全 文 ：6 2009年 第7卷 第5期
世界竹藤通讯
WORLD BAMBOO AND RATTAN
刺竹炭和毛藤竹炭的性能研究
张文标1 李文珠1 周建钟2 傅金和3 周光益4
(1 浙江林学院 工程学院 311300； 2 浙江林学院 理学院;
3 国际竹藤组织 100102； 4 中国林业 科学研究院热带林业研究所 510520)
摘 要: 利用刺竹（Bambusa blumeana Schult.f ）和毛藤竹（Dinochloa puberula ）2种竹材，在炭化窑
中制备竹炭，测定其基本理化性能，进行甲醛、苯等有害物质吸附试验，并用扫描电子显微镜观察
其微观结构。结果表明：(1）2种竹炭的基本理化性能有差异，刺竹炭比表面积是毛藤竹炭的2倍多；
（2）2种竹炭对甲醛、氨、苯和甲苯均有吸附功能，吸附效果刺竹炭优于毛藤竹炭；（3）从扫描电
子显微镜图中可知2种竹炭的微观结构有差异。
关键词: 刺竹炭；毛藤竹炭；理化性能；吸附性能
Research on the Bamboo Charcoal Properties of Bambusa blumeana Schult.f
and Dinochloa puberul a
Zhang Wenbiao1, Li Wenzhu1, Zhou Jianzhong2 , Fu Jinhe3, Zhou Guangyi4
(1 School of Engineer, Zhejiang Forestry College, Lin’an, Zhejiang 311300
2 School of Sciences, Zhejiang Forestry College, Lin’an
3 International Network for Bamboo and Rattan, Beijing 100102
4 Research Institute of Tropical Forestry ,CAF, Guangdong, China 510520)

Abstract: Bambusa blumeana Schult.f and Dinochloa puberula were carbonized to make bamboo charcoal in
the brick clay kiln. Their basic physical and chemical properties were tested and analyzed. Their absorption of
harmful substance such as formaldehyde and benzene were tested. Finally, their microscopic structures were
analyzed with the scanning electron microscope (SEM).The results showed that it was not obviously difference
between bamboo charcoal of these two species in terms of physical and chemical properties. Yet, the specifi c
surface area of B.blumeana Schult .f charcoal was 2 times more than that of Dinochloa puberula . Two kinds
of bamboo charcoals all had the absorption effect to formaldehyde, ammonia, benzene and toluene, and the
absorptive effects of B.blumeana Schult.f charcoal were more obvious than the that of Dinochloa puberula.
Two kinds of bamboo charcoals were different in terms of the microscopic structure in the SEM map.
