日本竹材热解研究的现状

日本竹材热解研究的现状胡福昌陈顺伟(浙江省林业科学研究院)摘要概述了日本近10年来关于竹炭、竹醋液和竹活性炭的制造和利用方面的研究情况,并对我国当前竹材热解利用方面存在的问题提出了有益的建议。关键词热解;活性炭;竹炭;竹醋液;竹活性炭20世纪90年代以来,日本兴起“竹炭热”,进而进入干馏炉内加热竹材,前期是竹醋液回收工序,温波及我国,引发了各地竹炭开发大潮。许多业内人士度控制在350~400℃C,千馏气体导人冷凝器冷凝后成希望能更多地了解日本竹材热及其应用方面的研究为竹醋液,经过数小时竹醋液不再产生时,将空气导现状,以便更好地指导我国的竹炭研究和开发。为炉内,竹材开始自燃,温度上升,产生的气体旁路导此,我们收集日本近10年来有关这方面的研究资料,人气体冷却器,停止导入空气,自燃冷却。通常一个并整理归纳为竹炭化过程、竹炭、竹醋液和竹活性炭周期需要6~8h,自然冷却需12h左右。4个方面予以介绍。12竹的炭活化特性1竹材炭化过程的研究阪田祐作等用流通式热天平在N2气流下测定了竹材与木材同属植物质原料,炭化过程大体上应苦竹材的热重曲线,表明该竹材在200℃左右开始该是一样的,故竹材的于馏炭化基本上是利用现行的热解,到500℃完成,炭化物的绝干收率23%。同时,炭化设备和在已有经验的基础上进行。但由于两者还用固定床反应器比较了竹与椰子壳850℃保温1h在纤维素、半纤维素和木质素的含量和材体的组织结的热解结果,炭化收率苦竹材仍为23%,而椰子壳则构上存在较大的差别,因此,竹材的炭化也有明显为25%,比表面积均在10m2/g以下,孔分布竹炭在孔特点。半径3.5m附近有一尖峰,椰子壳炭则在7~8m左1.1炭化工艺和设备右有一不太高的峰,CO2比表面积竹炭370m2/g,椰子田岛次郎等用土窑、简易预制砌块窑和连续式干壳炭410m2/g将这些炭化料用水蒸气压为24%的N2馏炉进行了不同炉型木竹炭化的比较试验,发现炭混合气体在850℃活化,发现竹炭在活化过程的初期的挥发份偏高,连续式干馏炉得到的木(竹)醋液酸性主要是使孔的大小均匀、半径约0.5~0.5sm的超微最强。北九州市森林生产联合体采用了一种干馏和孔迅速增加,最高BET比表面积达1480m2/g,孔径炭化分开进行的装置,干馏在称之为“竹醋液回收的扩展主要在活化后期发生。而椰子壳炭则与其不炉”中进行,该炉的外壳用钢板制成,内衬耐酸的氧化同,微孔的增加和孔径的扩展几乎在同时进行,最大铝容积18m3,可装600kg竹材,直接火加热方式温BE比表面积1300m3/g度控制在200℃。该装置自动控制升温速度、最终温细川健次等研究发现不同竹的炭化物有不同的度和加热时间,通常干馏时间为4h,可得竹醋液表面构造6,用爆碎和钴60照射的方法处理原料,对240L;干馏结束后,炉内竹材用叉式升降机移入炭化竹的炭活化有促进作用7。河野公房等用简易转炉炉该炭化炉的内壁浇灌耐火混凝土,用与前述回收炭化柳杉、扁柏、洋槐和竹进行比较2,发现竹的炭化炉相同的控温装置将炭化炉内温度控制在850~时间最短。田岛次郎进行的不同含水率竹材炭化试100℃C范围燃烧时间3h,由点火喷嘴点火,使其自验8,表明平均含水率35%左右是必要的,砍伐后放燃,每炉可得竹炭120kg(收率20%)。在日本市场展置3周或野外堆积16周可达到适宜的含水率;另外,销的还有一种“高温干馏装置”4。