全 文 ：ACADEMIC FIELD 学术园地
2008年 第6卷 第6期 5
6 柏明娥，陈顺伟，庄晓伟.不同精制工艺对
竹醋液理化性质的影响[J]. 林产化工通讯，
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7 翁益明，王伟龙，张文标,等.用竹炭精制
竹醋液的研究[J].竹子研究汇刊，2005，24
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8 鲍滨福，马建义，张齐生,等.竹醋液作为植
物生长调节剂的开发研究[J].(Ⅱ)田间试验，
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9 张文标，李文珠，张宏,等编著．竹炭.竹醋
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社，2006，10-60
10专利：化品，板井炉株式会社，申请公开号
特开2007-77034（P2007-77034A）
11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
车筒竹热解及其竹炭产品开发
王裕霞1 王 玉2 张方秋1 黄 慧2 潘 文1
(1 广东省林业科学研究院 广 州 510520;
2 江西省林业科学院 南 昌 330032)
摘 要: 研究了车筒竹材热解工艺及其竹炭的基本性能，测定了车筒竹竹炭净化空气的性能。结果表
明，车筒竹的热分解过程与毛竹相近，在制取车筒竹竹炭时可以采用现有的毛竹炭烧制工艺和设备。采
用机械炉烧制的502℃、542℃车筒竹炭及用特制箱式电阻炉制取的700℃、800℃、900℃车筒竹炭在空
气净化方面性能均较优良，适合用于生产空气净化类吸附性产品。已开发成功车筒竹炭微纳米炭雕。
关键词: 车筒竹;热解;竹炭;空气净化;炭雕

Pyrolysis of Bambusa sinospinosa and Its Charcoal Products Development
Wang Yuxia, Wang Yu, Zhang Fangqiu, Huang Hui, Pan Wen
Abstract: This paper studied the pyrolysis technology of Bambusa sinospinosa and the basic property of its
charcoal, and determined the property of the charcoal in terms of air purifi cation. The results showed that the
pyrolysis course for Bambusa sinospinosa was similar with that for moso, and existed burning technique and
equipment for bamboo can be used for making charcoal with Bambusa sinospinosa as the raw material. B.
sinospinosa charcoals burned at 502oC and 542oC by using machine kiln and at 700oC, 800oC and 900oC by
using electric resistance stove had a better performance regarding air purifi cation, which were suitable to be
used for producing absorbent products for air purifi cation. Nowadays, micro-nano charcoal carving with B.
sinospinosa as the raw material has been successfully developed.
