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行業新聞

竹炭的基本性質

時間:2014-1-16 11:19:01   瀏覽:1674

  • (一)竹炭的分類
      目前尚無統一的竹炭國家分類標準。竹炭可根據質量等級、形狀、用途、炭化溫度、電阻值大小、竹種等不同進行分類。

    1、浙江省竹炭地方標準(DB33/T467-2004)中規定,竹炭按質量等級可分為一級品、合格品兩種。

    2、按竹炭的形狀不同,可分為筒炭、片炭、顆粒炭、碎炭、粉炭。

    3、按竹炭用途不同,可分為水質凈化用竹炭、空氣凈化用竹炭、屏蔽電磁波用竹炭、保鮮用竹炭、除臭用竹炭、土壤改良用竹炭、飼料添加劑用竹炭和燒烤用竹炭等。

    4、按炭化溫度不同,可分為低溫竹炭、中溫竹炭和高溫竹炭。炭化終點溫度在500℃以下的為低溫竹炭,501-800℃的為中溫竹炭,800℃以上的為高溫竹炭。

    (二)竹炭的微觀結構

    用于竹炭燒制的主要是竹稈,竹稈解剖構造由“竹皮”系統、基本系統和維管系統組成。“竹皮”系統包括表皮層、皮下層及皮層,均為腔小壁厚、排列緊密的細胞所構成。表皮層是竹稈最外面的一層細胞,由長形細胞、全質細胞、硅質細胞、氣孔器等構成。表皮層的內方1-2層柱狀細胞為皮下層,皮下層以內無維管束分布的部分為皮層。基本系統包括薄壁組織和髓腔外圍組織。髓腔外圍組織為稈莖的內壁,由數層至數十層高度木質化的石細胞組成,排列整齊且緊密。髓腔外圍組織與“竹皮”系統形成稈莖的內外夾壁,把基本薄壁組織和維管系統緊夾其中。

    竹材炭化夠維管束有不同程度收縮,細胞間隙減小,維管束外鞘變得更致密,導管內沉淀物減少,內表面光滑。維管束之間的基本薄壁組織細胞收縮變小,其中的內含物減少,形成的類似六角形的孔。可見,竹炭是一種多孔性的物質,具有發達的、大小不同的孔隙結構。

    (三)竹炭的吸附性

    1、定義

    竹炭的比表面積是指單位質量(1g)的竹炭中,所含有的顆粒外表面積與顆粒內部孔隙的內表面積的總和。吸附是在界面上發生的一種現象,一般屬于物理吸附。因此,比表面積的大小直接影響到發生吸附作用的界面面積的大小,所以它是表示固體吸附能力大小的一個重要指標。比表面積越大的竹炭,吸附能力也越大。

    2、比表面積大小

    竹炭的比表面積大小,同材料種類、工藝條件、顆粒度、測試儀器和測定方法等因素有關。經測定不同炭化溫度、不同類型炭的比表面積見表1

    表1不同溫度竹炭的比表面積(BET)和比孔容積

    炭化溫度(℃

    500

    600

    700

    800

    900

    1000

    1100

    比表面積(m2/g

    60.21

    245.40

    304.66

    381.73

    165.64

    186.00

    241.08

    比孔容積(ml/g

    0.0213

    0.0161

    0.0261

    0.0295

    0.0132

    0.0337

    0.0392

     

    3、應用

         竹炭的比表面積高達380m2/g,其內部有發達的孔隙結構且分布極廣,相當于一座籃球場的面積大小,是備長炭的2-12倍,這些大小孔徑不一的微細孔道具有超強的吸附能力,使竹炭在空氣中,可以吸收硫化物、甲醛、苯、氨氣等有害的化學物質及臭氣、異味和濕氣。竹炭放入自來水中則可以吸附多余的氯離子、重金屬等雜質,使水質凈化。所以竹炭超強的吸附能力使竹炭成為具有空氣凈化機、調濕機與凈水機三機一體功能的健康天然新材料。

    (四)竹炭的導電性

    1、定義

    竹炭的導電性通常用電導率(K)來表示,它是電阻率(ρ)的倒數,即K=1/ρ,ρ=RS/L,單位Ω??cm。電阻率越小,表示導電性越好。竹炭的電阻率隨著炭化終點溫度的升高時,其電阻率而降低。在炭化終點溫度在700℃附近是個臨界點。

    2、電阻率與電磁屏蔽

    一般來說電阻率越小,導電性越好,其屏蔽效果越好。竹炭可以作為屏蔽材料主套是竹炭在一定的溫度條件下像金屬一樣會導電,利用金屬反射電磁波原理進行相對保護的。同時利用竹炭的多孔結構吸收轉化原理,將有害電磁波進行吸收并轉化為熱能散發掉,避免了二次污染。

    生產中常用的判斷屏蔽效果方法:檢測竹炭及竹炭制品的電磁屏蔽效果,通常要有高精度專用的測試儀才能檢測出,且價格昂貴,一般消費者是沒有這種高精度儀器的,因此在選擇電磁屏蔽產品的時候,可通過以下幾種簡單的方式:①要注意產品是否有專業檢測部門的檢測報告;②看產品分貝值。屏蔽效果能夠達到22dB以上,就可屏蔽99.5%以上的電磁波,所以沒有必要一味追求高dB值;③用手機在電腦屏蔽前撥打電話,手機所發出的電磁波會干擾電腦顯示器,造成雜波和雜音,這時用竹炭和竹炭制品擋在手機與電腦屏蔽之間,雜波和雜音立刻消失,表明竹炭和竹炭制品可以屏蔽掉手機發出的近區域輻射。

