科技创新２０１３年６期（中） 竹加工废料制备竹活性炭的应用综述 鲍秀婷 （赣南师范学院科技学院江西赣州３４１０００） 摘要；ｉａ＃－￣，由于我国天然林保护工程的实施，国内未材产量锐减，扩大木材质活性发生产 也受到。而另一方面。国阵市场上商业活性炭的价格 持续下降。寻找价格低廉且资源丰富的活性炭生产原料已成为我们的当务之急。竹材，是一种可再生的林业产品。与木材类似，竹材是一种天然生长的有机体，约 年成熟。主要化学成分是纤维素（４３．４６％），半纤雏素（１９．８１％）和木素（２３．８０％）。其特性是：壁薄中空，直径较小。尖削度大，结构不均匀，竹材节间细胞全 一部严格纵向排列．缺少像木材那样径向分布的薄壁细胞和射线细胞的交叉排列结构。 关键词：竹材；竹活性炭 活性炭是利用富碳的原料，通过物理或 化学的方法，经炭化活化制得的产品。制造 活性炭的原料包括各种煤炭（约占５２％）、 木材（约３３％）、椰子壳和各种坚果壳、果 核（１０％）、以及其它农林副产品（少于５％ｏ 煤炭作为一种重要的化工原料，特别是在我 国的煤炭供应严重不足的情况下，用煤炭生 产活性炭成本较高［１】。近年来，由于我国天 然林保护工程的实施，国内木材产量锐减， 扩大木质活性炭生产规模也受到【２】。而 另一方面，国际市场上商业活性炭的价格持 续下降【３］。随着我国社会经济快速发展和世 界经济一体化进程，寻找价格低廉且资源丰 富的活性炭生产原料已成为我们的当务之 急。竹材，是一种可再生的林业产品，它的 化学组成与木材基本相同（纤维素、半纤维 素和木素等），作为活性炭的生产原料有着 广阔的前景。 活性炭的吸附性能不仅和空隙结构有 关，而且和活性炭的化学组成和化学结构有 关。活性炭表面的不饱和价和结构缺陷，不 仅对活性炭吸附非极性物质有影响，而且对 极性物质在活性炭表面的吸附也有很大的 影响。由于碳固体表面原子不饱和性的存 在，它们将以化学形式结合碳成分以外的原 子和原子基团，从而构成其独特的表面化学 结构。微晶碳在比燃烧温度低的条件下与氧 反应生成表面氧化物，主要有羧酸基、酚羟 基、醌基等含氧官能团，此外还有含硫、氮、 卤素等官能团。对表面特性的研究表明，表 面酸性与吸附平衡有着密切的关系。表面酸 性增加，对酸性及中性有机物的吸附能力降 低，对碱性有机物的吸附能力增强，而对水 蒸汽的吸附则相反。 活性炭表面含有多种官能团：酸性官能 团、中性官能团和碱性官能团。活性炭表面 所含的氧大多以氧官能团的形式存在，这也 是活性炭最主要的活性基团，可分为强酸 基、弱酸基、酚羟基、羰基等四组。表面氧 化物赋予活性炭弱极性，增强或扩大了活性 炭的催化性能，改变了炭对有机物、无机物 的吸附选择性。如：苯酚在活性炭上的吸附 量随活性炭上的酚羟基数量的增加而减少， 苯甲酸的吸附量则与活性炭表面上的酸性 基团总量有关。炭的表面不仅可以和氧结 合，而且还可以和其他元素如硫、氢、氯等 结合，以含硫、氢、氯的官能团存在。 我国竹类资源丰富，竹林面积和竹材产 量均居世界首位。每年可砍伐毛竹四亿多 支、杂竹三百多万吨，相当于１０（０）余万立 方米木材的量，因此竹林素有中国“第二森 林”之美称ｆ４］。目前全国有各类竹材加工企 业数千家，但多为劳动密集型的中小型企 业，而且技术装备较落后，产品的附加值低， 加工过程中竹材的实际利用率不到采伐量 的三分之一，大量加工碎料未能得到工业化 利用［５］。要进一步推动我国竹材高附加值产 品的生产进程，开拓竹活性炭产品的应用领 域，就必须加强竹活性炭的基础研究和应用 开发。而利用竹材和竹加工碎料制备活性炭 的研究工作才刚刚起步。国外的科技期刊中 还未见有关竹活性炭制备和表征的详细报 道。我国科技工作者对竹活性炭的研究也局 限于化学法制备竹活性炭用于电极材料【６】 和液相吸附［７】。化学法制备活性炭的主要弊 病在于使用的化学药品的二次污染。所以， 目前商业竹活性炭处于“商业先行、科研滞 后”的状况。由于制备工艺和理化性能的研 究薄弱、缺乏科学的理论指导，现在我国的 竹活性炭生产主要是以土窑炉和简易反应 器为主，还没有大规模的机械化生产。 