该装置采用理论他在用木材炭化炉进行竹材炭化试验时发现8,炭的空气量或低于理论空气量的完全燃烧气体喷嘴,在燃收率与排烟温度100~150℃范围内的升温速度有关。烧室燃烧产生无残留氧的高温燃烧气,由引风机吸引梁川甲午等利用程序控温的小型炉进行毛竹的毒论象炭化试验制造高强度无裂纹的竹炭,发现短时间内能材料以及用竹炭粉作电磁波屏蔽的材料6;杉浦难以使竹材充分的热解,此后快速升温达到高温很重银治认为竹炭对CO2的吸附性能高,不腐烂,保水、透要。佐久间光好为了探讨保持竹材外形且硬度高的水、保肥性好,可作土壤改良剂使用门。佐久间光好炭化技术10),将干燥的竹材用水溶性酚醛树脂1:1作了加竹炭的热水和不加竹炭的热水冷却试验,发现溶液浸渍1周,500~700℃烧成,不能达到所预期的加了竹炭的热水不容易变凉,认为如果把竹炭加在洗叩击炭时音浊的效果,改用刚砍伐的竹材以稀释5倍澡水中,即使是自来水,也可获得类似温泉那样的满的酚醛树脂浸渍同时提高炭化温度并延长时间得足感。他还提出对于湿度很大的日本夏天,解决到了保持原形无裂缝的优质炭。新村孝善等研究了木结构房屋诸多问题的办法是用木、竹炭吸湿,作了炭化温度对竹炭固有体积电阻的影响,发现电阻结露时和强制水浸时吸湿能力的比较试验结果竹炭率随着炭化温度上升而降低,最后达到0.1mcmo比木炭要好9。北角至等用福岗县产的竹炭,天然竹材热解与木材相比,生成焦油少酸性成份多,硬质沸石和活性炭等各种滤材作了性状、滤出水的浊尤其是甲酸多,这是竹材纤维素含量高的缘故5。度和有机质的含量的比较试验,认为竹炭对浊度2竹炭的研究的改善有机质的减少有一定效果,但灰分中的盐类被2.1竹炭的分类溶出,不能作为鱼类饲育水和活鱼水的水质净化滤以干馏炭化的最终温度来区分炭的类型时,有的材,而且易碎,冲洗后再使用困难。岩田磨治测定了分3种5:低温炭400℃、中温炭600700℃高温炭充填在护墙板中沿壁面一层粒度大小不同的竹炭在1000℃;也有的分2种141:将400-600℃炭化的称为年间的吸湿量,了解其调湿功能并测定了大小不低温炭、800~1000℃炭化的称高温炭,又叫备长炭。同种类不同的竹炭以及竹炭粘结剂成型物的吸湿效22竹炭的组成与物性2果1岩田圭司对长时间慢速炭化短时间高温精炼的此外还可利用竹炭开发生活用品。岩田圭司提竹炭作了分析测定,结果表明其灰分含量约2%~出了竹炭制作导电性片状材的方案,一是把磨得4%,其中主要是硅的氧化物,此外也含有钙、锰、钠、很细的导电性竹炭粉与助剂混合后装入外层预制好钾的氧化物;拉曼光谱测定结果显示,在波长400~的囊(袋)中,再复上一层平面状的里层形成复合结1800cm-1之间,1127cm-1处有相对强度引起的单构;二是把导电性的竹炭粉和助剂混合后装入衣物、峰,可以判定竹炭是非常纯粹的炭,表明夹杂物对测织物蒲团、枕头、帽子、垫子和庞物用具等物品中缝定没有影响。岩田磨治作了不同竹材炭化试制品的合或粘合,具有空气清净作用按摩作用、消臭作用、品质评价2),探讨了作为炭化指标的精炼度与比表红外线作用调温调湿作用、抗菌和抑制毒性的作用;面积大小、比表面积与亚甲基蓝吸附力之间的关系。三是将导电性竹炭粉和适当的助剂调成膏状或浆状津村忠对某竹炭生产组合用土窑烧制的竹炭作了物涂布在外形复杂或空间狭小等不便被复和充填的被性测定,结果表明炭化指标精炼度的质量波动颇大保护物表面。