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行业新闻

竹炭的基本性质

时间:2014-1-16 11:19:01   浏览:793

  • (一)竹炭的分类
      目前尚无统一的竹炭国家分类标准。竹炭可根据质量等级、形状、用途、炭化温度、电阻值大小、竹种等不同进行分类。

    1、浙江省竹炭地方标准(DB33/T467-2004)中规定,竹炭按质量等级可分为一级品、合格品两种。

    2、按竹炭的形状不同,可分为筒炭、片炭、颗粒炭、碎炭、粉炭。

    3、按竹炭用途不同,可分为水质净化用竹炭、空气净化用竹炭、屏蔽电磁波用竹炭、保鲜用竹炭、除臭用竹炭、土壤改良用竹炭、饲料添加剂用竹炭和烧烤用竹炭等。

    4、按炭化温度不同,可分为低温竹炭、中温竹炭和高温竹炭。炭化终点温度在500℃以下的为低温竹炭,501-800℃的为中温竹炭,800℃以上的为高温竹炭。

    (二)竹炭的微观结构

    用于竹炭烧制的主要是竹秆,竹秆解剖构造由“竹皮”系统、基本系统和维管系统组成。“竹皮”系统包括表皮层、皮下层及皮层,均为腔小壁厚、排列紧密的细胞所构成。表皮层是竹秆最外面的一层细胞,由长形细胞、全质细胞、硅质细胞、气孔器等构成。表皮层的内方1-2层柱状细胞为皮下层,皮下层以内无维管束分布的部分为皮层。基本系统包括薄壁组织和髓腔外围组织。髓腔外围组织为秆茎的内壁,由数层至数十层高度木质化的石细胞组成,排列整齐且紧密。髓腔外围组织与“竹皮”系统形成秆茎的内外夹壁,把基本薄壁组织和维管系统紧夹其中。

    竹材炭化够维管束有不同程度收缩,细胞间隙减小,维管束外鞘变得更致密,导管内沉淀物减少,内表面光滑。维管束之间的基本薄壁组织细胞收缩变小,其中的内含物减少,形成的类似六角形的孔。可见,竹炭是一种多孔性的物质,具有发达的、大小不同的孔隙结构。

    (三)竹炭的吸附性

    1、定义

    竹炭的比表面积是指单位质量(1g)的竹炭中,所含有的颗粒外表面积与颗粒内部孔隙的内表面积的总和。吸附是在界面上发生的一种现象,一般属于物理吸附。因此,比表面积的大小直接影响到发生吸附作用的界面面积的大小,所以它是表示固体吸附能力大小的一个重要指标。比表面积越大的竹炭,吸附能力也越大。

    2、比表面积大小

    竹炭的比表面积大小,同材料种类、工艺条件、颗粒度、测试仪器和测定方法等因素有关。经测定不同炭化温度、不同类型炭的比表面积见表1

    表1不同温度竹炭的比表面积(BET)和比孔容积

    炭化温度(℃

    500

    600

    700

    800

    900

    1000

    1100

    比表面积(m2/g

    60.21

    245.40

    304.66

    381.73

    165.64

    186.00

    241.08

    比孔容积(ml/g

    0.0213

    0.0161

    0.0261

    0.0295

    0.0132

    0.0337

    0.0392

     

    3、应用

         竹炭的比表面积高达380m2/g,其内部有发达的孔隙结构且分布极广,相当于一座篮球场的面积大小,是备长炭的2-12倍,这些大小孔径不一的微细孔道具有超强的吸附能力,使竹炭在空气中,可以吸收硫化物、甲醛、苯、氨气等有害的化学物质及臭气、异味和湿气。竹炭放入自来水中则可以吸附多余的氯离子、重金属等杂质,使水质净化。所以竹炭超强的吸附能力使竹炭成为具有空气净化机、调湿机与净水机三机一体功能的健康天然新材料。

    (四)竹炭的导电性

    1、定义

    竹炭的导电性通常用电导率(K)来表示,它是电阻率(ρ)的倒数,即K=1/ρ,ρ=RS/L,单位Ω••cm。电阻率越小,表示导电性越好。竹炭的电阻率随着炭化终点温度的升高时,其电阻率而降低。在炭化终点温度在700℃附近是个临界点。

    2、电阻率与电磁屏蔽

    一般来说电阻率越小,导电性越好,其屏蔽效果越好。竹炭可以作为屏蔽材料主套是竹炭在一定的温度条件下像金属一样会导电,利用金属反射电磁波原理进行相对保护的。同时利用竹炭的多孔结构吸收转化原理,将有害电磁波进行吸收并转化为热能散发掉,避免了二次污染。

    生产中常用的判断屏蔽效果方法:检测竹炭及竹炭制品的电磁屏蔽效果,通常要有高精度专用的测试仪才能检测出,且价格昂贵,一般消费者是没有这种高精度仪器的,因此在选择电磁屏蔽产品的时候,可通过以下几种简单的方式:①要注意产品是否有专业检测部门的检测报告;②看产品分贝值。屏蔽效果能够达到22dB以上,就可屏蔽99.5%以上的电磁波,所以没有必要一味追求高dB值;③用手机在电脑屏蔽前拨打电话,手机所发出的电磁波会干扰电脑显示器,造成杂波和杂音,这时用竹炭和竹炭制品挡在手机与电脑屏蔽之间,杂波和杂音立刻消失,表明竹炭和竹炭制品可以屏蔽掉手机发出的近区域辐射。

