⽵炭、⽵纤维分析
⽵炭
第⼀节、⽵炭相关概述
⽵炭制品是⼀种新奇的产品，原材料取⾃于⽵乡优质⽑⽵。⽵炭⽤途相当⼴泛。⽤⽵炭作燃料，它散发的清⾹可使满室芬芳，闻之令⼈神清⽓爽。⽵炭不仅易于燃烧，⽽且⽤量节省。除作燃料外，⽵⾹炭还可⼴泛应⽤于⾷品烹调、烘烤、储藏及保鲜。烹制⽶饭时置⼊⼀块⽵⾹炭，可保护其营养成分不易损失，⽶饭更是⾹软可⼝；将⽵炭放⼊冰箱内，可去除异味，防⽌⾷物变质，延长⾷物保鲜期；油炸⾷物时，放⼊少许⽵炭，不但可以省油，⽽且能保证油质不变；⽤其炖煮⾷物，可使⾷物迅速酥软。 由于原材料独特，且经特殊⼯艺加⼯⽽成，⽵炭还具有许多令⼈意想不到的功能：⽤⽵炭浸泡⾃来⽔，可去除⽔中的漂⽩粉⽓味以及各类有害杂质，且⽔中污物不易粘附卫⽣洁具；将⽵炭置⼊卫⽣间或⾐橱内，可去除异味，防⽌⾐物霉蛀；置于鱼缸中，可使⽔质更为⼲净，鱼类不易受病菌侵害。
⽵炭分⼦结构呈六⾓形，质地坚硬，细密多孔，吸咐⼒强，具有吸附功能； ⽵炭空隙度⾼，⾮常适合作为⼟壤微⽣物和有机营养成份的载体，可以增强⼟壤活⼒，是⼀种良好的⼟壤改良剂；
⽵炭释放微量元素，改善环境，杀害病菌，⽆害化释放空⽓；
⽵炭具有弱导电性，起到防静电作⽤；
⽵炭可放射远红外线，波长适合⼈体吸收，加快⾎液循环，改善⼈体内环境，应⽤于保健。
⼀、⽵炭的形成与⽤途
中国是世界上炭的发源地，早在⼀千多年前的唐代，⽩居易就留下了―卖炭翁‖的悲壮诗篇；古⼈除了把炭作为烧饭、取暖的燃料之外，也巧妙地把炭作为防腐、杀菌、保鲜剂加以应⽤，这在中国的古代历史中可以到⼤量的例证。⽵炭是⽵材在⾼温、缺氧（或限制性地通⼊氧⽓）的条件下，使⽵材受热分解⽽得到的固体产物。在制备⽵炭的同时，还可以得到⼀种⽤途⼴泛的液体产物——⽵醋液。根据⽵材炭化过程中的温度及液体、⽓体产物的变化规律可以认为，⽵炭的形成先后经历了⽵材⼲燥阶段（炉(窑)内温度≤120℃）、⽵材预炭化阶段（120—260℃）、⽵材炭化阶段（260—400℃）、⽵炭精炼阶段
（≥400℃）。形成⽵炭的最终温度不仅对⽵炭的产量、⽣产成本、⽵炭的得率有影响，⽽且对⽵炭的性能、⽤途更具有重要的意义。⽵炭可⽤传统的砖砌窑和现代化的机械炉来⽣产。砖砌窑的特点：投资少、操作简单；但⽣产周期长(22-30天)、窑温不易控制、质量不均匀、密封性能差、⽵炭得率低(1 5-17%) ⼀种机械窑的特点：投资较砖砌窑增加；⽣产周期较短(7-10天)、温度容易控制、密封性能好、制炭得率较⾼(20%左右)。另⼀种不锈钢机械炉的特点：投资较⾼；⽣产周期短(8⼩时)、温度易控制、密封性能好、⽣产得率⾼（24—26%）⽵炭质量稳定、精炼⽵醋液、以及可燃⽓体循环利⽤。⽵炭遇到空⽓，能吸收空⽓中的各种有害⽓体，使室内空⽓得以净化⽽变得清新；在⽔⾥它可以吸收⽔中有害物质⽽使普通⽔成为优质饮⽤⽔；它还能产⽣负离⼦和远红外线，帮助⼈们去病、防病，增强体质，成为⼈类的健康的卫⼠。究其根源，⽵炭的这些特殊性能主要源于⾃⾝的特殊微观结构。
⽵炭微观结构与其性能关系碳由单⼀元素构成，结构千变万化、性能⽆穷⽆尽、⽤途多种多样。主要是由于原⼦键合⽅式、分⼦结构类型以及集合形态的多样性⽽产⽣的。碳按三种