Key Words: B.blumeana Schult.f charcoal, Dinochloa puberula charcoal, physics and chemistry properties,
adsorption properties
* 基金项目:国家科技部973项目“纳米竹炭吸附、分解、杀菌协
同作用机理的研究”（编号:2004CB720601）；浙江省教育厅项
目“竹炭的构造及基团组成图谱分析研究”（编号: 20050176）
* 作者简介：男，汉族，1967年5月，博士，副教授，从事竹
炭、竹醋液的生产与利用研究。
联系地址：浙江林学院工程学院（浙江省临安市锦城镇环城北路88号）。
竹炭是竹材高效利用的有效途径，是当
前竹材加工中附加值最高的产品，也是林业领
域的新兴产业。竹炭产品市场前景广阔，它的
发展对增加农民收入、解决三农问题和建设社
会主义新农村都具有重要的意义。为了更好的
利用竹材资源，扩大竹炭生产的原材料，本文
利用热带丛生的刺竹和毛藤竹原材料来生产竹
炭，并测定其理化性能及对空气中甲醛、氨、
苯和甲苯等有害物质吸附性能，为丛生竹材生
产竹炭和产品开发提供理论参考。
1 试验材料与仪器
1.1 试验材料
刺竹和毛藤竹取自广东省林科院树木园。
将上述2种竹材加工成一定规格尺寸，在
炭化窑中经过干燥、预炭化、炭化、煅烧（精
炼）4个阶段，经冷却制得竹炭以备试验用。整
个生产周期为21d，最高炭化温度为800℃。
化学试剂：甲醛（AR）、氨（AR）、苯
（色谱纯）、甲苯（色谱纯）、碘（AR）、碘
化钾（AR）；可溶性淀粉（AR）等。
1.2 仪器设备
SX2-5-12型箱式电炉、SS-500型扫描电子显
微镜、ASAP 2020 型全自动比表面积测定仪、
AG204 型固体密度测定仪、HG 53 型水分快速
测定仪、MP 220K 型台式酸度计、紫外可见分光
光度计756 pc、SH-D（Ⅲ）循环水式真空泵等。
DOI:10.13640/j.cnki.wbr.2009.05.003
2009年 第7卷 第5期 7
世界竹藤通讯
WORLD BAMBOO AND RATTAN
2 试验方法
2.1 竹炭基本理化性能测定
竹炭基本理化性能主要包括竹炭的含水
率、灰分含量、挥发分含量、固定碳含量、密
度、pH值等，其测试方法参照《竹炭性能与检
测方法》一文中的方法进行测试[1]。
2.2 竹炭比表面积及孔隙性能的测定
竹炭比表面积采用ASAP2020型全自动比表
面积测定仪测定。再用Cranston-Inkley 法计算
半径15nm以内孔隙的孔径分布及比孔容积。试
样的平均孔隙半径r，由比表面积S与比孔容积
V按下式算出[2]：r=2V/S。
2.3 竹炭对甲醛、氨、苯和甲苯的吸附试验
竹炭对甲醛吸附性能参照GB/T18204.26-
2000《公共场所空气中甲醛测定方法》测试，
对氨吸附参照GB/T18204.25-2000《公共场所空
气中氨测定方法》测试。
竹炭对苯和甲苯的吸附性能参照G B / T
12496.5—1999《木质活性炭试验方法——四氯
化碳吸附率（活性）的测定》方法，用苯、甲
苯代替四氯化碳进行吸附试验。
2.4 竹炭扫描电镜观察
将上述2种竹炭制成长一定规格尺寸的颗
粒，用SS-500型扫描电子显微镜，在倍增电压
5.0 kV的条件下观察其横截面的微观结构。
3 结果与分析
3.1 2种竹炭基本理化性能和孔隙性质
2种竹炭基本理化性能和孔隙性质测试结果
表1。
表1 2种竹炭基本理化性能和孔隙性质
Tab.1 Basic physical and chemical properties of bamboo charcoal of two bamboo species
性能指标 property index 刺竹炭 B. blumeana Schult.f charcoal 毛藤竹炭 Dinochloa puberula charcoal
密 度 density(g/cm3) 0.799 0.659
含水率 water content /% 6.350 7.230
pH值 pH value 9.040 9.230
