高温炭化法制备竹炭的研究分析范文

竹材作为一种多孔介质材料，热解后形成的竹炭具有特殊的孔隙结构，且有一定的比表面积，广泛用于调湿、有害气体的去除以及水体中有机污染物和重金属的去除。以下就是高温炭化法制备竹炭的研究分析。

近年，随着竹材加工工业的发展，在其加工过程中，将出现很多竹刨花、竹屑等加工剩余物，企业一般将其作为燃料，如果将竹材及其副产品用于制备竹炭、竹活性炭等环节友好型吸附材料，可为竹炭、竹活性炭的制备提供良好的原料来源。

因竹炭来源广、成本低廉、吸附性能良好，越来越多的研究者对竹炭的制备及吸附性能进行了研究。戴嘉璐等采用竹材为原料，经高温炭化制得竹炭研究结果表明，竹炭结构是含石墨微晶的无定型碳结构，基本保持竹材的微观形态，导管内壁存在类似层状石墨结构。朱江涛等研究了30℃下竹炭对苯酚溶液的吸附动力学，结果表明，竹炭对苯酚的吸附动力学过程可以用准二级模型进行很好的描述。蒋新元等利用不同部位的竹材如竹蔸、竹节和竹枝制备竹炭，并对其进行表征。等研究了不同制备工艺条件下，竹炭对水溶液中pb，cu和cr的吸附，结果表明900℃制得的竹炭的吸附性能和比表面积比800℃的高。ruaitluanga等研究了竹炭、竹活性炭对pb的吸附情况，结果表明，竹炭、竹活性炭对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官能团起作用。keimizuta等比较了市售活性炭与竹炭对水溶液中硝酸盐的吸附，结果表明，竹炭的吸附性能对水溶液中的硝酸盐的吸附性能优于市售活性炭。

本研究采用高温炭化的方法制备竹炭，讨论了炭化温度、保温时间和升温速率对竹炭吸附性能的影响，并对其进行表征，以期为竹炭的制备和应用提供理论基础。

1、材料与方法

1.1原料

以南平邵武市产的毛竹为原料(3年生)，粉碎、过筛，取粒径0.2～1mm，自然风干后备用。

1.2试验步骤

用日本制kdfs.70型，程序升温炉对竹屑进行炭化，以3～15℃/min的升温速度到4个不同的温度(500～1000℃)并保温2～10h。

1.3检测方法

依据gb/t12496.8-1999，12496.10—1999，测定竹炭的亚甲基蓝吸附值、碘吸附值。采用美国micrometric公司asap2017型全自动比表面积分析仪对竹炭的比表面积进行测定。

表1炭化工艺对竹炭性能的影响

table1theeffectofcarbonizationconditions

工艺 得 率(%) 亚甲基蓝 (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、结果与讨论

为了解炭化的温度对竹炭性能的影响，研究以5℃/min的升温速率到500～1000℃，保温4h制备竹炭，结果列于表1。由表1可知，随着炭化温度的升高，竹炭的得率呈现不断下降的趋势，从500℃的32.78%降低到1000℃的8.31%，这是由于随着温度的升高，竹屑热分解反应进行得激烈，烧失增大，得率降低。亚甲基蓝吸附值和碘吸附值呈现先升后降的趋势，在500～700℃时变化不大，700～900℃时，有了较大的增加，分别从700℃的38.5mg/g和681.2mg/g上升到900℃的235mg/g和873.9mg/g，而当温度继续上升到1000℃时，又有所下降。这是由于温度高时，反应进行的比较激烈，能在较短的时间内，生成发达的微孔，但温度过高时，反应进行的太快，反而会使微孔进一步烧失成中孔或大孔。