典型键合⽅式形成单质碳时则为⾦刚⽯，⽯墨和卡宾，它们的性能也有明显的差别。碳的同素异形体中，由于碳原⼦的结合⽅式不同，单质的碳主要有四种同素异性体，即⾦刚⽯，⽯墨、卡宾和富勒烯（包括碳纳⽶管）。⼀个碳原⼦周围有四个碳原⼦相连，在三维空间形成⾻架状，各向联系⼒均匀、牢固、具⾼强度-⾦刚⽯硬的特性⼀个碳原⼦周围有三个碳原⼦，碳与碳原⼦组成六边形环状，⽆限多的六边形组成⼀层，层与层之间联系⼒弱。层内三个碳原⼦联系很牢固，层之间易滑动-⽯墨软的特性。85年，美英两位科学家⽤激光照射⽯墨，使其蒸发⽽成碳灰，质谱分析发现，这种碳内含两种不明物质，其分⼦量分别为碳的60和70倍，并具有特殊的结构，经证实，它们属于碳的第三种同素异性体，命名为富勒烯碳。本⾝是不导电的绝缘体，当碱⾦属原⼦嵌⼊分⼦后，形成系列化合物，成为超
导体，具有完美的三维超导性。中，20个正六边形和12个正五边形构成圆球形结构，共有60
个质点，分别由60个碳原⼦占有。91年，⽇本科学家⽤透射电镜检测⽯墨电弧设备中产⽣的球状分⼦，意外发现了由管状同轴纳⽶管组成的碳分⼦，其结构相当于⽯墨的平⾯组织卷成的管状，是富勒烯碳家族的重要的成员。是被⼴泛关注的碳纳⽶管，是化学反应中的新型催化剂，有很多的奇异功能。是纳⽶科技的主要研究⽅向，在材料、电⼦、能源领域有重要的前景。⽵材的维管束、薄壁细胞、导管形成⽵炭的微观孔隙结构，其形状⾮常类似并接近于由五元环和六元环所组成的洋葱状富勒烯（C60）和展开的碳纳⽶管结构。⽵炭的性能与其发达的孔隙结构有着密切的关系，它的吸附性能、催化性能及电性质等都与炭材料的微观结构有关，因⽽研究炭材料微观孔隙结构具有重要意义。⽵炭所具有的类似并接近于洋葱状富勒烯（C60）和展开的碳纳⽶管结构的特殊孔隙形状是各种以⽊材为原料⽽制成的⽊炭所不具备的孔隙结构。因此我们认为⽵炭的这种特殊的微观孔隙结构是⽵炭具有特殊性能的根本原因。
四. ⽵炭的主要特性1.⽵炭的元素组成⽵炭的元素组成主要是碳、氢、氧和氮及硅、镁、钠、钙等⾦属及⾮⾦属元素。碳和氮
元素的含量随碳化温度的升⾼⽽升⾼，氢、氧元素的含量则随温度的增加⽽减少。炭化温度从200～1000℃时，碳元素的含量从52.06%增加⾄85.42%，氮元素的含量从0.12%增加⾄0.68%，氧元素的
含量则从38.55%减少⾄4.85%。⽵炭的灰份含量随着炭化温度的升⾼⽽增加（2.26%～4.69%），⽵炭中的灰份元素组成较复杂，其中含量较多的有钾、镁、钠、钙、铁等。⽵炭中含有⼀些⼈体需要的微量元素如铜、硒、锌、锶等。利⽤⽵炭中的这些元素，将⽵炭加⼯成⽚炭，⽤于烧⽔和煮饭。将50g ⽵炭放在1000cc⽔中煮沸10分钟，测定⽔中矿物质浓度的结果如下：表1 ⽵炭在⽔中煮沸后⽔中矿物质浓度的变化
（mg/L）⽵炭加⼊⽔中后，由于⼤量的钾、镁、钙等矿物质元素溶解在⽔中，增加了⼈体所必须的营养成分，同时可使⽔的分⼦团变⼩，有利于⼈体吸收。试验还表明⾃来⽔经⽵炭处理后，⾃来⽔中2.4 - ⼆氯苯酚去除率可达100%，效果⼗分明显。由于上述作⽤，⽚炭⽤于烧⽔或者煮饭，其效果就显⽽易见了。2．⽵炭的⽐表⾯积和导电性能⽵炭内部的各类孔隙，具有微孔、中孔和⼤孔，因⽽⽵炭中的这些孔隙的内表⾯积之和称为⽐表⾯积，使它对多种有害⽓体具有很好的吸附能⼒。⽐表⾯积的⼤⼩与炭化温度有关，炭化温度为700℃左右时其⽐表⾯积最⼤。表2 炭化温度与⽵炭的⽐表⾯积关系⽵材和⽊材⼀样，通常都是不良导体，可称为绝缘体。但形成⽵炭以后，导电性能发⽣了极⼤的变化，当炭化温度为700℃左右时的⽵炭，其电阻率仅为5.40＆#215;10-5Ωm，显⽰出良好的导电性能，可称为导体。通常⽵炭的导电性随炭化温度的升⾼⽽增长。⽊炭虽有类似的趋势，但数值差异很⼤。表3 ⽵炭的导电率与炭化温度的关系3．⽵炭产⽣远红外线和负离⼦(1)⽵炭的远红外远红外线是波长在0.78-300um的电磁波(近红外：