为了进一步开发竹活性炭这种功能型 环保型材料的广阔应用前景，解决以下问题 显得尤为重要和紧迫： （Ｉ）研制和开发物理法制备高性能竹 材（包括竹加工碎料）活性炭的新工艺。深 入研究竹活性炭的收率和品质随竹材质地、 工艺过程（炭化活化两步法还是一步活化 法）、工艺参数（温度和时间）的变化规律。 （２）进行竹活性炭样品的物理和化学 性能的表征，探讨竹活性炭的微孔特性、孔 径分布和表面化学官能团与其吸附能力的 内在关系，寻找提高吸附能力的途径。 （３）开拓高效竹活性炭在气相吸附领 域的应用。 参考文献： ｆ１１吴忠智，活性炭生产技术，湖南科技 出版社，长沙，２００３． 【２】姜树海等，竹炭材料的有效利用理论 与应用研究进展，东北林业大学学报，２００２ Ｖｏｌ ３０Ｎｏ４Ｐ７． ［３］Ｄｅｒｂｙｓｈｉｒｅ，Ｆ．，Ｊａｇｔｏｙｅｎ，Ｍ．，ａｎｄ Ａｎｄｒｅｗｓ，Ｒ．，ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２ｎｄ Ａｓｉａ Ｐａｃｉｉｃ Ｃｏｎｆｅｒｆｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆＧ．Ｑ． Ｌｕ．Ｖ． Ｒｕｄｏｌｏｈ，ａｎｄ Ｐ．Ｆ．Ｇｒｅｅｎｆｉｅｌｄ，Ｅｄｓ．），ｐ．４５７． Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｑｕｅｅｎｓｌａｎｄ，Ｂｒｉｓｂａｎｅ，１９９８． ［４】汪奎宏等，竹类资源利用现状及深度 开发，竹子研究汇刊，２０００ Ｖｏｌ １９ Ｎ０ ４ Ｐ７２． 【５】张齐生、姜树海，重视竹材化学利用 开发竹炭应用技术，南京林业大学学报， ２００２ Ｖｏｌ－２６ Ｎｏ．１ Ｐ．１—４ 【６】刘洪波等，竹炭基高比表面积活性炭 电极材料的研究，炭素技术，２００３第５期， Ｐ１２８． ［７ 洪波等。竹节制备高比表面积活性 炭的研究，林产化学与工业，２００１ Ｖｏｌ ２１ Ｎｏ ４Ｐ７． （上接第１２７页）开启增氧机，在阴雨天或 雷阵雨过后，应提早开机，以增加水中溶氧 量，避免鱼类浮头。 ７．加强巡塘每天坚持早晚各巡塘一 次，观察鱼的活动情况，清除池中杂物。经 常检查进水口，以防其他鱼类混入，影响鲫 鱼正常生长。每１Ｏ天左右对鱼类增重情况 进行抽样，以了解池中存鱼量，适时调整投 饵量，避免造成浪费。同是做好池塘日志， 记录内容同鱼苗池。 （二）流水池养殖 本次实验在林州市五龙镇荷花村的安 阳市荷花淇河鲫鱼良种场内进行养殖。 １．水源 淇河林州段被誉为我省唯一未受到污 染的河流，在林州市五龙镇罗圈村往上河段 为季节性河流，以下河段常年有水。淇河在 水文地质上多属奥陶系灰岩石溶裂溪水，活 泉较多，尤以荷花村为最。淇河常年不结冰， 最热月份水温为３Ｏ℃以下，最冷月份水温保 持在ｌＯ℃以上，水质清澈，河草丛生，溶氧 丰富，ＰＨ＝７．８，非常适宜淇河鲫鱼的生长。 ２．场址 位于五龙镇荷花村西的淇河滩，属非耕 用地。且引水方便，投资小。安阳市淇河鲫 鱼良种场就建于此。本次实验的流水池就位 于淇河鲫鱼良种场内。 ３．试验池 良种场鱼池为南北向，８个池子为一排， 进排水方便。其中，３甜也为试验用地。鱼池 规格为２５米长，５米宽池深０．７米。池两端 设进排水口各一个，进排水口有用钢筋制成 的箅子。可以防止鱼逃。 ４．养殖结果 通过进行淇河鲫鱼的流水养殖得到了 较高密度的单位产量和经济效益，有较好的 投入产出比。 流水池引用淇河水，每６６７ｍ３放养５ｏｇ１ 尾的淇河鲫鱼苗１００００尾，经过２２１天饲养， 平均规格３４９ｇ，每亩净产２５３４．６ｋｇ。试验期 间遵循“防重于治”的原则，重点防治细菌 性疾病和原生动物疾病，由于采取措施得 当，未发生鱼病。养殖生产按照ＮＹ，Ｉ’ ５２９３—２００４（无公害食品鲫鱼养殖技术规范》 进行，得到的商品鱼符合ＮＹ ５２９２—２００４《无 公害食品鲫鱼》的要求。 作者简介：杨道松：男，４３岁，河南 省安阳市水产站，农艺师。 １２８
