭相比， 竹炭具有特殊的微小构造和较大的比表面积， 因而具有较强的吸附能力等优良功能， 经过高温活化后， 可制成功能更强大的活性炭。 竹炭及其副产品附加值高， 用途广泛，可以制造出用于农业、 化工、 医疗卫生、 环境保护等领域 的系列产品。 目前， 我国生产的竹炭及其副产品， 主要出口日本、 韩国等国及台湾地区， 部分产品在国内销售。 生产地区主要是浙江、 福建、 江西、 湖南、 湖北等竹产区， 年产竹炭在万吨以上。 充分利用竹材加工中 60 的剩余物和小老竹进行热解， 生产竹炭和

2、副产品竹醋液， 是一种经济实用的方法， 可以提高竹材的利用率， 减少资源的浪费。1 竹炭的生产工艺竹炭 的烧制过程实质上是竹材热分解过程， 根据温度变化及热分解情况， 可将竹材热分解分为 4 个阶段 ： 干燥阶段。 温度保持在 120 150 ， 依靠外部供给能量， 使竹材中的水分不断蒸发， 竹材化学组分几乎不发生变化， 热解速度缓慢。 预炭化阶段。 温度在150 350 ， 竹材的化学组分发生变化， 半纤维素等不稳定组分开始分解， 反应比较明显。 炭化阶段。 温度升至 350 450 ， 竹材进行急剧的热分解， 伴随含有 竹焦油、 竹醋液的液体产物和含有 CO 、 CH 4 等气体产物产生，

3、 放出大量的反应热。 精炼阶段。 温度在 450 以上， 由外部供给热量进行竹炭的煅烧， 排出残留在竹炭中的挥发性物质， 提高竹炭中的固定炭含量。竹材的炭化温度不同， 炭化的产物及组分也有变化， 精炼温度和炭化时间是决定竹炭品质的工艺技术指标。 所以， 准确控制温度， 根据不同的用途采用不同的烧制工艺， 提高炭化速度， 缩短炭化时间以提高产量和质量。目前， 我国烧制竹炭的方法， 有干馏热解法和土窑直接烧制法 2 种。1.1 干馏热解法 主要设备是外热式干馏釜， 原料以预干燥的竹材为佳。 优点是在烧制过程中， 竹炭氧化少，得炭率较高， 达 25 30 。 热解过程中产生的气体混合物通过焦油分离器

4、或冷凝器冷却， 回收竹醋液和竹焦油。 缺点是精炼温度提不高， 竹炭密度低， 干馏釜容积小， 竹炭产量低。1.2 土窑直接烧制法 采用燃料直接加热， 燃料燃烧竹炭的加工与利 用产生的热量向窑内扩散， 由上往下慢慢地让竹材干燥至预炭化。 在炭化过程中， 窑内的部分竹材氧化燃烧使窑内温度继续升高， 烟气循环流动使温度基本均衡， 完成炭化和精炼过程， 得到结构致密的竹炭。炭 窑烧制竹炭须经过预干燥、 干燥、 预炭化、 炭化、 精炼、 自然冷却等过程， 从装窑到出炭一般需要25 30 d ， 得竹炭率一般低于 20 。 优点是土窑造价便宜， 精炼温度高， 竹炭密度大 ； 缺点是质量稳定性差， 得炭率不高

5、。2 竹炭、 竹醋液的性质2.1 竹炭性质 竹炭同竹材外观上相比， 纤维管束外鞘变得致密， 纤维管束细胞腔中一些挥发物质减少。 由于竹材发生热分解， 竹炭表面变得更光滑。 竹炭主要是由碳、 氢、 氧等元素组成， 分子结构呈六角形， 质地坚硬， 细密多孔。 竹炭组织中的矿物质是木炭的 5 倍 ； 1g竹炭的表面积为 700m 2 ， 是木炭的 2.5 3 倍， 吸附能力是木炭的 10 倍以上。 竹炭能产生负离子， 释放远红外线，有导电和阻隔电磁波辐射等功能。竹 炭片炭含水率 5 8 ， 颗粒炭含水率 14 18 ;固定碳含量 85 88 ； 灰分含量 2 4 ； 比表面积30 0 600m 2

6、/g ； 挥发分 6 8 ； 干碳热值 3 3.3 万kj/kg ； pH 值 8 9 ； 气干密度 0.8 1.32/cm 3 。2.2 竹醋液性质 竹醋液是竹材在炭化过程中热解得到的副产品， 呈淡黄色的液体， 有独特的烟熏香气， 味谭宏超 王定尚（责任编辑 何 锐）云南林业 2004,25(4):21 22信息与咨询22酸， pH 值 2.0 3.0 ， 是一种含有有机酸、 酚类、 酮类、醇类及酯类等有机物的混合物， 其中水分约占 80 ， 有机物含量约为 8 。 主要成分为醋酸， 占有机物含量的47 左右， 容易发生光化学反应。竹醋液的成分与性质， 由烧制竹炭的过程中产生的烟的温度所决定