0.78-3um；中红外：3-30um；远红外：30-300um)，具有不受空⽓影响⽽直接到达接受对象的特性。⼈的⽪肤对远红外线吸收率⾼，传热率也⾼。⼀旦接受远红外线就能迅速达到⽪肤内层，特别是对4-14um波长的红外线的吸收效果最为明显。还具有抑菌、防臭、促进⼈体表⾯微⾎管的⾎液循环等功能，达到保暖保健、促进新陈代谢之功效。对于预防和关节炎、失眠等病症有明显作⽤。⽵炭的红外线功能测试结果见表4：表4 ⽵炭的红外辐射率备注F1—全波长积分发射率F2—(8～25um)积分发射率F3—8.45um积分发射率
F4—9.50um积分发射率F5—10.60um积分发射率F6—12.00um积分发射率
F7—13.50um积分发射率F8—(14～25um)积分发射率(2)⽵炭的负离⼦负离⼦是空⽓中⼀种带负电荷的⽓体离⼦。空⽓中的负离⼦主要是负氧离⼦，被吸⼊⼈体后，能调节神经中枢的兴奋状态，改善肺的换⽓功能，促进新陈代谢。它还对⾼⾎压、⽓喘、流感、失眠、关节炎等许多疾病有⼀定的作⽤。将10g⽵炭样品放置在1m3的密封仓中12⼩时，⽤静态法负离⼦测试仪连续测试，空⽓负离⼦浓度增加量为170个/cm3。这充分证明了⽵炭具有产⽣负离⼦的功能。4.⽵炭吸收空⽓中的有害⽓体的能⼒将甲醛、苯、甲苯、氨、等五种典型的有害有毒⽓体，⽤⼀定质量的不同炭化温度的⽵炭(300-1000℃)对他们进⾏吸附，研究⽵炭对上述有害⽓体的吸附能⼒。(1)⽵炭对甲醛的吸附性能室内空⽓中甲醛含量为0.1mg/m3时⼈就感觉有异味和不适感；0.5mg/m3可刺激眼睛引起流泪；
0.6mg/m3时引起咽喉不适或疼痛；随着浓度升⾼还可引起恶⼼、呕吐、咳嗽、胸闷、⽓喘；当⼤于65mg/m3时甚⾄可以引起肺炎、肺⽔肿等损伤，甚⾄导致死亡。国际癌症研究所已建议将其作为可疑致癌物。⽵炭对甲醛吸附能⼒，最⾼的可达
19.39%，（炭化温度为900℃时的⽵炭），其它条件的⽵炭对甲醛的吸附率⼤于16%。炭化温度和⽐表⾯积对⽵炭吸附甲醛率的影响不是很⼤。另外，⽵炭对甲醛的吸附持续时间长达24天。(2)⽵炭对苯、甲苯的吸附性能苯、甲苯是重要的芳⾹族烃有机化⼯原料之⼀，⼴泛运⽤于合成树脂、合成纤维、塑料、橡胶、洗涤剂、染料、农药、医药等⽅⾯作为原料和溶剂。在建筑装饰的涂料、填料及墙纸等装饰材料中都含有苯和甲苯。⼈在短时间吸⼊苯、甲苯时，可出现中枢神经系统⿇醉。长期吸⼊，能导致再⽣障碍性贫⾎，并可引起⽩⾎病。苯化合物已被世界卫⽣组织确定为强烈致癌物质。⽵炭对苯的吸附较快地达到了平衡，当炭化温度为500℃、600℃、700℃，吸附时间1天时，其吸附率就达到了较⾼值，分别为10.08%、9.65%、
8.69%，说明中温炭对苯的吸附速度较快，这也证明了对苯的吸附性能主要是其⽐表⾯积在起作⽤。⽵炭对甲苯的吸附与⽵炭对苯的吸附类似，也是当炭化温度为500℃、600℃、700℃时，吸附时间为1天时，其吸附率就达到了较⾼值，分别为
8.42%、8.14%、5.65%，说明中温⽵炭对甲苯的吸附也较快，这也说明了对甲苯的吸附性能主要是其⽐表⾯积在起作⽤。(3)
