火灾下胶合竹材耐火性能试验研究

在建筑行业日益重视可持续发展与环保材料的背景下,工程竹材因其可再生性及优异的力学性能而受到广泛关注。然而,由于其在高温及火灾条件下的火灾行为尚未得到充分研究,这限制了竹材在建筑结构中的使用。通过试验研究,探索胶合竹(Laminated Bamboo Lumber,LBL)的耐火性能。结果表明,LBL在ISO 834火灾作用下,随着火灾作用时间的延长,其炭化深度逐渐增大。此外,利用试验数据拟合曲线,建立了LBL在ISO 834标准火灾下的炭化深度和炭化速率模型,其误差在10%以内。

工程竹建筑抗火研究进展

竹材是一种环保可再生的天然生物质材料,其在生态环保、文化特性等方面有着诸多优点,但也存在着力学性能不稳定、易开裂、防火和防腐性能差及节点连接困难等问题,导致其在建筑工程中的应用受到限制。工程竹克服了圆竹中空、多节等天然缺陷对尺寸和性能的限制,能够满足现代建筑的承载要求。火灾是影响建筑安全的重要隐患,而竹材本身具有可燃性,因此工程竹的抗火性能是影响其应用的主要因素。文章综述了国内外的相关研究成果,从工程竹材料、构件、结构3个层面,系统阐述了工程竹的抗火性能、存在的问题及其发展前景。

竹炭对红壤改良及青菜养分吸收、产量和品质的影响

采用大田试验研究了竹炭对红壤肥力和青菜Brassica chinensis产量、品质及养分吸收的影响。试验设置4个处理:处理1为对照(不施肥);处理2为常规化肥,用量为复合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)2 000 kg·hm-2;处理3为竹炭,用量为2 250 kg·hm-2;处理4为竹炭和化肥配施,竹炭2 250 kg·hm-2,复合肥2 000 kg·hm-2。结果表明:添加竹炭可以提高土壤酸碱度(pH值),提升土壤有机碳质量分数(P<0.05),但对土壤有效氮、有效磷、有效钾无显著影响。同时,竹炭能提高青菜产量,与化肥配施效果更好。竹炭单施降低了青菜含氮量(P<0.05),与化肥配施降低了磷钾利用率(P<0.05)。竹炭处理的植株维生素C质量分数得到显著提高,但还原糖质量分数有所降低。

基于竹炭基活性炭电极的电吸附去离子性能的研究

在高温和空气隔绝的条件下利用竹节炭化制备高比表面积活性炭,以竹炭基活性炭作电极的吸附材料,考察了活性炭电极在通电的情况下对溶液中金属离子的电吸附去除性能,详细研究了电压、两电极片间距和溶液的pH值对电容去离子效果的影响。结果表明,当电压为1.55V、电极片间距为2.0cm、pH值为5.16时,电极的去离子性能达到最佳状态,对不同类型金属离子的去除效果次序分别为:Cu2+>Cr3+;Cu2+>Pb2+>Cr3+>Cd2+>Ca2+>Mg2+;Na+>K+。

竹材列管移动床连续干馏炭化的工业试验

研制出一种适用于竹材连续干馏炭化的炉型,并进行了竹炭年生产能力200 t规模的工业性试验.竹杆加工成长35 cm、宽4～7 cm的竹片,竹材加工废料破碎成小于10 cm的碎块,从加料口投入,靠重力的作用逐步下移,依次进行干燥、炭化和煅烧,自然冷却后,定时从出炭口取出;干馏气沿炉管上升,加热物料的同时自身被提馏,然后冷凝成为竹醋液.结果表明:竹炭得率为绝干竹材的24.7%,固定碳含量(无灰基)94%以上,碘吸附值平均700mg/g,电阻值一般在10Ω以下;竹醋液得率为绝干竹材的20.9%,pH值在2.4～2.8,总酸平均含量5.07%,溶解焦油平均含量1.17%;燃料用竹木加工废材的消耗量为平均每吨竹炭耗燃料0.287t.

磺化竹炭的制备、表征及其酸催化性能

以竹材加工中产生的锯屑为原料,经磷酸浸渍48h～72h后,在200℃条件下热解2h得到竹炭,将其用发烟硫酸在100℃下磺化2h得到具有酸催化功能的磺化竹炭。XRD和FTIR分析表明:磺化竹炭是一种具有多环芳烃结构的无定型固体酸功能材料。采用吡啶吸附红外漫反射法确定表面酸位类型为质子酸。用离子交换—酸碱滴定法测得磺化竹炭的酸量为2.02mm o l.g-1。在催化多种醛、酮与乙二醇的缩合反应中,磺化竹炭具有良好的催化活性和重复使用性能。

