Healthy Functions and Mechanisms of Bamboo-Charcoal Modified Polyesters

In this paper, healthy functions and mechanisms of bamboo-charcoal modified polyesters are studied. The results show that there are five healthy functions incorporated effectively in bamboo-charcoal modified polyesters, such as good far-infrared radiation, good UV protection, certain negative ion emission, certain antibacteria and good absorption functions. The metal elements and carburets are mainly responsible for far-infrared, negative ion emission functions. UV prevent/on function results mainly from the carbon elements. The absorbability and bacteriostasis functions lie in the porous structures.

灰竹炭纤维/大麻纤维/Coolplus纤维/棉精梳混纺柔洁纱的可纺性研究与生产实践

本文结合生产实践,通过设备改造和半制品及纱测试,分析和讨论各因素对灰竹炭纤维/大麻纤维/Coolplus纤维/棉精梳混纺柔洁纱质量的影响,研究前纺工序和细纱工序通过优化工艺参数、采用新型纺纱专件、合理控制车间的温湿度等,明显地提高了灰竹炭纤维/大麻纤维/Coolplus纤维/棉精梳混纺柔洁纱质量。

喷气涡流纺长片段竹节段彩纱的设计与生产

探讨有色超短纤维在喷气涡流纺花式纱开发中的应用及生产要点。采用有色粘胶超短纤维与本色竹浆纤维、椰炭改性涤纶纤维,在并条机上加装竹节装置,利用喷气涡流纺纱技术纺制成长片段竹节段彩纱。针对粘胶纤维长度相对较短的特点,工艺上尝试采用短流程、减小隔距、降低打击件速度等技术措施。结果表明:开发的喷气涡流纺段彩纱具有段彩片段长、生产效率高的特点,其在布面上色点朦胧,时而形成连续分布,时而散点分布,形成不同于传统段彩纱的独特风格。

竹炭掺杂铋系光催化剂的制备及其对有机污染物的降解研究

本研究以竹浆备料废弃物为原料,通过磷酸活化法制得竹炭,再利用水热法制备了竹炭/BiOCl复合催化剂,并探究了竹炭添加量和水热温度对复合催化剂光催化性能的影响。结果表明,竹炭保留了竹子本身的孔道结构,改变竹炭的添加量可实现对竹炭/BiOCl复合催化剂形貌的调控,为吸附污染物提供了良好的条件。竹炭和BiOCl之间发生的强相互作用,显著改善了BiOCl的吸附-光催化性能和氧空位含量,提高了光生电子传输效率,从而优化了复合催化剂的光催化降解效果。在水热温度140℃和竹炭添加量5%的条件下所制复合催化剂5BC-140,其可见光催化性能最佳,对罗丹明B的去除率在30 min内即可达86.5%,一阶动力学常数k为BiOCl的4.2倍,且具有优异的稳定性和可循环性能。

竹炭配煤成型活性炭吸附性能研究

【目的】为了探究煤与生物质配比对制备成型活性炭的颗粒强度、表观密度、碘吸附值、亚甲基蓝吸附值以及孔隙结构等影响。【方法】该研究以竹炭配煤制备成型炭,经过水蒸气活化制备颗粒活性炭,采用扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、热重法(Thermogravimetry,TG)、氮气等温吸脱附等表征手段深入分析竹炭配煤成型活性炭的理化特性。【结果】竹炭引入会提高成型活性炭的碘吸附值、亚甲基蓝吸附值,降低成型活性炭强度、表观密度,影响成型活性炭的使用效果。【结论】当煤炭∶竹炭为1∶3时,吸附性能与强度指标均满足要求,此时活性炭碘吸附值以及亚甲基蓝吸附值分别为934.7、165 mg·g^(-1),强度为86.4%,达到饮用水国标规定,具有良好的商业应用前景。