⽵炭对氨的吸附性能氨是⼀种⽆⾊⽽具有强烈刺激性臭味的⽓体，⼈可感觉最低浓度为5.3ppm。氨是⼀种碱性物质，它对接触的⽪肤组织有腐蚀和刺激作⽤。炭化温度较低时（300℃、400℃）⽵炭对氨⽓有很好的吸附能⼒，其吸收率达到30.65%和22.73%，⽽且其吸附持续时间较长，达到了24天。这主要是因为低温⽵炭其pH值较低，呈酸性，⽽氨⽓是呈碱性的，所以⽵炭对氨⽓的吸附主要体现在化学吸附，⽽不仅仅只发⽣物理吸附。(4)⽵炭对的吸附性能代表卤代烷烃类有机化合物，是常见的⼯业污染物。研究⽵炭对的吸附性能具有重要的意义当炭化温度较低时（如300℃），⽵炭对的吸附性能很好，达到40.68%，⽽且其吸附持续时间较长，达到了24天。⽵炭对的吸附率随炭化温度的升⾼⽽降低。⽽黄彪研究的杉⽊炭化物对的吸附率最⼤值出现在600℃，吸附率为8.5%，从这⼀点可以看出⽵炭与⽊炭对的吸附率有很⼤的差别。国家环保产品质量监督检验中⼼将1.25kg⽵炭，放在1M3的⽓候箱中，
经24、48⼩时测定，4种有害⽓体的浓度的降低率和有害菌的杀菌率。表5 有害⽓体浓度的降低率和有害菌的杀菌率5. ⽵炭吸收⽔体中有害物质的能⼒⼈类的⽣活和⽣产活动产⽣的⼤量污⽔排⼊江河，使⽔体受到污染，⽵炭可以净化和明显地改善⽔体中的重要⽔质指标，⽬前的初步研究效果如下：(1)⾊度和浊度效果明显：有⾊废⽔排⼊⽔体，使天然⽔体着⾊，减弱⽔体的透光性，称为⾊度；泥沙、粘⼟、有机物、⽆机物、浮游⽣物和微⽣物等悬浮物质形成⽔体混浊，称为浊度。将0.2克⽵炭加⼊80毫升污⽔中，经⽵炭吸附处理后，污⽔的⾊度去除率可达80%；将0.2克⽵炭加⼊80毫升污⽔中，经⽵
炭吸附处理后，浊度去除率可达73%。对污⽔中化学耗氧量（COD）的去除效果明显：⽔体中有机物含量过⾼可降低⽔中溶解氧的含量。当⽔中溶解氧耗尽时，⽔质则腐败变臭，导致⽔⽣⽣物缺氧以致死亡。因此在⼀定条件下，⽤强氧化剂处理⽔样时所消耗的氧化剂的量作为⽔的⼀项重要指标，称为化学耗氧量（COD）。将适量的⽵炭加⼊污⽔中，经⽵炭吸咐处理后，COD值去除率可达54%。对污⽔中总氮的去除效果显著：⽣活污⽔和⼯业污⽔排⼊⽔体，使⽔中的有机氮和⽆机氮化合物含量增加，⽣物和微⽣物⼤量繁殖，消耗⽔中溶解氧，使⽔体质量恶化造成浮游⽣物繁殖旺盛，出现富营养化状态。研究结果表明：将0.2克⽵炭加⼊80毫升污⽔中，经⽵炭吸附处理后，污⽔中总氮去除率可达71%. 对污⽔中总余氯的去除率接近100%：⽔体中过量氯离⼦
是引起⼈体组织癌变的重要机因，⽽⾃来⽔⼚需使⽤漂⽩粉对⽔体进⾏净化，因此余氯含量是⽔质的重要指标。⽵炭对⽔体中2,4—⼆氯苯酚的吸附量较⼤，原⽔加炭处理后的⽔样中未检测出有2,4—⼆氯苯酚,⽵炭对⽔中余氯的去除效果达到100%，可以说⽵炭对氯的去除率有奇效。对污⽔中有机磷农药的去除有⼀定效果，如⽵炭对⽔体中乐果的去除效果达70%；对⽔体中甲基对硫磷达60%。6. ⽵炭的调湿功能当环境湿度很⼤时，⽵炭利⽤其吸湿作⽤，吸附室内空⽓中的⽔分；当环境湿度变⼩时，⽵炭利⽤其解吸作⽤，放出⽔分，以达到调节室内空⽓湿度的作⽤。在相对湿度为95%时的吸湿率可以达到14%，即在室内放置100公⽄⽵炭，可以吸收空⽓中14公⽄的⽔蒸汽。
五、纳⽶改性⽵炭活性炭和⽵炭等都具有发达的孔隙结构，可以吸附有害物质，但它们的吸附都存在
饱和现象。即吸附到了⼀定程度，就不具有吸附作⽤，⽽且存在对环境⼆次污染的可能性。⽵炭由于只经过炭化阶段，⽽不像活性炭那样⼀定要经过活化阶段，因此⽵炭的孔隙要⽐活性炭⼤（活性炭微孔占主导作⽤）。活性炭微孔的直径≤20?（2nm），⽵炭的孔隙以⼤孔为主，其直径以200nm左右为主。纳⽶Ti02光催化剂可氧化分解各种有机化合物和部分⽆机物，能将有毒、有害物质（如：甲醛、苯、甲苯、氨等）分解为⽆毒、⽆害的⼆氧化碳和⽔；同时纳⽶光催化剂超强的氧化能⼒可破坏细胞的细胞膜，使细菌质流失⽽死亡，凝固病毒的蛋⽩质，抑制病毒的活性，并捕捉、杀除空⽓中的浮游细菌，具有极强的防污、杀菌和除臭功能。