【文章內(nèi)容簡介】 的固相炭化過程，炭化后竹材的外表面仍然保留著竹材表皮粗糙不平的顆粒狀態(tài)，繼承了竹材的多孔狀和各向異性構(gòu)造特征，但是竹炭基本組織細胞的細胞壁間隙消失，細胞壁變??；四種竹炭在構(gòu)造上表現(xiàn)出一定的差異性。得到孔徑分布率分別為5%（100μm以上）、46%（10020μm）、18%（205μm）、21%（）、10%（）的竹炭基材，作為填料的備選材料。實驗室材料的制備：將MT、M2及L四種竹材的一定部位和不同年數(shù)的50g重塊狀竹材放入電爐中，在氮氣條件下開始升溫，工藝參數(shù)如下：　厭氧條件：９９．９　的氮氣氣氛保護?！∫淮紊郎厮俾剩海刀?分鐘氮氣流量：8０ml/分鐘　當溫度升到120度時，　二次升溫速率：３度/分鐘，升至設(shè)定炭化溫度　炭化溫度：分別為300℃、400℃、500℃至1000℃保溫冷卻時間：90分鐘冷卻速度：在氮氣保護下，無熱源自然冷卻?！√炕b置主要由三部分組成：加熱系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)和保護性氣體控制系統(tǒng)。加熱系統(tǒng)所用設(shè)備為高溫電阻爐，型號為北京試驗電爐廠SGZ813，額定功率為8kw，額定溫度為1300度?？販叵到y(tǒng)所用的控溫儀器為KWD201溫度自動控制裝置，保護性氣體控制系統(tǒng)可以提供Ｎ氣體同時還可以控制氣體的流量和速度。竹炭材料的微觀構(gòu)造表征和性能測試　A．微觀構(gòu)造表征　竹炭微觀構(gòu)造的觀測　采用場發(fā)射環(huán)境掃描電子顯微鏡（XI30 ESEM FEG，美國FEI公司）直接觀測其新鮮斷口形貌。測試條件：電壓為20KV，電流為80A，傾斜為0，信號接收為200S。　竹炭整體形貌特征　竹炭作為植物類炭材料的一種，其炭化是典型的固相炭化過程，表現(xiàn)為竹材炭化后形成的竹炭在構(gòu)造上既有繼承也有變化，圖1為M1竹炭掃描電鏡照片，從圖中可以發(fā)現(xiàn)竹炭保持了竹材微觀構(gòu)造的基本特征，能夠清晰的確定出竹材微觀構(gòu)造的薄壁組織和維管束組成部分，并且繼承了竹材構(gòu)造的各項異性構(gòu)造特性和多孔狀結(jié)構(gòu)。據(jù)研究炭化后，竹炭同竹材相比也發(fā)生了較大的變化，表現(xiàn)為炭化后竹炭橫切面變得光滑平整，輪廓清晰，部分表皮細胞和胞間層細胞被燒掉，構(gòu)成維管束的纖維帽、維管束鞘、木質(zhì)部和韌皮部全部被炭化形成光滑的整體表面，其纖維帽、維管束鞘、木質(zhì)部和韌皮部的界限輪廓完全消失，從圖1中可以發(fā)現(xiàn)炭化后毛竹竹炭變得非常規(guī)整，維管束系統(tǒng)均勻的分布在薄壁組織系統(tǒng)內(nèi)，維管束鞘部分變的很密實，%，其面積占到整體面積的38%。　孔徑分布率分別為5%（100μm以上）、46%（10020μm）、18%（205μm）、21%（）、10%（）的竹炭基材，作為填料的備選材料。圖1 竹炭掃描電鏡照片B．碳化終溫對竹炭的灰分的影響竹炭中的灰分是竹炭的無機組成部分，竹炭在高溫下燒完以后成為白色或淺紅色的物質(zhì)。從表1中可以看出，竹炭的灰分含量隨著炭化溫度的升高而增加(%%)(圖2)。竹炭中的灰分元素組成較復雜，竹材中含有的無機成分都留中灰分中，其中含量相對較多的有硅、鉀、鎂、鈉、鈣、鎂、錳等。燒結(jié)灰分含量的增加可以保證填料的強度，保持填料的構(gòu)造，提高使用壽命。表1 圖2 表2C．碳化終溫對充填密度的影響充填密度P。指在規(guī)定的條件下，單位體粒間的空隙在內(nèi)的質(zhì)量。碳化終溫與填充密度的關(guān)系。數(shù)據(jù)表明竹材充填密度隨著炭化溫度的升高而逐漸增加，這種變化在600～700℃表現(xiàn)最顯著。