目前,日本市场上已有充填木(竹)炭的竹炭中有许多竹细胞壁炭化后形成的类似六角床垫出售。形的孔径约几十微米的大孔,1000℃烧制的竹炭其木(竹)炭作燃料的传统利用方式本文不作叙述。吸附力是传统备长炭的10倍,比表面积在200~3竹醋液300m2/g5。竹炭吸附水蒸气的性能优于同条件下3.1竹醋液的成分测定和加工精制炭化的椰子壳炭5,炭化度越低对水蒸气的吸脱附速溝口忠等对竹醋液进行成分测定的结果表度越快B。750℃以上炭化的优质竹炭,电阻率明2),其中有机物占竹醋液总量的77%,有机物中0.1』/cm,其对频率4CHz的电磁波衰减30dB,对醋酸占58%,其他主要成分有糠醛、愈创木酚、酚、2,35GHz的电磁波衰减60dB以上1,表现出良好的电6-甲基酚等。此外,还研究了超临界萃取浓缩竹醋磁波屏蔽性能。小林龙一作了炭化方法不同的5种液的方法2。把100ml醋液原液与100g硅胶混合竹炭的物性测定2,固定炭、挥发份灰分各不相同,装入超临界萃取装置,超临界流体使用CO2,温度完全能达到“日本木炭新用途协议会规格”的仅1种。40℃、压力80~400kg/cm2对萃取物的测定结果表23竹炭的利用明,竹醋液中有效成分酚的选择性萃出多,与酯成分中村和善提出可用低温干馏炭作脱臭、调湿的功相比效果相同或更好。北九州市森林生产联合体将200℃干馏温度下产生的竹醋液静置贮藏4个月,使保鲜剂,放入水果中有优良的防腐保鲜效果称之为微尘和其他悬浮物凝聚沉降至槽底,还有一层油膜浮抗菌竹活性炭。武川真美还提出将400~600℃制成于液面,抽取中部的液体作为优质竹醋液3。的竹粉状活性炭散布在高尔夫球场上,有利于草坪生32竹醋液的利用长x0)。阪田祐作等在竹梢上吸附金属离子后炭化,竹醋液可能的用途有:胃肠药皮肤药青贴药制成了金属化合物微粒高度分散的多孔体),金属的配药等作医药的原料,熏烟味的哺育剂等作食品添化合物用的是硝酸亚铁,产品的细孔基本上是直径为加剂,提取甲醇和醋酸等作化工原料,其他还有染料4mm的中孔,且十分均匀,几乎不形成超过4mm的孔。媒染剂、动物除臭剂、农药添加剂、土壤改良剂、发根5结语促进剂、动物营养助剂等。木附久登在果树上喷洒代日本竹材热解的研究方兴未艾,其经济意义通过森锰锌等农药时添加竹醋液,仅一次就得到戏剧性的热解产品应用的展开已显现出来,但全面评价为时尚效果24),直到收获时也未见到蝽害虫侵害的发生,竹早。分析“竹炭热”的背景,笔者认为主要出于环境保醋液本身无杀伤力,主要起驱避作用。阿部正范作了护和资源充分利用上的考虑,因而其发展前景看好。竹醋液防治香菇害菌木素木霉菌的试验2),在7日我国“竹炭热”是由出口带动的,这不失为山区农内菌床培养基表层覆一层竹醋液直至出菇,发现1%民致富的一条门路。但应该看到,在竹炭开发过程浓度可完全防止感染,025%浓度在2~3天内可抑中,存在着竹炭烧制工艺落后资源浪费大等问题给制繁殖,0,5%浓度在7日内可以抑制繁殖。溝口忠生态环境带来了较大的负面影响,这些问题应予重视等将竹醋液混入培养基作植物种子发芽和生长调节并加以解决。同时,我国还应开展对竹炭和竹醋液的试验2,结果表明竹醋液浓度为01mg/kg、1.0mg/利用研究努力开拓更大的市场,为竹炭产业的持续kg时大体上无活性,而10mg/kg尤其是20mg/kg以上发展打下良好基础。