竹炭纤维纺纱实践

为开发竹炭纤维产品,测试了竹炭纤维的物理性能,并与粘胶纤维、竹纤维进行比较。竹炭纤维是一种低强低伸型纤维,具有较高的回潮率。依据其物理性能,设计纺纱工艺并分析解决了纺纱中出现的问题。结果表明:通过上述工艺生产的竹炭纱线性能优良,具有可织造性。

竹炭基高比表面积活性炭电极材料的研究

以竹节为原料,在隔绝空气的条件下,经不同温度炭化处理后与KOH混合,制取竹炭基高比表面积活性炭。考察了炭化温度、KOH与竹炭的质量比、活化温度和活化时间等工艺因素对活性炭收率、微孔结构和吸附性能的影响,探讨了竹炭基高比表面积活性炭作双电层电容器电极时的充放电特性及其比电容与各种因素的关系。研究结果表明,控制适宜的炭化、活化工艺条件可制得双电极比电容达55F/g的竹炭基高比表面积活性炭,由它组装的双电层电容器具有良好的充放电性能和循环性能,但内阻过高,大电流下充放电时电容量下降过大。

竹材热解过程中焦炭组分的变化规律

为了准确掌握生物质热分解机理,该文采用竹材作为典型生物质代表,利用元素分析、漫反射红外(diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy,DRIFTS)和二维红外相关光谱(two-dimensional perturbation correlation infrared spectroscopy,2D-PCIS)相结合研究了生物质热解过程中焦炭化学成分、化学结构的演变规律。研究结果发现,氢键网络在250℃热解下解构形成自由羟基,伯醇基在该温度下可转化为羰基类C=O。烷基-CH、-CH2、-CH3起始反应温度分别为250、300、350℃,而吡喃环C-O在300℃左右断键生成大量醚类脂肪链化合物,这些化合物经过缩合重构可能形成新的芳环结构。当热解温度超过350℃,芳基取代反应开始大量发生,焦炭中羰基C=O、醚键C-O-C数量减少,芳环取代基数量增加;500℃后,芳环稠环化反应开始大量发生,600℃热解温度下制备的焦炭中含有大量的稠环芳烃结构。

死猪炭和竹炭对菜地土壤理化性质和蔬菜产量的影响

以浙江省临安市板桥镇的田间蔬菜大棚为研究样地,采用空心菜Lpomoea aquatica-小青菜Brassica chinensis轮作模式,研究了死猪炭和竹炭对大棚蔬菜生长产量和土壤理化性质的影响。试验以不施用生物质炭处理为对照(ck),分别设置1次施用(一次性施加20 t·hm-2)与2次施用(20 t·hm-2均分2次施加)2种方式。结果表明:与对照相比,1次施用死猪炭处理显著(P<0.05)提高了空心菜和小青菜土壤pH值,而竹炭处理对土壤pH值无显著性影响。1次施用和2次施用死猪炭处理使小青菜产量显著(P<0.05)提高了44.14%和47.38%。而竹炭的2种处理却降低了第1茬空心菜产量。1次施用死猪炭和竹炭处理仅显著(P<0.05)提高了空心菜根系全氮质量分数,对小青菜季根系全氮质量分数无显著性影响,而2次施用死猪炭处理显著(P<0.05)使小青菜根系全氮质量分数提高了29.46%。死猪炭和竹炭的施用对土壤硝态氮质量分数、蔬菜地上部全氮质量分数均无显著性影响。与竹炭相比,施用死猪炭在改善土壤pH值、提高作物产量方面具有更好效果。此外,相比于2次施用,采用1次施用死猪炭的方式更为经济合理。

竹炭的制备及其开发利用研究进展

介绍了竹炭的理化性质、竹炭的热裂解制备技术及机理、活化技术和水热炭化制备策略的研究进展,分析了竹炭的制备和活化工艺参数对竹炭理化性质和性能的影响,对竹炭在土壤改良、污水治理、气体污染物吸附、催化反应、电极材料和饲料等领域的研究进展进行了归纳,展望了功能化竹炭材料(磁性竹炭、竹炭-金属氧化物复合材料、氮-修饰竹炭等)的发展前景,指出了竹炭在水环境治理、饲料、土壤改良和功能化开发等领域存在的问题。

氧气含量对竹材炭化特性的影响

竹材炭化过程中,炭化温度和炭化时间是两个十分重要的工艺参数,同时炉内的氧气含量对竹材炭化也会产生较大影响。通过传感器实时测定并控制炉内氧分压,研究炉内氧含量对竹材炭化的影响。结果表明,随着炉内氧分压增加,得炭率下降。用电子显微镜和能谱仪分析观察竹炭的微观结构和残留物成份,揭示竹炭蜂窝状的微观结构;随着炉内氧分压增加,竹炭孔径变大,表明炭化过程中氧含量影响竹材炭化过程中细胞的收缩。