为了克服⽵炭的吸附性能存在饱和现象的缺陷，把纳⽶材料负载到⽵炭上，使⽵炭性质发⽣根本的变化，得到纳⽶改性⽵炭光催化吸附、杀菌剂，使⽵炭的吸附作⽤和纳⽶材料的优异性能得到了完美的结合。纳⽶改性⽵炭能将有毒、有害物质分解为⽆毒、⽆害的⼆氧化碳和⽔，同时该产品具有抑菌、杀菌能⼒，这样就解决了⽵炭吸附饱和性的问题。1. 纳⽶改性⽵炭的微观结构从扫描电镜图中可以清晰的看到纳⽶材料负载在⽵炭的孔隙边沿和孔隙的表⾯，这样既保持了⽵炭原有的特殊孔隙结构，⼜没有把孔隙堵塞，保证了⽵炭的吸附性能和纳⽶材料的优良性能。2. 纳⽶改性⽵炭的抑菌功能抑菌作⽤的判断⽅法：在细菌培养⽫上，放置3mm圆形抑菌试验样品，经48⼩时培养，观察、测量。当：抑菌环直径⼤于7mm者，判为有抑菌作⽤。抑菌环直径⼩于等于7mm者，判为⽆抑菌作⽤。三次重复试验均有抑菌作⽤者，判为合格。阴性对照组应⽆抑菌环产⽣，
否则试验⽆效。经抑菌、抗菌试验，结论如下：(1)两种纳⽶改性⽵炭（颗粒、粉末）对⼤肠杆菌具有很好的抑菌能⼒，防治效⼒E=100%。⽽纳⽶TiO2、磷酸法活性炭和商业⽵炭没有抑菌能⼒，它们的防治效⼒E=0 (2)⽵炭⾹波和⽵醋液⾹波对⼤肠杆菌有很好的抑菌能⼒，它们的防治效⼒E=100%。(3)对⾦黄⾊葡萄球菌的抑菌率试验为99.84%，该样品对⾦黄⾊葡萄球菌有抑菌作⽤。(4)对⽩⾊念珠菌的抑菌率平均为99.61%，该样品对⽩⾊念珠菌有抑菌作⽤。3.纳⽶改性⽵炭对甲醛、苯、甲苯的吸附与降解纳⽶改性⽵炭的净化过程包括吸附与降解两个部分。吸附过程与⽵炭吸附性质有关，吸附为纳⽶⼆氧化钛的光催化提供了⾼浓度环境，从⽽⼤⼤加快了纳⽶材料光催化降解有毒、有害物质的速率。⽽它的降解是在光的作⽤下，⽵炭表⾯吸附的有害⽓体通过纳⽶⼆氧化钛光催化剂的表⾯发⽣光催化降解反应。(1)对甲醛的吸附与降解表6 . 纳⽶改性⽵炭吸附、降解甲醛的能⼒注：⼆氧化碳的增加量被认为全部由污染物降解⽣成在各种光照条件下，纳⽶改性⽵炭对甲醛的净化效果明显，在紫外灯的作⽤下，甲醛的净化率在12h后达到97.0％，⽽且⼆氧化碳的增加量最多（达到150mg/m3），说明其对甲醛的分解贡献最⼤。在⽇光灯和⽩炽灯的作⽤下，甲醛的净化率在12h后分别达到92.4％和88.8％，其⼆氧化碳的增加量分别达到
116mg/m3和105mg/m3。在⾃然光的作⽤下，纳⽶改性⽵炭对甲醛的净化率也达到78.0％。从甲醛的降解氧化过程可以看出，甲醛在＆#183;OH⾃由基的攻击下，可以转换成⽆毒、⽆害的⼆氧化碳和⽔。因此也可以期待，吸附在⽵炭中的甲醛，完全可以全部降解氧化。(2)对苯的吸咐与降解表7 纳⽶
改性⽵炭吸附、降解苯的能⼒在各种光照条件下，纳⽶改性⽵炭对苯的净化效果较明显，但⽐纳⽶改性⽵炭对甲醛的净化效果要低⼀些，主要是因为苯的化学稳定性⽐甲醛要⾼和苯降解的步骤复杂。同样，在紫外灯的作⽤下，苯的净化率在12h 后达到93.5％，⽽且⼆氧化碳的增加量最多（达到110mg/m3），说明其对苯的分解贡献最⼤。在⽇光灯和⽩炽灯的作⽤下，苯的净化率在12h后分别达到87.8％和85.0％，其⼆氧化碳的增加量分别为