灰分含量 ash content /% 6.700 7.100
挥发分含量 volatile content /% 17.900 19.100
固定碳含量 fi xed carbon /% 75.400 73.800
比表面积 specifi c surface area (m2/g) 251.900 114.800
平均比孔容 specifi c pore volume (ml/g) 0.130 0.060
平均孔隙半径 mean radius of pores /nm 1.032 1.045
从表1中可以看出，2种竹炭的密度、含水
率、pH值、灰分、挥发分、固定碳和比表面积
等基本理化性能均有差异，灰分、挥发分、pH
值、平均孔隙半径等基本理化性能指标毛藤竹
炭略高于刺竹炭，比表面积、固定碳含量、平
均比孔容等基本理化性能指标刺竹炭高于毛藤
竹炭。2种竹炭灰分、挥发分、固定碳含量同毛
竹炭相比，灰分含量和挥发分含量都较高，固
定碳含量较低，这主要同炭化工艺和竹材本身
的组分有关[3~6]。
由表1还可看出，刺竹炭的比表面积是
251.9m2/g，是毛藤竹炭比表面积的2倍多。而
2种竹炭的平均孔径分布在1nm以上，以中孔
为主[7]。
3.2 竹炭对甲醛、氨、苯和甲苯的吸附分析
3.2.1 竹炭对甲醛、氨的吸附试验
在试验温度19.7℃，气压1018.7pa和相对
湿度91%的条件下，测得的2种竹炭对甲醛和氨
气吸附情况见图1和图2。
吸
附
率
/%
毛藤竹炭
刺竹炭
时间/h
图1 2种竹炭对甲醛的吸附率与时间关系
Fig1 The relationship between two bamboo charcoal
absorption rate to formaldehyde and time
8 2009年 第7卷 第5期
世界竹藤通讯
WORLD BAMBOO AND RATTAN
吸
附
率
/%
毛藤竹炭
刺竹炭
时间/h
图2 2种竹炭对氨的吸附率与时间关系
Fig 2 The relationship between two bamboo charcoal
absorption rate to ammonia and time
从图1和图2可以看出，2种竹炭对甲醛和
氨的吸附规律是一致的，都随着吸附时间的延
长其吸附率增加，到24h时刺竹炭和毛藤竹炭对
甲醛吸附率分别为6.3%和5.7%，对氨的吸附率
分别为7.3%和6.0%。2种竹炭对甲醛和氨的吸附
在7h后吸附率增加趋向缓慢，接近线性增长，
刺竹炭吸附效果优于毛藤竹炭。这主要是对于
甲醛、氨小分子的吸附主要与比表面积大小有
关，比表面积大，吸附效果就好[8]。由表1可知
刺竹炭的比表面积为251.9m2/g明显比毛藤竹炭
的（114.8m2/g）大。
3.2.2 竹炭对苯、甲苯的吸附试验
在温度28℃、气体流量60ml/min和吸附时
间45min的条件下，测得的2种竹炭对苯和甲苯
吸附率见表2。
表2 竹炭对苯和甲苯的吸附率
Tab2 The absorption of bamboo charcoal to benzene and toluene
样品号 苯吸附率 /% 甲苯吸附率 /%
Samples Benzene absorption rate Toluene absorption rate
刺竹炭 B.blumeana Schult.f 1.049 1.115
bamboo charcoal
毛藤竹炭 1.032 1.423
D.puberula bamboo charcoal
由表2可以看出，2种竹炭对甲苯的吸附
能力大于对苯的吸附。这是由于，在吸附过程
中，吸附剂与吸附质分子大小相应的孔隙才能
有效地发生吸附，对于任一种吸附质而言，都
有一个最有利于进行吸附的孔径大小。甲苯分
子的临界直径和单元面积分别为0.67nm、0.54
nm，苯分子的临界直径和单元面积分别为0.60
nm、0.40nm[9]。同时由表1可知，刺竹炭和毛
藤竹炭的平均孔隙半径分别为1.032nm和1.045
nm。因此，平均孔隙半径较大的毛藤竹炭对甲
苯的吸附能力大于对苯的吸附能力，同时同非
极性的苯相比，甲苯分子存在的甲基，改变电