Key Words: Bambusa sinospinosa, pyrolysis, air purifi cation, bamboo charcoal caving
竹材资源的开发利用是可持续林业发展的
一个重大课题。中国丛生竹资源丰富，由于径
级小，材性不很优良，大多数丛生竹材都未被
利用，只有少数用于制浆造纸、编制竹工艺品
或作观赏用途等，存在着利用率不高的问题。
竹材经过一定工艺烧制热解可制得主要产品竹
炭，同时伴有大量副产物竹醋液和竹焦油。竹
炭具有特殊的微孔结构，这些微细孔道具有超
强的吸附能力，能吸附空气中的甲醛等有害化
学物质及臭气、异味和湿气[1-3]。本项目通过
研究车筒竹材热解工艺及其竹炭和竹醋液的性
能，为丛生竹材热解高效利用提供参考。
1 试验材料与方法
1.1 材料
3年生车筒竹(Bambusa sinospinosa McClure)
秆，取梢部、中部和基部在不同终点温度下烧
制成竹炭。
1.2 方法
1.2.1 车筒竹热解方法和工艺研究
3年生车筒竹，分别取梢部、中部和基部的
竹粉，用同步热分析仪（STA409PC）进行热重
（TG）和差示扫描量热（DSC）测试，从室温
到800℃，升温速度为20℃/min，以氮气为气
氛，流速为25ml/min，测得TG/DSC曲线，分析
车筒竹热解特性，初步确定车筒竹烧制工艺。
1.2.2 车筒竹竹炭的制备
根据热解曲线，初步确定车筒竹的热解
工艺进行车筒竹炭制备。采用机械炉，控制终
点温度500℃和600℃制备竹炭，并同时收集竹
醋液。另外，实验室用特制箱式电阻炉，在
DOI:10.13640/j.cnki.wbr.2008.06.002
世界竹藤通讯 WORLD BAMBOO AND RATTAN
6 2008年 第6卷 第6期
*本项目的完成得到浙江林学院张文标副教授与李文珠老师热心
帮助与支持，谨致予衷心感谢！
梢部、中部和基部分别取样，控制终点温度
700℃、800℃、900℃，升温速度为20℃/min，
制备不同竹材部位和不同烧制温度的车筒竹
炭，用于车筒竹炭理化性能测试与分析。
1.2.3 车筒竹竹炭和竹醋液性能测试方法
1.2.3.1 竹炭的含水率
采用水分快速测定仪进行测试。
1.2.3.2 竹炭的密度
竹炭密度为单位体积的质量，取炭颗粒采
用固体密度测定仪进行测试。
1.2.3.3 竹炭的灰分含量
将试样粉碎到60目以上，并干燥至恒重，
称取一定质量的试样以盖过坩埚底部为宜，
精确到0.0001g，放入高温箱式电阻炉在800±
20℃的条件下灼烧到恒重，样品全部成灰白
色，冷却后称量，以残留物质量占试样原质量
的百分数作为灰分值。
1.2.3.4 竹炭的挥发分含量
称取一定质量的试样平铺于坩埚底部，
将坩埚盖好，隔绝空气在850℃的高温下加热7
min，所失去的质量占试样原质量的百分数作为
挥发分。
1.2.3.5 竹炭的固定碳含量
固定碳是指竹炭中有效碳元素的百分含
量，以干燥后的竹炭重量减去其灰分量和挥发
分量计算得。
1.2.3.6 竹炭的酸碱性
称取试样5g置于100mL的锥形瓶中，加入
新煮沸冷却的蒸馏水50mL，加热煮沸5min，补
添蒸发的水，过滤将初滤液5mL弃去，余液冷
却到室温后用pH计测定。
1.2.4 车筒竹竹炭净化空气性能测试
参照 “空气净化用竹炭国家标准”（待公
布），测试不同工艺条件下制得的车筒竹炭对
甲醛、氨、苯和TVOC等的吸附值，并用ASAP
2020比表面积测试仪测试比表面积。
1.3 车筒竹微纳米炭雕制作
将空气净化性能优良的车筒竹炭磨成微纳
米颗粒，经成型与雕刻制作成微纳米竹炭雕。
2 结果与分析
2.1 车筒竹热解方法和工艺研究
图1、图2、图3是车筒竹粉热解得到的
TG/DSC曲线及其分析图。可以看出，车筒竹材
不同部位竹粉的热解曲线基本一致。
图1 车筒竹不同部位热解曲线
从TG曲线分析图可知，随着温度的升高
有2个明显的失重阶段，整个热解失重可分成
3段。第1阶段是从起始温度到105℃左右，主
要是竹粉中水分的蒸发，也就是干燥阶段，
不同部位竹粉的含水率略有不同，基部失重