    竹炭屏蔽效能经上海市计量测试技术研究院进行测试,测试结果见表2表2竹炭的屏蔽效能

    频率(MHZ

    屏蔽效能(dB

    透国屏蔽材料电磁波能量被屏蔽掉(%

    10

    23.5

    99.553

    30

    23.3

    99.532

    100

    23.4

    99.543

    300

    23.1

    99.510

    1000

    22.9

    99.487

    3000

    23.1

    99.510

     

    (五)竹炭的远红外性

    1、定义

    红外线是电子波谱的一部分,其波长在0.76-1000μm。介于可见光与微波之间。按波长不同可分为近红外(0.76-1.5μm)、中红外(1.5-5.6μm)、远红外(8-14μm)和超远红外(15-1000μm)。中红外与远红外是物体产生热感的原因,故又称热红外。而其中4-14μm 波段光线最容易被人体吸收,吸收后能与组织细胞产生“共振效应”而对人体起到很好的保健作用,故又名“生命光线”。

    2、功效

    (1)远红外线具有光线的直进、屈折、反射及穿透性。它的辐射能力很强,可对对象物直接加热而不使空间的气体或其他物体升温。远红外线具有较强的渗透性,能渗透至人体皮下1mm处,然后通过介质传导和血液循环将热能深入到人体组织深处,在不造成心脏负担的情况下,能扩张末梢血管,促进血液循环。

    (2)远红外线中4-14μm波长带的频率与生物细胞中水分子律动频率相同,极易被人体吸收,从而由内向外辐射热能活化组织细胞,达到保暖、促进新陈代谢,增加身体免疫力与治疗力,对于预防和治疗关节炎、失眠等疾病有明显作用。

    (六)竹炭的负离子效应

    1、定义

    空气是由氧、氮、水蒸气、二氧化碳等多种气体组成的气体混合物。在正常情况下,气体分子显中性,但在各种射线(宇宙射线、放射性物质、紫外线等)、强电场以及动能(重力能、波动能等)的作用下,空气中的气体分子会发生电离,失去一些电子。这些自由电子与其他中性分子结合而成为阴离子,亦称负离子。空气中正离子多为矿物离子、氮离子等,负离子多为氧离子和水合羟基离子等。

    2、竹炭产生负离子原因

    竹炭的多孔性、表面具有许多的基团物质的结构特性及晶格的不对称性,具有自发极化产生负离子的特性,它不需要外界的能量、安全、可靠、无任何负作用。当空气中的水分与竹炭接触时,可使水分发生电解生成负离子,因为空气湿度是肯定存在的,所以空气中的水分子就会不断地与竹炭发生反应,从而持续释放负离子,永不间断,并通过这种不断的积累,使室内负离子浓度达到相对稳定的较高水平。

    3、竹炭负离子的大小

    竹炭负离子的大小用空气负离子浓度测定仪,单位:个/cm3

    竹炭的负离子大小经上海市纺织工业技术监督所测定,测定结果见表3

    表3不同竹炭的负离子测定值

    炭类型

    平均负离子浓度(个/cm3

    竹炭(炭化温度700℃

    7820

    竹炭(土窑)

    5800

    白炭(乌冈炭)

    4900

    4、功效

    空气中的负离子量与人体健康有很大的关联性,而维持人体精神安定必须要有一定量的负离子,所以人们常称负离子为“空气中的维生素“。根据实验数据显示,竹炭能产生的负离子量与海上所产生的负离子量相当(比森林地更多),在居室及工作场所放置竹炭,可以增加空气中的负离子量,营造有益身心健康的生活空间。不同环境下负离子浓度见表4,表5为正负离子数与健康的关联性。

    (1)空气中的负离子主要是负氧离子,它被吸入人体后,能调节神经中枢的兴奋状态,刺激末梢血管扩张,改善肺的换气功能,促进新陈代谢。

    (2)帮助睡眠、镇静、镇痛止咳、增进食欲、促进血液循环、帮助肠胃收缩运动、有利消化、减少老化及净化空气。

    (3)对高血压、气喘、流感、关节炎等许多疾病有一定的治疗作用。

     

    表4不同环境下的负离子浓度cm-3

    环境

    负离子浓度

    环境

    负离子浓度

    城市居民房间

    40-100

    旷野、郊区

    700-1000

    机关办公室

    100-150

    疗养地区

    10000

    街道绿化地带

    100-200

    海滨、森林

    1000-3000

    城市公园

    400-600

    瀑布

    >50000

     

    表4每立方厘米空气中的正负离子个数与健康的关联性


    负离子

    正离子

    对人类健康影响

    备注

    海上

    830

    495

    维持人体健康之负离子密度应每cc空气中700-1000个

    森林地

    692

    670

    良好

    郊区住宅

    114

    170

    市中心住

    101

    150

    工厂

    53

    73

    最劣

    办公室

    38

    43

    最劣

    地下室

    117

    279

    最劣