76mg/m3和69mg/m3。在⾃然光的作⽤下，纳⽶改性⽵炭对苯的净化率也达到73.5％，⼆氧化碳的增加量达到54mg/m3。光催化苯的降解反应过程与甲醛相似。(3)对甲苯的吸附与降解表8 纳⽶改性⽵炭吸附、降解甲苯的能⼒在各种光照条件下，纳⽶改性⽵炭对甲苯的净化效果较明显，⽽且⽐纳⽶改性⽵炭对苯的净化效果要⾼⼀些，主要是因为苯的化学稳定性⽐甲苯要⾼。同样，在紫外灯的作⽤下，甲苯的净化率在12h后达到94.5％，⽽且⼆氧化碳的增加量最多（达到122mg/m3），说明其对甲苯的分解贡献也最⼤。在⽇光灯和⽩炽灯的作⽤下，苯的净化率在12h后分别达到88.3％和87.0％，其⼆氧化碳的增加量分别为91mg/m3和79mg/m3。在⾃然光的作⽤下，纳⽶改性⽵炭对甲苯的净化率也达到76.8％，⼆氧化碳的增加量达到60mg/m3。⼆氧化碳的增加量⽐苯多，主要是甲苯多了⼀个甲基，它的最终产物也是⼆氧化碳和⽔。光催化甲苯降解的反应过程与甲醛相似。
六. 污⽔处理⽅法实例利⽤特殊微⽣物菌，寄居在⽵炭的内部空隙中并使之繁衍，形成形态各异的⽣物膜，使⽔中的污染物吸咐与沉积在其周围，作为⾷物吞噬，并将其分解成⽔和⼆氧化碳，是我们
提出的⼀个利⽤⽵炭进⾏污⽔处理的创新⽅法。这种⽅法，可以解决⽵炭吸咐饱和过快的⽭盾，只要定期向⽵炭投放菌，就可以使⽵炭多次循环使⽤，通常⼀⾄两年时间更换⼀次⽵炭，更换后的⽵炭可⽤作锅炉燃料焚烧。2005年4⽉，使⽤10吨经过⽣物改性的⽵炭和必要的⼯程设施，处理南京林业⼤学学⽣⽣活区⼀万多学⽣的⽣活污⽔、⾷堂⽤餐排出的污⽔及上游居民⼩区排放的污⽔，每天污⽔量约⼀万吨。经过5个多⽉的运⾏实践，治污效果明显。治污后的⽔质其⽣物耗氧、化学耗氧、悬浮物、⾊度、浊度、
氨氮均能达到⼆、三类⽔的排放指标。⽬前，⼈们对⽵碳研究的还不够深⼊，应⽤的不普遍，了解的不多！希望⼤家都来关⼼⽵碳、认识⽵碳、应⽤⽵碳、研究⽵碳，让⽵碳早⽇⾛进千家万户，成为⼤家延延益寿，岁岁平安的⽇常⽤品，成为⼈们的健康卫⼠
⼆、⽵炭的主要功能特性
三、⽵炭的⽣产⼯艺
1）我国天然林保护与退耕还林⼯程的实施
天然林是⼈类赖以⽣存和发展的⽣态屏障。它在维护⽣态平衡、提⾼环境质量以及保护⽣物多样性⽅
⾯发挥着⼈⼯林不可替代的主体作⽤。长期以来，由于不合理利⽤和破坏，天然林⾯积缩减，直接导致⽣态功能的衰减。⼤量的事实证明：与其它造林树种相⽐，⽵类植物不仅具有⽆性繁殖能⼒强、⽣长迅速、成林快、长材早、可持续发展的特点，⽽且能实现退耕还林、改善⽣态环境的主体⽬标，符合调整产业结构，发展区域路⾊经济，加快⼭区脱贫致富。因此，⽤⽵⼦烧制⽵炭既能获得经济效益、⽣态效益和社会效益，⼜能促进⽵类资源的产业化开发与提升。
2）⼈们消费观念的改变
随着⽣活⽔平的提⾼，房屋装修热的升温和因装饰材料中甲醛、油漆中甲苯、酮类等挥发性溶剂等有害物质散发⽽引起的环境问题，逐渐受到全社会的关注。⼈民追求⼀种⽆污染、健康的⽣活环境。由此，⽵炭作为机能材料和环保材料正在这种背景下应运⽽⽣，它能吸附有害物质、净化空⽓、调湿作⽤、屏蔽电磁波的作⽤。
3）我国⽵产业结构的变化
我国⽵材加⼯利⽤从20世纪80年代初⾄今20多年，取得了巨⼤发展，开发了上百种新产品，使我国的⽵材⼯业⽆论在产品数量、质量、企业规模和技术的先进程度⽅⾯均具有世界领先⽔平，⽽且成为世界上最⼤的⽵制品出⼝国。但是⽵材⼈造板、⽵制品的发展都受到⽵材资源本⾝特性、绿⾊壁垒——胶粘剂的限制，利⽤率不⾼、投资⼤、附加值低、不能形成可持续发展的产业链。因此，对⽵⼦的机
械加⼯应该巩固、提⾼、创新、发展。今后更应重视⽵材的化学利⽤，尤其是⽵炭产业的开发，它充分利⽤⽵⼦资源，利⽤率⾼、投资少、附加值⾼、可形成持续发展的产业链，是⼀种绿⾊产品。