7、。 竹醋液的产量则由竹材的种类、 质量及热解工艺所决定。 收集方法、 贮存运输条件、 精制方法等。 也会影响组分的变化。 竹醋液可用于制作土壤杀菌剂、 植物生长促进剂、 异味清除剂， 用于消毒、 祛臭、护肤、 美容等。 但是， 目前国内对竹醋液的组分分析研究尚十分欠缺。3 竹炭、 竹醋液的用途3.1 竹炭的种类 竹炭的种类很多， 按原料可分为原竹炭、 竹棒炭 ； 按形状可分为筒炭、 片炭、 碎炭、 粉炭和工艺炭 ； 按烧制方法可分为低温炭、 中温炭、 高温炭 ；按用途可分为燃料用炭、 水净化用炭、 调湿用炭、 工艺竹炭、 保健竹炭、 土壤改良用竹炭、 工业用竹炭等。 此外， 还可分为竹炭和竹子

8、活性炭。3.2 竹炭制品 竹炭及其相关制品有 ： 竹炭炭片、 竹炭筒炭、 竹炭颗粒、 竹炭粉末、 竹碎炭以及用竹炭生产的生活日用品， 如竹炭床垫、 枕头、 枕垫、 马甲、 腰带、 文胸、 帽、 护腕带、 坐垫、 靠垫、 鞋垫、 香皂、 沐浴露、 洗面奶、 洗发精等 ； 用竹炭生产的竹炭工艺品有竹炭画等。3.3 用途3.3.1 农业领域 竹炭的吸附能力强， 空隙度高， 适合作为土壤微生物和有机营养成分的载体， 可增强土壤活力， 是一种良好的土壤改良剂。 竹醋液在高浓度下具有抗菌作用， 而在低浓度下有促进微生物活性的独特性质， 可作为土壤消毒性、 堆肥发酵促进剂和植物生长调节剂 （叶面喷施）。 竹

9、醋液能中和氮硫化物成分而作为除臭剂， 其中许多杂环类物质能驱避害虫， 而作为驱虫剂。 在农业有机栽培中， 竹炭及竹醋液可代替已被广泛使用的木炭、 木醋， 还可以作为农药助剂和保鲜剂。 精制过的竹醋液被用作食品熏蒸剂和调味剂。 竹炭粉末可用于饲料添加剂。3.3.2 化工领域 竹炭是活性炭的原料， 800 以上温度烧结的竹炭具有导电性， 可代替导电炭素， 作为防静电纤维和电磁波屏蔽材料的原料。 竹焦油的沉淀焦油（竹沥青）， 既可作为中药 （青竹沥） 原料， 还可作为防腐剂和代替高级的合成沥青。 溶解性焦油经精制后， 可作为光学镜头的粘合剂。3.3.3 医药卫生领域 精制的竹醋液有防腐、 抗菌、 防

10、虫、 止痒等作用， 可用于美容、 治疗痤疮和脚气等皮肤病， 还可用作糖尿病的辅助饮用剂。 竹醋液能消除臭味，保持空气清新。 竹炭能释放出天然香气， 提高人的睡眠质量。 竹炭辐射出的远红外线， 能渗透血管， 刺激身体各经络的穴道， 改善身体器官机能， 并能祛臭、 吸湿、 抗菌。 利用竹炭加工制成的枕头、 床垫、 坐垫等产品， 是良好的安寝物品。3.3.4 环境保护领域 竹炭是多孔性材料， 具有很大的比表面积， 有很强的吸附性， 是良好的净水处理剂、电磁波遮蔽剂、 有害气体吸附剂。 竹炭人造板可以代替石棉刨花板、 水泥刨花板及硬塑料板等， 有效地减少建筑残材污染物的增量， 是可再生、 附加价值高、

11、 环保型的建筑材料。 竹炭在具有好炭微生物的废水处理工程中， 可以大幅度提高污水处理的效率。 竹醋液也是处理污水的有效材料之一， 用 EM （有效微生物） 加竹醋液处理污水和污泥， 是目前治理大江大湖污染的最经济、 有效的方法之一。 据中南林学院环境工程研究所的研究结果表明， 用竹醋液处理生活废水时， 只需 1 的竹醋液即可使 CODcr （化学需氧量） 的去除效果提高 10 。3.3.5 其他领域 在材料工业中， 用竹炭可以制成各种复合材料， 如竹炭陶磁多孔体、 粉末成型复合材料及碳复合材料中的特殊功能材料、 特种载体材料等。 竹炭还可以制成各种工艺品、 药品填充剂、 饲料添加剂、 可降解塑料的填充剂， 还可用作燃料等。4 竹炭、 竹醋液的发展前景竹炭、 竹醋液的生产工艺比较简单， 其原料取自现有竹材和竹材加工厂的加工剩余物， 产品得率高， 生产成本低。 从竹类资源分布和产业布局方面看， 中国是竹子资源大国， 我国南方尤其是中南、 华东、 华南地区发展竹炭、 竹醋液的前景十分广阔。 这些地区竹类资源丰富， 且集中分布着我国大部分的竹类加工企业。 目前， 中国竹子的加工利用率尚不及 40 ， 推广竹炭、 竹醋液生产技术， 发展竹炭、 竹醋液生产， 可以提高竹子利用率，为山区带来巨大的经济收入。