高溫炭化法制備竹炭的研究分析範文

竹材作爲一種多孔介質材料，熱解後形成的竹炭具有特殊的孔隙結構，且有一定的比表面積，廣泛用於調溼、有害氣體的去除以及水體中有機污染物和重金屬的去除。以下就是高溫炭化法制備竹炭的研究分析。

近年，隨着竹材加工工業的發展，在其加工過程中，將出現很多竹刨花、竹屑等加工剩餘物，企業一般將其作爲燃料，如果將竹材及其副產品用於製備竹炭、竹活性炭等環節友好型吸附材料，可爲竹炭、竹活性炭的製備提供良好的原料來源。

因竹炭來源廣、成本低廉、吸附性能良好，越來越多的研究者對竹炭的製備及吸附性能進行了研究。戴嘉璐等採用竹材爲原料，經高溫炭化製得竹炭研究結果表明，竹炭結構是含石墨微晶的無定型碳結構，基本保持竹材的微觀形態，導管內壁存在類似層狀石墨結構。朱江濤等研究了30℃下竹炭對苯酚溶液的吸附動力學，結果表明，竹炭對苯酚的吸附動力學過程可以用準二級模型進行很好的描述。蔣新元等利用不同部位的竹材如竹蔸、竹節和竹枝製備竹炭，並對其進行表徵。等研究了不同製備工藝條件下，竹炭對水溶液中pb，cu和cr的吸附，結果表明900℃製得的竹炭的吸附性能和比表面積比800℃的高。ruaitluanga等研究了竹炭、竹活性炭對pb的吸附情況，結果表明，竹炭、竹活性炭對pb的吸附，主要由其表面的–oh，c

single bond

h和c

double bond; length as m-dash

o官能團起作用。keimizuta等比較了市售活性炭與竹炭對水溶液中硝酸鹽的吸附，結果表明，竹炭的吸附性能對水溶液中的硝酸鹽的吸附性能優於市售活性炭。

本研究採用高溫炭化的方法制備竹炭，討論了炭化溫度、保溫時間和升溫速率對竹炭吸附性能的影響，並對其進行表徵，以期爲竹炭的製備和應用提供理論基礎。

1、材料與方法

1.1原料

以南平邵武市產的毛竹爲原料(3年生)，粉碎、過篩，取粒徑0.2～1mm，自然風乾後備用。

1.2試驗步驟

用日本製kdfs.70型，程序升溫爐對竹屑進行炭化，以3～15℃/min的升溫速度到4個不同的溫度(500～1000℃)並保溫2～10h。

1.3檢測方法

依據gb/t12496.8-1999，12496.10—1999，測定竹炭的亞甲基藍吸附值、碘吸附值。採用美國micrometric公司asap2017型全自動比表面積分析儀對竹炭的比表面積進行測定。

表1炭化工藝對竹炭性能的影響

table1theeffectofcarbonizationconditions

工藝 得 率(%) 亞甲基藍 (mg/g) 碘值(mg/g)

500-5-4 32.78 32.5 546.0

600-5-4 26.86 35.5 593.3

700-5-4 21.39 38.5 681.2

800-5-4 17.05 121 823.2

900-5-4 14.71 235 873.9

1000-5-4 8.31 182.5 842.1

900-5-2 17.92 175 725.1

900-5-4 14.71 235 873.9

900-5-6 10.15 280 947.3

900-5-8 7.84 283 972.5

900-5-10 2.06 302.5 1032.8

900-3-4 14.01 212.5 809.4

900-5-4 14.71 235 873.9

900-10-4 15.65 227.5 833

900-15-4 14.32 230.5 819.3

注：500-5-4表示500℃-5℃/min-4h

2、結果與討論

爲了解炭化的溫度對竹炭性能的影響，研究以5℃/min的升溫速率到500～1000℃，保溫4h製備竹炭，結果列於表1。由表1可知，隨着炭化溫度的升高，竹炭的得率呈現不斷下降的趨勢，從500℃的32.78%降低到1000℃的8.31%，這是由於隨着溫度的升高，竹屑熱分解反應進行得激烈，燒失增大，得率降低。亞甲基藍吸附值和碘吸附值呈現先升後降的趨勢，在500～700℃時變化不大，700～900℃時，有了較大的增加，分別從700℃的38.5mg/g和681.2mg/g上升到900℃的235mg/g和873.9mg/g，而當溫度繼續上升到1000℃時，又有所下降。這是由於溫度高時，反應進行的比較激烈，能在較短的時間內，生成發達的微孔，但溫度過高時，反應進行的太快，反而會使微孔進一步燒失成中孔或大孔。