⽬前⽵炭发展存在的问题
尽管⽬前⽵炭加⼯企业多，但规模⼩⽽分散，技术含量低，缺乏整体开发意识，产品品种单⼀，质量低，商场技术和管理⽔平滞后，难以满⾜国内国际市场的需求。
⽵炭这个新兴研究领域，国外和国内⼤都处于商业先⾏⽽科学研究滞后的状况。研究经费投⼊不⾜，应⽤基础研究没有被重视，导致新产品开发的⼴度和深度不够，严重影响产品的提升。
⽵炭业从96年发展⾄今，从⽣产、加⼯都未形成统⼀的⾏业标准。⽬前，只有少数企业有⾃⼰的企业标准，⼤多数企业的⽣产和管理还处于⼀种混乱状态，影响⽵炭产品的质量。
产品质量不稳定，不利于新产品的开发和应⽤推⼴。
⽵炭产业发展的⼏点建议
1、完善⽵炭⽣产⼯艺，稳定产品质量
⽬前，⼀般采⽤⼟窑烧制，在⽣产⼯艺和技术上存在许多问题，还停留在操作者“眼观⿐嗅”⽔平上，从⽽影响产品质量稳定。因此须从以下⼏⽅⾯进⾏改进和完善：①⽵材的选择。包括⽵龄、培育⽅式、⽴地条件、⽵材含⽔率及⽵材的部位等的确定；
②窑体的选择。包括窑体⼤⼩、形状等；③研究热解设备改进⽅法，建⽴窑体温控系统。
2、深⼊探讨产品性能结构，有针对性的满⾜⽤户要求
⽵炭的性质主要决定于其结构，⽆论是作为吸附剂、⼟壤改良剂，还是屏蔽材料，都与其内部结构相关，⽽这种结构⼜与烧制⼯艺有关。⽬前，研究者和企业⽣产者应加强不同⽤途的产品相应的⼯艺的研究，明确烧制⼯艺和产品性能的关系。
3、加强⽵炭⽤燃料资源和炭⽤⽵林的开发
⽬前许多⼚家炭⽤燃料⽤阔叶林，为了保护天然林资源，应该研究开发新的炭⽤燃料。还应充分利⽤除⽑⽵以外⽵类资源及⽵材加⼯剩余物来⽣产⽵炭。
4、积极开拓⽵炭的新应⽤领域
⽵炭在⽇本、韩国、台湾等地已被⼴泛应⽤于⼯农业和环境保护领域，为了进⼀步推动我国⽵炭产业
化的进程，拓宽⽵炭产品的使⽤领域，必须加强研究，积极开拓新的应⽤领域。如研制可清除放射线对病⼈辐射和⼈体代谢过程的有毒物质的炭制剂，⽤作微电⼦的电极材料、各种功能型炭基符合材料，环保炭纸等。
5、加强宏观管理，逐步⾛上⾏业线条有序发展轨道
⽵炭⽣产和贸易近于“⽆序”状态，出⼝销售存在着多头经营、价格偏低、竞相压价等问题。这种局⾯严重影响了⽵炭对外贸易的竞争⼒和国家商业信誉，应加强宏观管理。
6、组建⽵炭产业的龙头企业，实现集团化经营
组建⽵炭产业的龙头企业是⽵炭产业发展的需要，也是增强⽵炭产品竞争⼒的需要，是⽵炭产业化的需要。⽬前，⼤多数的⽵炭产业还处于⼩型、分散、效益低下的粗放型经营状态，为摆脱这种局⾯必须加强企业之间的联合与合作，⾛集约化、规模化甚⾄国际化发展的道路，提⾼市场的竞争能⼒。通过企业之间的联合和合作，形成龙头企业，通过它连接市场、带动基地、深
化加⼯，形成产业优势，逐步达到“统⼀技术规程，统⼀质量标准，统⼀商标品牌，统⼀拓展市场”的⽬标，确保⽵炭产业健康有序地发展。
⼀、中国⽵炭⾏业发展的有利因素
⼆、国内⽵炭⾏业发展⾯临的机遇
.1尽快完善⽵炭⽣产设备和⽣产⼯艺，稳定产品质量
⽬前，对现有的砖⼟窑进⾏改进，保证窑体温度的均匀性，克服还停留在操作者“眼观⿐嗅”⽔平上。不同功效的⽵炭产品应采⽤不同的⽣产⼯艺和选择不同的⽣产设备。同时最好不宜由⽵农各别制炭，可.透过各乡镇农会等组织收集各⽵农所⽣产之⽵⼦，提供固定的炭窑制炭，对烧炭技术⼈员进⾏同⼀的培训和发放资格证书。
4.2深⼊探讨产品性能结构，有针对性地满⾜⽤户要求