    竹炭屏蔽效能經上海市計量測試技術研究院進行測試,測試結果見表2表2竹炭的屏蔽效能

    頻率(MHZ

    屏蔽效能(dB

    透國屏蔽材料電磁波能量被屏蔽掉(%

    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)竹炭的遠紅外性

    1、定義

    紅外線是電子波譜的一部分,其波長在0.76-1000μm。介于可見光與微波之間。按波長不同可分為近紅外(0.76-1.5μm)、中紅外(1.5-5.6μm)、遠紅外(8-14μm)和超遠紅外(15-1000μm)。中紅外與遠紅外是物體產生熱感的原因,故又稱熱紅外。而其中4-14μm 波段光線最容易被人體吸收,吸收后能與組織細胞產生“共振效應”而對人體起到很好的保健作用,故又名“生命光線”。

    2、功效

    (1)遠紅外線具有光線的直進、屈折、反射及穿透性。它的輻射能力很強,可對對象物直接加熱而不使空間的氣體或其他物體升溫。遠紅外線具有較強的滲透性,能滲透至人體皮下1mm處,然后通過介質傳導和血液循環將熱能深入到人體組織深處,在不造成心臟負擔的情況下,能擴張末梢血管,促進血液循環。

    (2)遠紅外線中4-14μm波長帶的頻率與生物細胞中水分子律動頻率相同,極易被人體吸收,從而由內向外輻射熱能活化組織細胞,達到保暖、促進新陳代謝,增加身體免疫力與治療力,對于預防和治療關節炎、失眠等疾病有明顯作用。

    (六)竹炭的負離子效應

    1、定義

    空氣是由氧、氮、水蒸氣、二氧化碳等多種氣體組成的氣體混合物。在正常情況下,氣體分子顯中性,但在各種射線(宇宙射線、放射性物質、紫外線等)、強電場以及動能(重力能、波動能等)的作用下,空氣中的氣體分子會發生電離,失去一些電子。這些自由電子與其他中性分子結合而成為陰離子,亦稱負離子。空氣中正離子多為礦物離子、氮離子等,負離子多為氧離子和水合羥基離子等。

    2、竹炭產生負離子原因

    竹炭的多孔性、表面具有許多的基團物質的結構特性及晶格的不對稱性,具有自發極化產生負離子的特性,它不需要外界的能量、安全、可靠、無任何負作用。當空氣中的水分與竹炭接觸時,可使水分發生電解生成負離子,因為空氣濕度是肯定存在的,所以空氣中的水分子就會不斷地與竹炭發生反應,從而持續釋放負離子,永不間斷,并通過這種不斷的積累,使室內負離子濃度達到相對穩定的較高水平。

    3、竹炭負離子的大小

    竹炭負離子的大小用空氣負離子濃度測定儀,單位:個/cm3

    竹炭的負離子大小經上海市紡織工業技術監督所測定,測定結果見表3

    表3不同竹炭的負離子測定值

    炭類型

    平均負離子濃度(個/cm3

    竹炭(炭化溫度700℃

    7820

    竹炭(土窯)

    5800

    白炭(烏岡炭)

    4900

    4、功效

    空氣中的負離子量與人體健康有很大的關聯性,而維持人體精神安定必須要有一定量的負離子,所以人們常稱負離子為“空氣中的維生素“。根據實驗數據顯示,竹炭能產生的負離子量與海上所產生的負離子量相當(比森林地更多),在居室及工作場所放置竹炭,可以增加空氣中的負離子量,營造有益身心健康的生活空間。不同環境下負離子濃度見表4,表5為正負離子數與健康的關聯性。

    (1)空氣中的負離子主要是負氧離子,它被吸入人體后,能調節神經中樞的興奮狀態,刺激末梢血管擴張,改善肺的換氣功能,促進新陳代謝。

    (2)幫助睡眠、鎮靜、鎮痛止咳、增進食欲、促進血液循環、幫助腸胃收縮運動、有利消化、減少老化及凈化空氣。

    (3)對高血壓、氣喘、流感、關節炎等許多疾病有一定的治療作用。

     

    表4不同環境下的負離子濃度cm-3

    環境

    負離子濃度

    環境

    負離子濃度

    城市居民房間

    40-100

    曠野、郊區

    700-1000

    機關辦公室

    100-150

    療養地區

    10000

    街道綠化地帶

    100-200

    海濱、森林

    1000-3000

    城市公園

    400-600

    瀑布

    >50000

     

    表4每立方厘米空氣中的正負離子個數與健康的關聯性


    負離子

    正離子

    對人類健康影響

    備注

    海上

    830

    495

    維持人體健康之負離子密度應每cc空氣中700-1000個

    森林地

    692

    670

    良好

    郊區住宅

    114

    170

    市中心住

    101

    150

    工廠

    53

    73

    最劣

    辦公室

    38

    43

    最劣

    地下室

    117

    279

    最劣

                                                        


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