基于rGO/BB水凝胶粒子电极的三维电化学吸附碳酸铀酰离子研究

铀的采冶过程中,会产生大量的含铀废水,容易造成地下水的污染。在受污染的地下水中,铀常与碳酸盐结合形成扩散性更强、迁移性更高的碳酸铀酰络合物,这使得铀的去除变得更加困难。将氧化石墨烯和竹炭共混,通过低温水热还原反应将竹炭组装至还原氧化石墨烯水凝胶的骨架上,制备具有三维多孔结构的rGO/BB水凝胶。将rGO/BB水凝胶作为三维电化学系统中的粒子电极,探究电解质(硝酸钠)浓度、外加电压、极板间距、pH和rGO/BB水凝胶粒子电极用量等因素对三维电化学系统吸附碳酸铀酰离子性能的影响。实验结果表明,在pH4~8、极板间距4cm、电压5 V、rGO/BB水凝胶用量90mg的条件下,对200mL浓度为1~1000 mg·L^(-1)的碳酸铀酰均具有良好的吸附率,即使当碳酸铀酰浓度为1000 mg·L^(-1)时,14 h吸附率依然可以达到87.56%。经过5次吸附解吸循环后,吸附率仍然保持在87%以上,具有较好的循环再生性能。引入和使用rGO/BB水凝胶粒子电极显著提高了电化学系统对铀的吸附能力,其中羧基和羟基对铀吸附发挥着重要作用。这些结果说明,基于rGO/BB水凝胶粒子电极的三维电化学系统对去除碳酸铀酰离子具有很大的应用潜力。

竹基生物质硬碳的制备与储钠性能研究

通过调整竹基生物质硬碳粒径提高电解液的渗透,高温煅烧增加其封闭微孔数量,改善竹基生物质硬碳低电压平台储钠容量和钠离子迁移动力学。结果表明,平均粒径为19μm的竹基生物质硬碳在30 mA/g电流密度下的可逆储钠比容量为374.37 mAh/g,首次库伦效率为76.88%,100次循环后可逆储钠比容量为326.9 mAh/g,在300 mA/g电流密度下容量保持率为91.5%。该研究为精确调节生物质衍生硬碳的微观结构以获得优异的钠离子存储性能提供了一种新的策略。

竹炭/陶粒及组合填料BAF处理高氨氮沼液的挂膜启动效应

为研究竹炭/陶粒及组合填料曝气生物滤池(BAF)处理高氨氮沼液的启动特性,在水力停留时间为6 h,水温23.2~26.5℃,气水比5:1(DO 3~4 mg/L),进水NH_(4)^(+)-N浓度为33.1~222.3 mg/L,COD 42.5~242.3 mg/L的运行条件下,对比考察了竹炭BAF(Z-BAF)、陶粒BAF(T-BAF)和组合填料BAF(ZT-BAF)的生化特性、沿程变化和挂膜启动效应。结果表明,Z-BAF、T-BAF及ZT-BAF分别在26、18和13 d完成挂膜启动。挂膜期间,平均出水NH_(4)^(+)-N浓度分别为24.4、15.9及8.5 mg/L;平均出水COD分别为78.6、73.02和47.2 mg/L。通过检测不同运行天数BAF的沿程生化特性变化,发现挂膜24 d时,去除COD的异养菌主要集中在反应器下部,负责转化NH_(4)^(+)-N的自养菌主要集中在反应器中下部;在第24~40天,自养菌在与异养菌的竞争中逐步取得优势,逐步向反应器下部生长繁殖。电镜扫描分析确认了各反应器中的填料上附着生长良好的生物膜,且观察到相较于陶粒填料,竹炭填料表面具有更好生物膜生长特性。综上,ZT-BAF挂膜时间最短且对污染物去除效率最高,在高氨氮沼液负荷下,竹炭和陶粒作为组合填料更有利于提升BAF的挂膜启动性能。