众所周知，⽵炭的性质主要决定于其本⾝的结构，⽆论是作为吸附剂、⼟壤改良剂，还是屏蔽材料，都与其内部结构相关，⽽这种结构⼜与碳化⼯艺有关。⽬前，研究者和企业⽣产者只是停留在同⼀种产品同⼀种⼯艺上，在对于不同⽤途的产品相应的⼯艺上研究尚缺乏，对烧制⼯艺和产品性能的关系研究还很不够。也就是说，⼤部分⽣产企业仍然处于“我就⽣产这种炭，⽤户拿去试试看的思想”，⽽针对⽤户需要，深⼊系统地研究⽵炭烧制⼯艺和产品性能的关系就显得特别需要和迫切，各县市应各⾃发展各地特产之⽵种制炭，研发特殊⽤途、避免产品的重叠性及恶性竞争。
4.3有效利⽤并保护⽵炭⽤燃料和⽵炭原料资源
⽬前许多⼚家炭⽤燃料⽤阔叶林，为了保护天然林资源，应该研究开发新的炭⽤燃料或减少炭⽤燃料的⽅法。积极开发除⽑⽵以外的⽵种和稻草、麦秸等⽣物质材料制炭。
4.4积极同科研院校合作，不断开拓⽵炭的新产品，扩⼤应⽤领域
⽵炭在⽇本、韩国、台湾等已⼴泛应⽤于⼯农业和环境保护领域，⽽⽵炭在我国应⽤尚属空⽩领域。为了进⼀步推动我国⽵炭产业化的进程，拓宽⽵炭产品的使⽤领域，必须加强同科研院所共同研究，积极开拓新的应⽤领域。诸如研究炭制剂，⽤于清除放射线性病⼈的核辐射和⼈体代谢过程的有毒物质，⽤作微电⼦的电极材料、各种功能型炭基复合材料，环保炭纸、⼟壤改良剂和饲料添加剂等。
4.5加强宏观管理，逐步⾛上⾏业协调有序发展轨道
⽬前，不论是⽣产和贸易（尤其是对外贸易）⼤体都处于“⽆序”状态。⽵炭出⼝存在的问题是多头经营、价格偏低。据有关资料表明，⽵炭的出⼝价只相当于国外市场的1/10~1/100。尽管如此，由于多头经营，缺乏宏观管理，竞相压价争取外商的现象屡见不鲜。这种⽆序状况导致的结果是：外商进⼀步压价，并提出对产品质量的更⾼要求，引起外国同⾏协会或商贸部门的反倾销，⽽我们却⽆⼈应诉。这种局⾯严重影响了⽵炭对外贸易的竟争⼒和国家商业信誉。
4.6组建⽵炭产业的龙头企业，实际集团化经营
组建⽵炭产业的龙头企业是⽵炭产业发展的需要，也是增强⽵炭产品竞争⼒的需要，是⽵炭产业现代化的需要。⽬前，⼤多数的⽵炭产业普遍还处在⼩型、分散、效益低下的粗放经营状态，为摆脱这种局⾯必须加强企业之间的联合与合作，⾛集约化、规模化甚⾄国际化发展的道路，提⾼市场的竞争能⼒。通过企业之间的联合与合作，形成龙头企业，通过它连接市场、带动基地、深化加⼯，形成产业优势，逐步达到“统⼀技术规程，统⼀质量标准，统⼀商标品牌，统⼀拓展市场”的⽬标，确保⽵炭产业健康有序地发展。
5.7建⽴⽵炭业信息⽹络，进⼀步发展国际交流与合作，充分发挥协会的作⽤
⼆⼗⼀世纪是信息时代，建⽴⽵炭业信息⽹络，加强⽵炭⽣产、加⼯和利⽤，市场贸易，科学技术等⽅⾯的信息交流与传播，是保障⽵炭可持续发展的必不可少的⼿段。随着市场经济的发展与政府职能的转变，在⽵炭产业发展中⾏业管理显得⼗分重要。浙江省已经成⽴⽵炭分会，福建省正积极筹备，今年也要成⽴协会。通过协会形成相互制约，控制⽵炭的出⼝价格，来保证⽵炭⽣产的利润空间，使⽵炭产业快速健康发展。
5.8 开发⽵炭的下游产品，向⽵炭应⽤技术服务⽅向拓展
利⽤⽵炭可以制成⽵炭布（纸）、成型⽵炭、机制、⽇⽤保健品、空调净化光催化剂等，均能把⽵炭的价格成倍的提⾼。
和其他的⾏业⼀样，⽇本等发达国家的⽵炭企业也经历⼒了⽣产⽵炭产品、开发下游产品，进⽽向特定⾏业直接供应使⽤⽵炭的终端设备并提供环境突发事件应急处理、⽵炭更换与再⽣等专门化的服务发展历程。
我国⽵炭企业若能顺应国际上各专业市场逐渐细分的潮流，从⽵炭产品⽣产向开发下游产品、提供专门技术产品服务领域拓展，必将真正打破⾏业局限、突破单⼀⽵炭产品的框框，有巨⼤的发展前景。
5.9尽快建⽴地⽅及⾏业的⽵炭和⽵醋液标准
