新型功能材料竹炭

新型功能材料

——竹炭小组成员：曹浩，葛浩英，何声，

侯方烁，胡丽芳生活中的竹炭产品

竹炭是竹材在高温和缺氧（或限制性的通入氧气）条件下受热分解而得到一种具有较高孔隙度的多孔性材料。竹炭具有丰富的孔隙分布特征和高比表面积，对有害气体、水蒸气，废水中有机污染物及重金属离子等具有良好的吸附特性；其发达的孔结构为电解液溶液中的离子渗透提供了快速通道，可作为超级电容器电极材料；竹炭在高温制备过程中产生石墨微晶并规则排列，使其具有良好的导电性能和电磁屏蔽性能，因此竹炭作为功能性的环保材料，越来越受到人们的重视，在环保、建筑、电子和食品等领域具有广阔的应用前景。竹炭简介１．尾气吸收瓶；２．缓冲瓶；３．恒温控温装置；４．Ｕ形吸附管；５．空白吸收瓶；６．缓冲瓶；７．气体发生瓶；８．缓冲瓶；９．数显气体流量计；１０．空气钢瓶；１１．三通／两通阀；１２．气体流速控制器；１３．减压阀；１４．磁力搅拌器图1Ｕ形管主动吸附试验装置图吸附实验装置的设计图1为自主设计的用于检测竹炭吸附有害气体性能的实验装置。原理：在气体发生瓶中，由恒定速率的空气将有害气体载入到装有均匀分散的竹炭的Ｕ形管中，经过竹炭的吸附，多余的有害气体被尾气吸收瓶所吸收。通过尾气吸收瓶中物质的含量与空白吸收瓶中的含量差，可得到Ｕ形管中竹炭吸附的量。该装置为主动吸附法（也称动态吸附法），竹炭能在几个小时内达到吸附饱和，相比被动吸附法（也称静态吸附法）所需要的几天甚至几十天来说，能有效的缩短实验时间。

同时，该法均在密闭环境中进行，多余的有害气体有简易的吸收装置，对环境绿色，能保护实验人员的身体安全。故Ｕ形管主动吸附法是一种合适的用于检测竹炭吸附有害气体性能的装置。

吸附实验过程在气体发生瓶中装入２００ｍＬ分析纯３７％甲醛溶液或ＶＯＣ溶液，空气以恒定速度通过，空白吸收瓶和尾气吸收瓶中均装入３００ｍＬ纯水，Ｕ形管中均匀分散的装载１５ｇ６０～１００目预先干燥过的竹炭试样。每隔一定时间取样。甲醛的吸收液用乙酰丙酮显色法，用紫外分光光度计在４１２ｎｍ处比色，得到尾气吸收液和空白吸收液中甲醛的含量。ＶＯＣ溶液为色谱纯的苯、甲苯、乙酸正丁酯以同体积比混合溶液。其吸收液为色谱纯的乙酸乙酯，用带有氢火焰离子检测器的气相色谱分析其ＶＯＣ含量。２结果与讨论图４不同吸附温度甲醛吸附突破曲线从图４可知，吸附温度过低时，气体分子运动缓慢，进入竹炭较内部的分子更少，吸附速度慢，吸附容量较少，而吸附温度过高时，气体分子间压力较大，其运动速度也很快，虽能进入竹炭内部的量更多，但也更易逃逸出来，使得吸附总量偏低。图５不同竹炭类型的甲醛吸附突破曲线从图５可知，不同的吸附竹炭种类对于吸附速度和最终的吸附容量有较大影响。结合压汞法测得的竹炭孔径的结果表明：吸附容量由大到小为筒状竹炭＞片状竹炭＞颗粒状竹炭，其中孔径越大，气体分子越易进入其中，吸附容量越大。图６不同气体流速的甲醛吸附突破曲线气体流速对竹炭吸附性能也有一定影响，从图６可知，在低流速时，吸附速度和吸附容量相差不大，但气体流速提升到一定程度后，后期吸附速度明显更快，且达到吸附饱和点时，其吸附容量较高。这是由于气体流速较高时，气体分子运动速度变快，能窜入到竹炭较深的空隙中去，并被困锁在其中。图７竹炭吸附ＶＯＣ的突破曲线图７为竹炭吸附ＶＯＣ的突破曲线，从图７可知，竹炭在吸附几种ＶＯＣ组分时，对苯的吸附速率最快，吸附量也最多，达到饱和时间也最短。吸附容量由大到小依次为苯＞甲苯＞乙酸正丁酯３结论（１）竹炭的孔径较大，在孔径范围为１～１００ｎｍ之间和１００００ｎｍ以上２个区域均有大量的孔存在，适合多类型物质的吸附。（２）竹炭吸附有害气体是要是适宜的温度范围内，才能达到速度又快，吸附容量又大的效果；竹炭的孔径越大吸附能力越强，吸附容量越高；气体运动的速度大小对其吸附效果也有一定影响。（３）竹炭对不同的挥发性有机物的吸附能力有所不同，根据已有研究成果说明，在同样的吸附条件下，吸附容量：苯＞甲苯＞乙酸正丁酯，与实际环境中对竹炭吸附能力的需求一致。1.在医药卫生，竹炭中含有乙酸、乙醚、酒精等成份，对皮肤的过敏、气喘有作用。长期使用竹炭牙膏、洗面奶、美容霜和竹炭浴，能促进皮肤角质软化，使皮肤增白清爽，光滑柔润，起到护理皮肤的作用。且对皮肤病有一定的预防和治疗效果。竹炭的应用2.装修净化：将竹炭产品放置于刚装修的室