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竹醋液生产技术及应用开发研究进展


之间,
处有相
对强度引起的单峰,可以判定竹炭是非常纯粹的炭,表明夹杂物对测定没有影响。竹炭中有许多竹细胞
壁炭化后形成的类似六角形的孔径约几十微米的大孔,
烧制的竹炭其吸附力是传统备长炭(日
本的 長炭)的 倍,比表面积在
。竹炭吸附水蒸气的性能优于同条件下炭化的椰子壳
炭[ ],炭化度越低对水蒸气的吸脱附速度越快。
)、炭化(
)、煅烧精炼

)、自然冷却等阶段。目前土窑烧炭的过程,各阶段的温度和炭化速度的判断与控制基本
凭借操作者的经验,即通过操作者“眼观鼻嗅”来进行判断与控制,一是观察烟囱及窑门出烟口烟的变
化;二是通过闻烟味来确定。土窑用的鲜毛竹,一般在室外放置 周左右,再放入窑中进行烟熏预干燥,
大约要 周,而自然冷却至窑口温度
从竹材热解得到红褐色的粗竹醋液,含有甲醇、苯酚、甲醛等物质。需要进行进一步加工精制,如分 离及脱色等,以便适合不同的用途。 # " 简易精制法
利用简易装置进行竹醋液初步分离精制,主要采用自然静置法:就是将粗竹醋液在澄清容器中放置 一段时间以后,让其自然分层,上层为浅色澄清竹醋液,下层为深褐色的竹焦油。采用该法加工,设备简 单,操作容易,成本低,主要成分没有变化,但分离效果不佳。目前有些单位和研究人员也有采用其他简 易精制法,如活性炭吸附精制法:采用木炭、竹炭、活性炭按一定比例与粗竹醋液混合,搅拌后静置,过 滤,得到精制竹醋液。 采 用 该 吸 附 分 离 法,成 本 较 高,有 效 成 分 如 醋 酸 等 部 分 被 吸 附,精 制 液 接 近 无 色[ ]。 # ! 蒸馏法
第 卷第 期 年月
林产化学与工业
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竹炭、竹醋液生产技术及应用开发研究进展!
胡永煌
(福建省三林松香进出口有限公司,福建 三明