ZIF-8/纳米纤维素对竹木复合纤维除臭性能的影响

近年来,随着人们生活品质要求的不断提升,具有除臭性能好、吸收性能强和价格成本低廉的纤维材料在婴幼儿、成人除臭纸尿裤等卫生用品中的需求量不断增高。但目前市场上的除臭纤维基本存在除臭性能差、吸水性弱以及成本高的问题,严重制约我国除臭功能性纤维材料的国际竞争力。笔者以国内常见的白竹炭纤维和针叶木纤维为基本原料,以ZIF-8纳米粒子和纳米纤维素(CNF)为除臭改性填料,通过复合加工工艺,制备了兼具除臭和吸水功能的竹木复合除臭纤维,并探究了白竹炭纤维和针叶木纤维原料质量比、改性填料含量对复合除臭纤维微结构、吸水以及除氨气、硫化氢等臭味气体的影响规律。研究结果表明,所制备复合除臭纤维最佳工艺条件为针叶木纤维与白竹炭纤维绝干质量比为70∶30,ZIF-8和CNF的质量分数分别为7%和6%,23℃下风干处理24 h,在该工艺条件下制备的除臭纤维对氨气和硫化氢的消臭率分别为84.56%和83.11%,吸水量为8.4 g/g,除臭纤维性能达到国家标准GB/T 33610.2—2017(消臭率≥70%)的要求。

竹炭密度测定方法研究

采用排液法、振实法和自然堆积法3种方法测定竹炭密度,探究不同测定方法对试样规格、测试参数的要求及其对测试结果精确度的影响。结果表明:用排液法测试颗粒状竹炭密度时,测试介质宜选用液体石蜡,且机械窑竹炭的密度测定结果精确度更高,标准差为0.047 g·cm^(-3);用振实法测试粉末状竹炭密度时,选择振动频率200 r·min^(-1)、振动次数1000次、试样规格180目的参数条件下测定结果精确度最高,标准差为0.0032 g·cm^(-3);使用自然堆积法测定颗粒状竹炭密度时设定高度差3 cm时的测定结果精确度最高,标准差为0.00095 g·cm^(-3),测定粉末状竹炭密度时选择试样规格60目,下落高度5 cm时的测定结果精确度最高,标准差为0.00014 g·cm^(-3)。

竹炭有机肥对水旱作物生长发育及镉积累的影响

为筛选适合镉污染农田水旱作物的有机肥,选择湖南典型镉污染农田土壤,通过室内培养试验研究竹炭有机肥对水稻、小白菜两类作物生长发育和镉积累的影响。结果表明:适量增施竹炭有机肥显著增加水稻、小白菜生物量,施用量为0.66 g/kg时,水稻生物量相比CK增加97%,同时水稻根系、茎叶中镉含量分别下降38.8%和18.8%,小白菜株高相比CK有所增加,小白菜镉含量下降34%。竹炭有机肥施用量平均每增加0.5 g/kg,土壤pH增加0.1个单位,同时土壤有效镉含量随有机肥施用量增加呈降低趋势,1.33 g/kg处理下土壤有效镉含量降幅为9.2%。竹炭有机肥和氧化钙复配处理有效降低水稻镉积累量,在旱地农田的施用方式有待改良。研究表明适量增施竹炭有机肥能提高作物产量,降低镉在土壤-水旱作物系统中的迁移效率,能有效降低作物镉的积累量。

不同水热温度对梁山慈竹水热炭的理化性质影响研究

【目的】为系统研究不同水热温度条件下竹基水热炭理化性质变化。【方法】以梁山慈竹(Dendrocalamus farinosus)为供试材料,基于系列水热温度(453、493、513、533和573 K)制备竹基水热炭,对其元素含量、孔隙结构及表面官能团等理化性质进行表征,并评估其对铀(U^(6+))吸附性能。【结果】梁山慈竹含有丰富的纤维素及半纤维素,在较低温度条件下优先转化为碳微球,有利于形成发达孔隙结构。在低温区(453和493 K)制备的水热炭具备较高产率的同时还具备丰富的官能团,其中493 K温度下制备的竹基水热炭具备最大的比表面积(55.61 m 2·g^(-1))和最小的平均孔径(7.77 nm),具备优质吸附结构特征。而高温区(513、533及573 K)则破坏了其优质吸附结构及官能团。U^(6+)吸附试验结果进一步证实493 K下制备的竹基水热炭对U^(6+)吸附最佳,吸附容量达到12.63 mg·g^(-1)。【结论】梁山慈竹在493 K条件下水热炭化的生物炭对U^(6+)吸附效率更高,在资源化利用及核污染治理方面更具优势。

