竹炭环境效应及作用机理的研究

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1、竹炭环境效应及作用机理的研究摘要本论文对竹炭的环境效应及作用机理作了以下研究：研究了竹热解过程中的热量变化和竹炭、竹醋液及竹煤气的生成规律，并探讨了竹炭的基本性能与最终炭化温度之间的密切关系。首次利用CHN—O．RAPID元素分析仪、电感耦合等离子直读光谱仪、原子吸收分光光度计、原子荧光光谱仪研究了竹炭、木炭的元素组成与性能的关系。不同最终炭化温度竹炭中的碳元素的含量随着炭化温度升高而升高，而氢、氧元素含量则相反；竹炭含有丰富的矿物质和人体必须的微量元素如铜、硒、锌、锶等，而对人体有害的重金属元素含量很低或在安全范围之内。综合运用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线光电子能谱

2、仪(XPS)、X-射线衍射分析技术(XRD)、拉曼光谱分析技术(Raman)、电子顺磁共振波谱(EPR)分析技术等手段研究了竹炭的化学结构、表面官能团变化、微品结构形成规律，揭示了竹炭的形成规律与形成特点。采用扫描电子显微镜(SEM)观察，比表面积分析仪等，对竹炭的微观结构、比表面积与孔隙特征等进行了观察与表征，研究了不同最终温度炭化条件下竹炭孔隙的形成与发展规律。首次发现了竹炭的孔隙结构、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。研究了不同最终炭化温度所得竹炭对污水和对环境有毒、有害气体的净化效果。结果表明：处理不同的污染源应使用不

3、同温度条件下的竹炭。并测试了竹炭的红外线性能与负离子性能。世界首次研制成功纳米改性竹炭光催化吸附、分解、杀菌剂。并研究了纳米改性竹炭吸附、分解有毒、有害物质的性能和对绿色木酶、黑曲酶、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念球菌的抑菌和杀菌性能。研制出了竹炭、竹醋液的洗发香波和沐浴露和生产高吸附性能竹炭的机械炭化炉。纳米改性竹炭光催化吸附、分解、杀菌剂；竹炭、竹醋液的洗发香波和沐浴露；高吸附性能竹炭的机械炭化炉已实施产业化生产。关键词：竹炭，环境，吸附，纳米TiOz，抑菌，杀菌StudyontheMechanismofActionandEnvironmentalApplicationof

4、BambooCharcoalAbstractThefollowingresearchcontentshavebeencarriedoutinthisdissertation：Thermalvariationlaws，formationlawsofbamboocharcoal，vinegarandgaswereinvestigatedinthepyrolysisprocessofbamboo．Therelationshipbetweenthefinalcarbonizationtemperatureandbasicfunctionofbamboocharcoalwasexamine

5、d，Therelationshipofthecompositionandcharacteristicofbamboocharcoal，woodcharcoalandactivatedcarbonwereanalyzedbymeansofCHN—O—RAPID，ICP-AES，AAS，AFSandothermethods．Carboncontentinbamboocharcoalincreasedwiththeelevationoffinalcarbonizationtemperature，incontrast，thecontentsofhydrogenandoxygendecre

6、ased．ThebamboocharcoalcontainedabundantmineralsubstanceandmicroelementssuchasCu，Se，Zn,Srwhicharebenefittopeople，fnrthermore，thecontentofharmfulmetalelementsisverylow．BymeansofFTIR，XPS，XRD，Raman，EPRandotheranalyticalmethods，researchesandcharacterizationonchemicalstructureofbamboocharcoal，surfa

7、cefunctionalgroupandmicrocrystalstructureareconducted，whichindicateitsevolutionlawsanddevelopingfeatures．BymeansofSEM，specificsurfacearea，micro—structureofbamboocharcoal，specificsurfaceareaandcharacteristicsofporesareobservedandanalyzed，withe