子云的分布状态，使其分子带有极性。因此，
导致表2中竹炭对甲苯的吸附能力优于苯。刺竹
炭对苯的吸附能力大于毛藤竹炭，而对甲苯的
吸附能力小于毛藤竹炭是由于竹炭吸附与竹炭
本身的比表面积和平均孔隙半径有关。
3.3 竹炭微观构造分析
2种竹炭的扫描电子电镜图见图3。
由图3可知，2种竹材炭化后维管束外鞘变
得致密，细胞腔中一些挥发物质明显减少,细胞
刺竹炭横截面
毛藤竹炭横截面
Transverse section of B.blumeana Schult.f charcoal Transverse
section of Dinochloa puberula charcoal
图3 2种竹炭的扫描电镜图
　　Fig3 Scanning electron microscopy map of
bamboo charcoal in two species
2009年 第7卷 第5期 9
世界竹藤通讯
WORLD BAMBOO AND RATTAN
间隙变小。两者对比，毛藤竹炭单位面积里的
维管束少，维管束外鞘纤维帽更致密，基本组
织细胞腔更大，这与表1中毛藤竹炭的比表面积
比刺竹炭小，平均孔径半径大的测试结果相吻
合。
4 结论和建议
(1)2种竹炭的基本理化性能有差异，灰
分、挥发分、pH值、平均孔隙半径等指标毛藤
竹炭高于刺竹炭，比表面积、固定碳含量、平
均比孔容等指标刺竹炭高于毛藤竹炭。
(2)2种竹炭对甲醛、氨、苯和甲苯都具
有吸附功能，24h时刺竹炭和毛藤竹炭对甲醛
吸附率分别为6.3%和5.7%，对氨的吸附率分别
为7.3%和6.0%；40min时对苯的吸附率分别达
到1.049%、1.115%；对甲苯的吸附率分别达到
1.032和1.423%。
(3)从试验结果来看，可以利用上述2种丛
生竹材生产竹炭，并为其生产与产品开发提供
理论参考依据。
参考文献
1 李文珠，张文标，楼坚强.竹炭性能与检测方
法[J]．世界竹藤通讯, 2007，(3)：20-22.
2 高尚愚等译，活性炭基础与应用.北京：中国
林业出版社，1984，1-25.
3 张文标,叶良明，张宏,等.竹炭生产和应
用.竹子研究汇刊[J]．2001，20(4)：43-45.
4 张文标，李文珠，张宏,等编著.竹炭、竹醋
液的生产与应用[M].北京:中国林业出版社，
2006，1-110.
5 周建斌.竹炭环境效应及作用机理的研究[D].
南京：南京林业大学[博士论文]2005,6，
1-60.
6 张文标.竹炭、竹醋液的研究[D].南京：南京
林业大学[博士论文]，2002,6，10-50．
7 郏其庚主编.活性炭的应用[M].上海：华东理
工大学出版社，2002，1-10.
8 杨磊，陈清松，赖寿莲,等.竹炭对甲醛的吸
附性能研究[J]．林产化学与工业，2005，
125（1）：77-80.
9 吸附技术基础翻译组译校.吸附技术[M].太原
国营新华化工厂设计研究所,1983，50、57、
163.
中欧竹林生物多样性项目指导委员会工作会议在四川长宁县召开
由欧盟委员会资助的中欧竹林生态系统
生物多样性项目2009年度项目指导委员会工作
会议在宜宾市长宁县召开。国际竹藤网络组织
(INBAR)，欧盟项目管理委员会(COSU)以及
该项目实施地四川省长宁县、湖南省炎陵县、
云南省大关县林业局项目办有关人员参加了会
议。会议上, 欧盟项目管理委员会和国际竹藤
网络组织2009年度各项目试验点建设情况所
做的汇报, 对该项目实施情况进行了评估和指
导, 各试验县林业局项目办人员就项目实施过
程中的经验进行了座谈交流。与会人员参观了
长宁县双河镇九龙村的试验示范林。中欧竹林
竹藤信息
生态系统生物多样性项目从2007年起在长宁县
开始实施, 计划2009年完成, 2008-2009年间
共获得欧盟捐赠28.9万元, 在梅洞镇、双河镇
建立试验示范点, 采取不同的经营方式, 监测
生物种类、竹林地质量、立竹数量质量、立竹
年龄结构等多样性因子, 结合示范竹林基地建
设、开展理论研讨和培训活动、制定激励机制
和政策, 以扭转和恢复单一纯竹林生物多样性,
并引进可持续经营管理技术, 在保护和恢复竹
林生物多样性的同时, 稳定和提高竹农经济收
益。
　--四川省林业厅