为2.65%，中部失重为3.95%，梢部失重为
4.02%，由此可知梢部的含水率最高；第2阶
段是270-370℃，失重明显，基部竹粉在温度
到达364.1℃时，失重为56.96%，中部竹粉温
度到达365.6℃时，失重率为60.00%，梢部
竹粉温度到达372.7℃时，失重率为64.08%，
从梢部到基部失重率略有增加；第3阶段为
370-900℃，竹粉热解失重逐渐趋向平衡，最
终残余质量基部为20.54%、中部为20.74%，
梢部为21.46%。
从DSC曲线图可知，整个热解过程有2
个明显的吸热峰。第1个峰在50-130℃间，
主要是竹粉中的水分蒸发所吸收的热量，且
不同部位吸收的热量差值不大；第2个峰在
300-390℃间，主要是竹材中的有机物热解吸
收热量，从基部到梢部吸热终点温度分别为
375.2℃、378.5℃、384.1℃，吸热面积从基部
到梢部分别为 141.9713J/g、152.8677J/g、
128.9788J/g。
综上分析，车筒竹的热分解过程是：100℃
以下有失重和吸热，主要是水分的蒸发；在
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2008年 第6卷 第6期 7
图2 车筒竹热解TG曲线分析
图3 车筒竹热解DSC曲线分析
260℃以下，重量基本没有变化；随着温度继续
升高，竹材受热分解速度显著加快，温度上升
到约270℃左右时，分解反应剧烈进行，TG曲
线上有明显失重，DSC曲线上有一个明显的强
吸热峰。对照毛竹材的热解工艺和理论[1-4]，车
筒竹的热分解过程同毛竹相近，在制取车筒竹
炭时可以采用现有的毛竹炭烧制工艺和设备。
2.2 车筒竹竹炭性能
竹炭的基本理化性能包括竹炭的含水率、
密度、灰分、挥发分、固定碳和酸碱性等。竹
表1 不同烧制温度车筒竹炭性能指标
竹材类别 车筒竹 毛 竹 备注:空气净化用竹炭国标
（待公布）
竹炭烧制温度 /℃ 502 542 700 800 900 530 一级品 二级品
含水率 /% 3.5 3.9 3.8 3.7 4.7 2.3 ≤8 ≤10
密 度（g/cm3） 0.521 0.776 0.465 0.480 0.463 0.573 / /
pH值 9.7 10.0 9.9 10.0 10.0 9.2 / /
灰分 /% 8.1 5.0 8.8 7.7 9.9 7.2 ≤4 ≤6
挥发分 /% 24.3 22.3 10.7 6.1 5.8 19.5 / /
固定碳 /% 67.6 72.7 80.4 85.4 84.4 73.3 ≥85 ≥75
比表面积（m2/g） 52.4 132.8 109.7 116.6 368.3 257.8 / /
甲醛吸附率 /% 9.8 9.7 13.6 15.1 16.0 10.6 ≥10 ≥8
氨气吸附率 /% 12.4 12.3 16.7 14.6 20.1 11.5 ≥10 ≥8
苯吸附率 /% 6.3 10.1 8.3 7.6 10.7 10.3 ≥6 ≥5
TVOC吸附率 /% 8.6 9.1 9.5 11.0 14.9 9.2 ≥4 ≥3
炭净化空气方面的性能主要为对甲醛、氨、苯
和TVOC等的吸附能力。不同烧制温度车筒竹炭
的性能测试结果见表1。
从表1看出，500℃至900℃车筒竹炭pH值几
乎相同,均为10左右；含水率相近,大多在4.0%
以下；密度亦较相近，多在0.5（g/cm2）左右
或以下，唯542℃者0.78（g/cm2）。不同烧制
温度车筒竹炭的灰分含量均较高，多接近或超
过8.0%，542℃时最低，为5.0%。挥发分含量
随烧制温度升高而明显降低；固定碳含量随烧
制温度升高而升高，800℃者最高，900℃者略
有降低。竹材中含有磷、钾、硅等元素组成的
无机成分，在竹材热解过程中仍然存在竹炭之
中而成为竹炭灰分。竹炭在高温下煅烧时放出
的二氧化碳、一氧化碳、甲烷等气态产物称为
挥发分。温度越高，竹材炭化越充分，挥发分
物质被挥发掉或参与二次反应而导致留在竹炭
中的挥发分物质减少。固定碳是指竹炭中有效
碳元素的百分含量，其与竹炭烧制工艺及竹种
的灰分含量相关。
