高溫炭化法制備竹炭的研究分析范文

　　竹材作為一種多孔介質材料，熱解后形成的竹炭具有特殊的孔隙結構，且有一定的比表面積，廣泛用于調濕、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，隨著竹材加工工業的發展，在其加工過程中，將出現很多竹刨花、竹屑等加工剩余物，企業一般將其作為燃料，如果將竹材及其副產品用于制備竹炭、竹活性炭等環節友好型吸附材料，可為竹炭、竹活性炭的制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制備及吸附性能進行了研究。戴嘉璐等采用竹材為原料，經高溫炭化制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、竹節和竹枝制備竹炭，并對其進行表征。s.y.wang等研究了不同制備工藝條件下，竹炭對水溶液中pb，cu和cr的吸附，結果表明900℃制得的竹炭的吸附性能和比表面積比800℃的高。h.lalhruaitluanga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于市售活性炭。

　　本研究采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，并對其進行表征，以期為竹炭的制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為原料(3年生)，粉碎、過篩，取粒徑0.2～1mm，自然風干后備用。

　　1.2試驗步驟

　　用日本制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℃)并保溫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。采用美國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

　　為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制備竹炭，結果列于表1。由表1可知，隨著炭化溫度的升高，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%，這是由于隨著溫度的升高，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后降的趨勢，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。這是由于溫度高時，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。