有强的抑制活性,竹醋液浓度100mg/kg时则对植物种子的生长抑制活性与100mg/kg的2,4-D相同。参考文献谷口绅二等研究了竹醋液对木材的防腐效果2),用1田岛次郎,德田进助,木竹炭等D新用途开发E寸石研究,日培养皿进行木材腐朽菌的繁殖试验,发现在添加竹醋本科学技术文献速报:906440液的培养皿上不长菌即使竹醋液挥发,菌的繁殖也2河野公房,金川聪,林业技术现地适应促进事业(简易炭窑尔召木炭制造技术确立,日本科学技术文献速报:903319变迟;用竹醋液处理2年生苗的移植床,苗木的生长3渡部勲.竹炭、竹酸液刀生产匕贩壳{)v了,日本三美株式会量高于对照区;但用竹醋液、木醋液、锯屑醋液、竹炭、社,1995木炭、锯屑炭进行切花(插瓶花)寿命延长试验,得不4产品说明书.高温干馏装置.日本三美株式会社,1995到确定的结果。5版田祐作,难波竹己等,竹活性炭制造七子分子力吸着4竹活性炭特性:沙活性炭上比较, Bamboo Joumal,1993,(11):71-77阪田祐作等将苦竹和榔子壳于N2气流保护下6细川健次,山口克.竹力一水表面构造, Bamboo Journal850℃的炭化物用水蒸气分压24%的N混合气体在7细川健次,山口克,竹类活性炭O调制子O前处理方法D检讨850℃活化,测定活化炭对多种气体的吸附量2),结 Bamboo Journal,196:6-n2果显示尽管甲烷的吸附量椰子壳活化炭大于竹活化8田岛次朗.森林资源有效利用二阅寸召研究,竹材(炭化)二腿炭但活化60mn的椰子壳样品与活化30~45mim的寸3研究,日本科学技术文献速报32,o4竹样品大体上一致。梁川甲午,谷村公,竹炭化实验.日本科学技术文献速报:9084509竹活性炭可能的用途有:脱臭剂淡水鱼处理10佐久间光好,竹D炭化实验(72/一儿树脂含浸透)日本科学剂、净水剂、化学处理用、特殊的过滤材料等。技术文献速报:J24356武川真美提出,用170~300℃温度范围加热11新村孝善松永一彦等,竹炭电氮的物性七电磁波沙-儿F炭化,再在100~150℃水蒸气喷射活化制成的竹炭粉效果仁閥石研究:日本科学技术文献速报:0024559状活性炭与纸浆纤维混合后抄纸,制造活性炭纸板12岩田磨治,佐野寡等.竹炭物性评价上用途开发(第2报),用加工成瓦楞箱作水果包装箱具有良好的保鲜效果途开发.日本科学技术文献速报:905385513津村忠.竹炭物性评价匕用途开发(第1报),用途开发.日本他提出的另一技术方案,是把同条件下制造的竹科学技术文献速报:99053854粉状活性炭装入无纺布制成的袋中封紧,成为一包包14中原惠.县产木竹资源活用仁上环境净化资材⑦开发,日本毒记级科学技术文献速报:361264824木附久登,竹酢液{害虫忌避效果少了.日本科学技术15岩田圭司.导电性竹炭沁一卜材上子制造方法,公开特许公文献速报:8104434报,平10-24461925阿部正范.竹炭⑦用途开发试验.日本科学技术文献速报16中村和善,竹+为7机计用途开发,日本科学技术文献速J8l14363报:510314626谷口绅二,池本省吾,等,竹酢液等利用技术⑦确立,日本科17杉浦银治.竹签炭烧日本科学技术文献速报:513573学技术文献速报:00045518佐久间光好.