實驗數(shù)據(jù)顯示，充填材的充填密度對本實驗裝備的構(gòu)造重量影響較小。竹炭因為有良好的吸附性能和合理的孔徑分布，逐漸在水環(huán)境治理方面得到廣泛的應用。主要的大規(guī)模竹炭燒制生產(chǎn)工藝方法有兩種：干餾熱解法和磚窯燒制法。(1) 干餾熱解法: 其設(shè)備從目前看主要是外熱式立式干餾釜, 這種干餾釜在燒制竹炭時, 既可使用預干至含水率為20%～25%的竹材, 也可使用未經(jīng)預干的竹材, 但以使用經(jīng)預干的竹材為佳。由于在燒制過程中基本不存在竹炭氧化問題, 因此竹炭得率較高, 一般為25%左右,高者可達35% , 燒制周期一般在48～72小時。 (2) 磚窯燒制法: 它是采用燃料(木材) 直接加熱方式, 即窯口由燃料燃燒產(chǎn)生的熱量上升到窯頂后, 向窯內(nèi)擴散，熱氣流循環(huán)流動于窯內(nèi)部，熱量向四周輻射, 由上往下緩慢干燥并達到預炭化；燃燒窯內(nèi)部分竹材使窯內(nèi)溫度繼續(xù)升高, 除去揮發(fā)性物質(zhì), 隨著窯內(nèi)煙氣循環(huán)流動, 各點熱量和溫度基本均勻, 完成炭化和精煉階段, 得到結(jié)構(gòu)致密的竹炭。本項目所用竹炭的燒制工藝采用磚窯燒制法。該方法的具體工藝流程如下：（1）材料的選擇，優(yōu)質(zhì)的原料是保證竹炭質(zhì)量的基礎(chǔ)。該項目炭用竹材選用向陽、5年生以上、在秋季或無雨干燥時期采伐的新鮮毛竹及其加工剩余物。并結(jié)合毛竹的竹齡、所處的立地條件和竹材的上、中、下部位等進行分類。選擇科學的堆放場所，適宜的原料堆放時間，選擇有一定坡度、排水良好、離加工地較近的硬地作為堆放場所，并在采伐后15天以內(nèi)按分類裝窯，控制好竹材的含水率，以免影響竹炭質(zhì)量。(2)裝窯:采用橫裝法。先按燒制要求把原料剖截規(guī)格,燒片炭要用竹鏟將竹節(jié)鏟凈,并把竹片截成一定規(guī)格長度,用鐵絲按一定數(shù)量捆扎成捆,燒筒炭按一定長度截好就可。裝到離窯門4560 cm即可,留下空間裝部分雜木材料,多二層,以便于攔住火力,雜木以812 cm為好,靠著窯門,頂著窯頂裝好,其余空間,可隨意裝些柴禾至裝滿為止。在裝窯完成后,窯門砌成人字形拱門封窯,并留好兩個進風口。(3)炭化升溫階段:①點火:打開人字形磚以下部分,連續(xù)燒23天。到第34天時,拆開窯門,裝滿柴禾,讓其燃燒,并及時添滿柴禾加溫、封窯,留好進風口(大小與進煙口相近)。②放火:燒至78天,窯內(nèi)溫度加高到至毛竹自燃止,窯內(nèi)溫度200度以上。放火不能過多或過少,以毛竹能自燃即可。毛竹自燃時,窯背比平常稍燙,煙囪里冒出的煙為灰黃色,氣味辛辣,并帶有汗臭味,此時應及時封窯,封窯時須好2個進風口。③控溫:把煙囪和進風口堵塞掉一半左右,控制78天,至煙囪冒出的煙由原來的辛辣味變成燒過后有一種清香的氣味,這時就可以把煙囪和進出口的堵塞物拿掉,當?shù)鹊娇床坏綗煏r進入精煉階段。④精煉：當毛竹全部燒成炭后，再慢慢地從窯門口增氧，使窯里的炭重新紅起來，窯內(nèi)溫度達到800度。精煉方法：當一窯毛竹燒成炭時，從人字形磚下每隔12小時開一個3 cm見方的風洞，切不可短時間內(nèi)把窯門全部打開。當風洞開到20多小時時，窯內(nèi)溫度已經(jīng)很高，竹炭通紅，且有很多藍色火焰從煙囪中出，這時就可以把人形磚以下部位全部打開，并清理干凈窯灰，再煉12小時，看窯內(nèi)噴出的藍色火焰時，此時溫度已達到900度，炭的鋼度、硬度、通電性能良好。一般控制在24小時左右完成精煉。⑤封窯：先準備1細灰沙，一些長短、厚薄與窯門相適應的木板和一塊鐵板，及木樁等工具。封窯時，先用鐵板將窯門打開處閉上，再在窯門外邊上打兩個木樁，自上而下閘上木板，窯門與木板間隙用細灰沙填上壓實。煙囪和窯背也要封死，不使炭窯透氣。封窯后，