低中温（502℃、542℃、700℃）车筒竹炭
比表面积较小，在52.4m2/g-132.8m2/g的范围
内，而800℃、900℃车筒竹炭比表面积分别为
116.6m2/g和368.3m2/g。在此实验中同时烧制
与测定的530℃毛竹炭较车筒竹炭比表面积大，
为257.8m2/g。张文标等[5]研究了2种丛生竹炭
性能，结果为800℃小叶龙竹炭与马来甜龙竹炭
的比表面积分别是233.6m2/g与76.7m2/g。本
实验中800℃车筒竹炭比表面积大小介于以上两
者之间。
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8 2008年 第6卷 第6期
表 1还表明，在空气净化性能方面，
500℃-900℃不同温度间车筒竹炭，随着烧制
温度的升高，甲醛吸附率及TVOC吸附率明显
升高，成线性关系；氨气吸附率与苯吸附率亦
表现出随着烧制温度升高而升高的总趋势，但
其中542℃竹炭的苯吸附率较高、800℃竹炭的
氨气吸附率与苯吸附率较低而偏离了趋势。对
照“空气净化用竹炭国家标准”（待公布）的
各项指标，除灰分与固定碳含量外，502℃、
542℃、700℃、800℃、900℃车筒竹炭的各项
性能均基本达到或超过一级品标准，多数指标
大大超过超过一级品标准，其中TVOC吸附率是
一级标准的2.15-3.73倍。综合以上结果可以
认为，车筒竹炭是制作空气净化用炭新产品的
优质材料。
2.3 竹材部位对车筒竹炭空气净化性能的影
响
测试梢部、中部和基部不同部位车筒竹在
700℃、800℃、900℃ 3种温度下烧制竹炭的空
气净化性能，结果见表2。结果表明3种不同部
位车筒竹炭的甲醛吸附率很相近，氨气吸附率
则几乎相等；苯吸附率和TVOC 吸附率梢部与
基部近相等，低于中部。综合以上4项空气净化
性能，梢部、中部和基部车筒竹炭均有良好表
现，其中以中部最优。
2.4 车筒竹微纳米竹炭雕的制作
炭雕是利用粉末状炭原料应用成型与雕刻
技术加工而成的同时具有空气净化与装饰功能
的一种产品。将空气净化性能优良的车筒竹炭
研磨成大小为微纳米级的粉末状炭，再加工成
成型纯竹炭雕或添其他炭材料的混合炭雕，成
功制作了空气净化性能优良、美观实用的车筒
表2 不同部位车筒竹炭空气净化性能比较
竹材部位 梢部竹炭 中部竹炭 基部竹炭
含水率 /% 4.9 2.9 4.5
密度（g/cm3） 0.501 0.485 0.421
pH值 10.0 10.1 9.8
灰分 /% 10.7 10.5 6.4
挥发分 /% 8.0 7.6 7.4
固定碳 /% 78.9 83.0 86.1
比表面积（m2/g） 204.3 192.1 113.0
甲醛吸附率 /% 15.6 13.9 14.9
氨气吸附率 /% 17.1 17.1 17.2
苯吸附率 /% 7.6 11.1 7.8
TVOC吸附率 /% 10.5 13.8 10.8
竹微纳米竹炭雕产品。
3 结论
车筒竹的热分解过程与毛竹相近，在制取
车筒竹竹炭时可以采用现有的毛竹炭烧制工艺
和设备。502℃、542℃、700℃、800℃、900℃
车筒竹炭在空气净化方面性能均较优良，而且
竹材不同部位对车筒竹炭空气净化性能的影响
不大，可以认为，车筒竹炭是制作空气净化用
吸附性炭产品的优质材料。已开发成功车筒竹
炭微纳米炭雕。
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业大学，2002：23-24.
2 张文标．竹炭生产和应用[J]．竹子研究汇
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文].南京:南京林业大学，2003：21-23.
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5 张文标，傅金和,等．2种广东丛生竹炭
性能的研究[J]．竹子研究汇刊，2008，
27(1)46-49.
孟加拉东北部的藤企业
国外动态
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