竹专活力寸(竹炭扫).日本科学技术文献速27阪田祐作,井上吉明,等,竹上十氵殼力弓调制(仁炭化物书上UF报:9803393赋活物O力又吸着特性). Bamboo Joumal,1993,(11):63-7019佐久间光好,竹利用O床下调湿材,日本科学技术文献速报:28武川真美特殊竹活性一卜制造方法及U了特殊竹活性J804435炭一卜在用v制作九孙段水一儿箱并U仁特殊竹活性炭20北角至,酒井基介,等.竹材用途开发试验,日本科学技术文献老用v大段水一儿箱,公开特许公报,平7-709速报:911326129武川真美,抗菌竹活性炭制造方法及抗菌竹活性炭入021小林龙一,德田进助.木竹炭等新用途开发{闖寸石研究.日并F二抗菌竹活性炭又抗菌竹活性炭入0八少+⑦使用方本科学技术文献速报:J04083法.公开特许公报,平7-12610122溝口忠,小野和博,等,竹酢液O有效活用法⑦检讨仁寸乙研30武川真美,竹粉活性炭制造方法及了竹粉活性在用v究作酢液⑦植物种子发芽生长制御活性.日本科学技术文献速了儿7场等仁扮计石土壤改善方法.公开特许公报,平4报:14412808ll2灣口忠小野和博,等,竹昨液⑦有效活用法⑦检讨仁闋寸石研31阪田祐作谷原学,等,竹上书<丁b均-细孔性炭素,究,超临界抽出仁上b竹酢液⑦浓缩,日本科学技术文献速报金属铁复合体制造.日本科学技术文献速报:091294J0001443(通讯地址:31003,杭州市留下小和山)苏北地区杨木加工企业存在问题及发展对策沈文星丁胜金刚(南京林业大学经济管理学院)摘要苏北地区是我国规模较大的杨树生产基地,作为遠生丰产的杨树具有重要的经济价值,是生产胶合板的重要的原料,对当地经济的发展具有重要的推动作用。杨木加工企业由于生产规模小,在其发展过程中面临着些问题,作者根据实地调查,提出了加强和改善对杨木加工企业的宏观管理、财政支持等政策措施,并针对当地杨木加工仝业的情况,提出加强林业基础产业建设,实现林业产销一体化,通过市场来优化加工企业结构的措施。关键词杨木;加工企业;产业政策;发展对策;苏北地区江苏北部的徐(州)淮(阴)地区属黄泛区,农业生1.1国家对杨木加工企业管理体制建设滞后产条件差,工业基础薄弱。自20世纪70年代中期经杨木加工企业在苏北地区以中小企业形式为主,南京林业大学引进美洲黑杨、欧美杨品种,经过十多我国目前没有制定有关扶持中小型企业的法律规范年的推广,取得了巨大的成功,整个苏北已形成较大中小型企业的发展缺乏必要的法律保护,由于杨木加规模的杨树生产基地,由此带动起来的杨木加工业已工企业大都是在20世纪80年代中期逐渐建立和发成为当地经济发展的一支重要力量。但实际工作中展起来的,我国在乡镇企业建立和发展初期给予减免也存在着一些问题影响了杨木加工企业的发展。税和信贷支持政策等,杨木加工企业很少享受到。1杨木加工企业面临的问题杨木加工企业宏观管理部门职权不清,一方面,在苏北杨木加工企业以私营小企业为主,国有、国家宏观管理是依据所有制性质和隶属部门而不是集体性质的企业较少,杨木加工企业成立和发展正处按企业规模来管理,所以杨木加工企业在苏北一般是在我国经济结构发生剧烈变动的时期,这种变革必然由乡镇企业局来管理。而乡镇企业局每年仅仅通过给木材加工企业的发展带来了重大的影响征收管理费与企业发生关系,不能进行实质上的管