混纺比对竹炭改性涤纶纤维/棉混纺针织物性能的影响

为了研究竹炭改性涤纶纤维/棉混纺针织物的性能,对5种不同混纺比例的竹炭改性涤纶/棉混纺针织物的各种性能进行了测试分析。结果表明,随着竹炭改性涤纶纤维含量的增加,混纺针织物的断裂强力下降,断裂伸长率下降,顶破强力逐渐下降,纵向、横向弯曲长度和织物的硬挺系数逐渐下降,柔软性提高,悬垂性和保暖性越来越好。

磺化竹炭催化合成芳香醛肟的研究

以磺化竹炭为催化剂,芳香醛在水溶液中能高效、高选择性合成芳香醛肟。考察了催化剂用量及种类、溶剂种类和反应温度等因素对产率的影响,研究了不同结构底物对反应的容忍性,同时对催化剂的稳定性进行了评价,并通过熔点测定和1HNMR等手段对产物结构进行表征。实验结果表明:m(磺化竹炭)∶m(苯甲醛)为0.5%,以水/乙醇(体积比5∶1)为溶剂,反应温度在30℃时,芳香醛肟的产率达75%～95%。磺化竹炭在反应中具有良好的稳定性,重复使用5次,反应产率基本保持不变。该催化体系操作简便,反应时间短,收率高,并且对环境污染小。

重组竹材三面和四面受火炭化性能试验

重组竹作为一种新型的建筑结构材料应用日益广泛,但同木材相似的可燃性导致重组竹结构抗火设计方法亟待补充和完善.为研究重组竹材多面受火炭化性能,依据ISO 834火灾试验方法进行了4组16根重组竹构件三面和四面受火试验,分析截面尺寸、受火时间以及不同受火面对炭化深度和炭化速度的影响.结果表明,由于炭化层隔热作用,随着受火时间增加重组竹构件炭化速度逐渐减小;火灾作用下构件截面有效面积减小,角部区域因承受双向热传递而由棱角变为圆角形,圆角区和非圆角区炭化深度差异明显;通过对比重组竹材多面炭化非圆角区炭化深度与单面受火炭化深度,前者较后者增加明显,引入多面炭化因子进一步修正计算模型;为简化抗火设计,通过对比多种木材,考虑圆角区影响提出重组竹材多面受火条件下名义炭化速度为0.7 mm/min,为重组竹结构灾后剩余截面计算提供重要参数依据.

基于竹节的双电层电容器用高比表面积活性炭的研究

竹节在隔绝空气的条件下 ,经不同温度炭化处理后与 KOH混合 ,制取竹节基高比表面积活性炭。考察了炭化温度、KOH与竹节炭的质量比、活化温度和活化时间对所得高比表面积活性炭比电容的影响和组装的双电层电容器的充放电特性。研究结果表明 ,控制适宜的炭化、活化工艺条件可制得比电容达 5 5 F/ g的竹节基高比表面积活性炭 ,由它组装的双电层电容器具有良好的充放电性能和循环性能。但内阻过高 。

活性木炭研制初报

提出“活性木炭”概念，叙述了用杉木、柳木、扁柏和绿竹等软木、竹材原料。

生物质竹屑活性炭磺酸官能化固体酸催化剂的制备

以竹屑为原料,经高温炭化、微波磺化接枝等步骤制备具有酸催化功能的竹屑活性炭磺酸,通过FTIR、TG、DTA对其进行了分析,并测定了其催化性能。结果表明,在炭化温度为560℃、炭化时间为3 h、微波活化时间为30min的最佳条件下,所制得竹屑活性炭磺酸的酸量为0.847 mmol.g-1,酯化催化效果接近于Amerlyst-15磺酸树酯,稳定性好,是一种良好的新型固体酸催化剂。

竹炭改性及其强化生物可降解复合材料研究进展

竹炭是竹子高温热解的产物,通常被用作燃烧、吸附和电极等材料。它独特的多孔形貌、高比表面积、高弹高强的力学性能使其在增强体材料中应用潜力巨大。梳理了竹炭的制备方法、基本特性及表面改性进展,介绍了竹炭作为增强体在聚酯(尤其是聚乳酸)复合材料中的研究进展,分析了竹炭从制备、改性到应用过程中存在的具体问题。基于此,提出了对增强体竹炭研究的一些建议,以期为其高值化利用提供参考。

不同活化剂改性污泥基生物炭材料的制备

以氢氧化钾与氯化锌为活化剂,分别活化城市污水处理厂的污泥与生物质竹屑,并分别热解制备了2种吸附性能良好的生物炭。结果表明,2种活化剂均有其适宜的热解终温和热解时间范围,制得的生物炭均具有良好的碘吸附值特征。采用扫描电镜、比表面积和孔隙率分析仪对生物炭的理化性质和多级孔结构进行了表征。浸渍预处理后,KOH提供了更多的功能组分,并与C反应,扩大了生物炭的孔结构。在600℃共热解后,比表面积达到1698.32m^(2)/g,微孔面积为1052.90m^(2)/g。