摘 要: 简述了竹炭的热解过程和原理,竹炭生产技术以及竹炭的一些理化性质。介绍了炭窑和炭化炉制 取竹炭的一般方法及竹炭和其副产品———竹醋液的应用领域,并对竹炭的生产开发问题及其研究方向作了 介绍。
竹醋液的主要组成[ ]
竹醋液成分含量不是一成不变的,而是随收集方法、贮存等不同条件而不断变化的混合物。竹醋液
的主要组分是水,占 以上,其次是酸类物质,主要是乙酸,占 左右,还有甲酸、丁酸、甲醇、丙酮
醇、乙二醇以及甲醛等醛类物质;苯酚及 , 二甲氧基苯酚、 甲基苯酚、 甲基苯酚、, 二苯酚、 甲
氧基 ! 乙基苯酚、, 二甲基苯酚等 种酚类物质;少量丙酮、三甲胺[( ) ]、吡啶( )、落叶
竹材的热解过程和原理
竹材与木材一样主要是由纤维素、半纤维素和木质素组成。竹材在干馏制取竹炭时的热解过程大
体上与木材烧制木炭时的热解过程一样,可划分为 个阶段。( )干燥阶段:温度在
以下,热解速
度非常缓慢,主要是竹材中所含水分依靠外部供给的热量进行蒸发,竹材的化学组成几乎没有变化。
( )预炭化阶段:温度为
松皮素(
)及成分复杂的少量焦油。其混合液的 值为
,相对密度约 左右。
竹炭及竹醋液的应用
竹炭应用 目前已开发了许多竹炭利用领域。( )燃料:竹炭,由于原料明确(毛竹)安全性受到信赖,作为烧 烤、野炊的燃料,清洁而有情趣,加上目前对其它薪炭材的砍伐限制,作为燃料的竹炭前景看好。( )竹 活性炭:竹炭经水蒸气法活化处理后具有均匀的细孔状结构,得率为 ,具有和椰子壳活性炭同等的 比表面积和吸附率[ ]。( )环境调湿材料:用竹炭装填地板下和墙壁中,由于竹炭对水分的吸放调节功 能,可以遏制湿度上升和霉菌、微生物的繁衍,起到防菌、调节湿度的功效,使住宅保持舒适宜人[ ]。( ) 吸附异味:竹炭具有很强的吸附能力。将炭放入冰箱中可消除食品等的异味,保持食品新鲜不变质;放 入米缸可防止彀虫的生成,保持米缸干燥确保米质;放入橱窗、柜子和钢琴内,可除湿、防霉、除臭;放在 汽车内可消除异味。日本某公司在制造家具用的木板上贴一层喷涂了竹炭粉的薄膜,以消除甲醛等有 害化学物质引起的“新居综合症”[ ]。( )净化水质:不仅用来处理自来水,还用来处理污水、河道、渔场, 是用自然物治理环境的极好例子。( )保健产品[ ]:竹炭具有吸附能力,能辐射远红外线,渗透血管,刺 激身体各经络的穴道,改善身体器官机能,把导电性的竹炭粉和助剂混合后装入衣物、织物、蒲团、枕头、 帽子、垫子和宠物用具等物品中缝合或粘合,具有空气清净、按摩、消臭、抗红外线、调温调湿、抗菌和抑 制毒性的作用。因此由竹炭开发的以上保健炭枕、床垫、坐垫等生活用品十分有利于健康。而日本有家 公司则利用竹炭良好的除臭功能,用喷涂了经过粉碎加工的竹炭与电石粉的鞋底材料制造男女便鞋。 据称,鞋底里的竹炭除了有促进血液循环的作用外,还有杀菌等功能。( )保鲜材料:花瓶中放入几片竹 炭,能够延长鲜花的凋谢期;水果箱中放入几片竹炭,能起到一定的保鲜效果。( )美容美肤材料:已开 发的掺有竹炭的美容霜及竹炭肥皂和香皂,具有特殊的皮肤护理功效,能使皮肤增白清爽,且对皮肤病 有一定的预防和治疗作用,目前在日本已有不少这类产品上市[ ]。( )土壤改良材料[ ]:竹炭对 的
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第卷
留在竹炭中的挥发物质,提高竹炭中的固定碳含量。这时,生成的液体产物已经很少[ ]。
竹炭生产工艺
竹材热解除得到主要产品竹炭外,在热解过程中还可得到大量的副产品,水溶性液体混合物———竹
醋液。目前烧制竹炭的方法主要有两种,干馏釜热解法和土窑直接烧制法。
! " 干馏热解法
其设备主要是外热式立式干馏釜,目前主要有 大类,固定式炭化炉和移动式炭化炉。这种干馏
醇和焦油,生成的气体产物中二氧化碳量逐渐减少,而甲烷、乙烷等可燃性气体逐渐增多。这一阶段主
要是纤维素和木质素分解放出大量的反应热,所以又称为放热反应阶段。( )煅烧阶段:温度上升到
,有的炭种甚至要求
以上。在这个阶段依靠外部供给热量进行竹炭的煅烧,排出残
! 收稿日期: 作者简介:胡永煌( 路号
),男,福建惠安人,工程师,主要从事林产化工专业技术工作。通信地址:厦门市湖滨西 邮箱。
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吸附性能高,不腐烂,保水、透水、保肥性好,用来改良土壤可促进作物根系的良好生长。据研究,施用竹
炭可以提高桃树产量,改善其品质。施用竹炭能使高尔夫球场和绿地草坪生长良好且管理容易。( )
高电导性材料:竹炭具有电磁波屏蔽性,质量轻,耐火耐热,化学稳定性好等特点,可用在电子仪器,新型
高级建筑材料上[ ]。( )其它用途[ ]:在煮饭时放入几片竹炭同煮可吸附白米所含用开发研究进展
利用粗竹醋液中各组分的沸点不同而进行分离,有简单蒸馏法和精馏法两种。( )简单蒸馏法:采 用普通蒸馏釜进行操作,此法只能用于粗分混合物,且能耗大,但操作简单,投资省,故常被使用; 精馏 法:利用精馏塔进行操作,与简单蒸馏法相比,投资大,操作复杂,但蒸汽的耗费量低,分离程度高,产品 质量好。
要是日本的车载式炭化炉[ ],炭化室用钢材焊制,外围用耐火材料以利升温和保温。在燃烧室充分燃烧
煤气的废气进入炭化室后,对竹材进行加热,前半段要回收竹醋液,用不高于焦油发生的温度(
)进行加热。竹材产生的竹醋液经冷却收集而成。数小时后竹醋液排出完毕,停止燃烧室燃烧,在炭
化室内导入空气,竹材开始自燃,温度上升。炭化室内的温度达到
加燃料燃烧产生的热量上升到窑顶后,向窑内扩散,其中大部分热气流流动在上层,有小部分热量向四
周辐射,由上往下缓慢干燥窑内竹材并使其预炭化;窑内部分竹材干馏后产生的热量使窑内温度继续升
高,窑内烟气循环流动,各点温度基本均匀,完成炭化和精炼阶段,得到结构致密的竹炭。土窑烧制法通
常有烟熏预干燥(
)、干燥(
)、预炭化(
关键词: 竹炭;竹醋液
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资源与环境问题正日益成为人类生存和持续发展的首要问题,我国人均资源短缺,资源开发利用水 平低,对环境造成的污染严重,面临比其他国家更大的资源和环境压力。 世纪人们必须合理地协调 解决人类资源,环境和发展之间的关系,走可持续发展的道路。为此,我国政府制订了保护生态环境的 重大决策,启动了天然林保护工程,使木材的供需矛盾进一步加剧,并使一些以木材为原料生产的木炭、 活性炭及一些出口创汇的特殊炭材,如白炭等产量受到极大影响。竹类植物生长快,繁殖能力强,容易 更新,且竹材具有强度高、韧性好等许多优良性能,以其为原料生产的竹炭可与高品质的白炭媲美,竹炭 质地坚硬、细密多孔、比表面积大、吸附力强,不仅可用于燃料、空气净化除臭、环保净水、土壤改良、环境 调湿等方面,而且可用于抗辐射与电磁屏蔽素材、阻燃复合材料、果疏保鲜材料、卫生保健材料以及工业 用半导体材料等高新技术领域。另一方面竹炭生产的副产物———竹醋液具除虫杀菌作用,是很好的生 物农药,在大力提倡绿色食品的今天,更是倍受青睐[ ]。
能使米质变软而不粘,米饭喷香可口;用竹炭过滤处理清酒(一种日本米酒),能生产出一种风味独特的
新酒。一日本学者作了加竹炭的热水和不加竹炭的热水冷却试验,发现加了竹炭的热水不容易变凉,认
为如果把竹炭加在洗澡水中,即使是自来水,也可获得类似温泉那样的满足感。
! " 竹醋液的应用
每烧制 竹炭大约可产生 竹醋液和大量的木煤气,这些都是十分有用的东西,弃之不用十分可
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