磁性竹炭对水中甲基橙的吸附特性

以竹粉为原料,利用磷酸改性法制备磁性竹炭,研究其对水中甲基橙的吸附特性.实验表明,在固液相的传质速率、磁性竹炭吸附位点和表面的H+的数量等因素的影响下,磁性竹炭对甲基橙的去除率随着磁性竹炭投加量、振荡时间和速率的增大,呈现先增大后稳定趋势,并在投加量为1.0 g、振荡时间为180 min、振荡速率为120 r/min后趋于稳定;随着甲基橙初始浓度的增加呈现降低的趋势,而吸附量则呈现上升趋势,最大饱和吸附量达到82.56 mg/g;低温高酸度略有利于反应的进行,当pH值为2、振荡温度30℃时,磁性竹炭对甲基橙的最大去除率为99.85%,效果优于竹炭等生物质吸附剂.吸附过程是自发的,最符合Elovich动力学模型和Temkin等温吸附模型,以不规则的表面吸附为主;循环使用5次后,磁性竹炭对甲基橙的去除率仍然可以达到90%以上.

湿式静电除尘器在机制竹炭制备废气治理中的应用

机制炭作为一种可再生能源,符合我国的清洁能源发展方向,竹材在生产制备过程中会产生污染,影响环境质量,本文从如何治理炭化废气的问题着手,探索采用湿式静电除尘工艺对炭化废气的治理实践,成效显著。

基于生态设计理念的竹炭材料拓展研究

材料在开采、提取、加工、生产、使用、报废及再回收的过程中产生了环境的污染与生态的破坏,而生态材料是人类充分利用资源、减少污染、保护环境,实现材料工业可持续发展的有效途径。研究以生态设计理论为基础,选用竹炭为基材,对其功能属性与加工工艺进行分析,尝试研发一种新型机能的生态竹炭复合板材。具体实践结合了生态设计原理及方法,将研制的新型竹炭复合板进行试验性家具产品设计,探究竹炭这种新型的生态材料在家具产品设计应用中的可能性,以突破现有家具产品形象及竹炭的应用局限,对拓展竹炭的用途具有长远意义。

竹炭粉对无灰煤基活性炭结构和电化学性能的影响

为探究竹炭粉添加比例对褐煤基无灰煤活性炭孔结构及其电化学性能的影响,采用KOH活化法,以褐煤基无灰煤和竹炭粉为原料制备活性炭,通过SEM、N_(2)吸脱附、XRD、FT-IR表征活性炭结构,通过交流阻抗、循环伏安、恒流充放电测试活性炭的电化学性能。结果表明,褐煤基无灰煤中加入竹炭粉后所制备活性炭的电化学性能改善,竹炭粉添加量为30%时制备的活性炭电化学性能最佳,比表面积为2976 m^(2)/g,总孔容积为1.59 cm^(3)/g,相较不添加竹炭粉时增加了59%,中孔率达15.6%。在0.05 A/g电流密度下比电容达377.9 F/g,比不添加竹炭粉时比电容提高了69.9%,在5 A/g电流密度下电容保持率为84.34%,在1 A/g电流密度下循环1000次后电容保持率为86.71%,相较不添加竹炭粉时提高了4.99%,倍率性和循环稳定性良好。

竹炭对土壤养分及皇菊产量和品质的影响

【目的】探究竹炭对皇菊产量、品质及其种植土壤肥力的影响,为竹炭在皇菊生产中的合理施用及土壤改良提供依据。【方法】在常规施肥水平下,对皇菊种植土壤共设置4个竹炭施用水平,分别为0 t/hm^(2)(T_(0))、1.25 t/hm^(2)(T_(1))、2.5 t/hm^(2)(T_(2))、3.38 t/hm^(2)(T_(3)),采用随机区组设计,分析不同处理下皇菊产量和品质、土壤养分含量和土壤酶活性的变化,并分析土壤养分与土壤酶活性的相关性。【结果】添加竹炭能提高皇菊产量和品质、土壤的养分含量和酶活性。与T_(0)相比,皇菊产量平均增加22.6%,绿原酸、游离态氨基酸、可溶性糖含量平均增加3.7%、15.0%、2.9%;表层土壤的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和阳离子交换量平均提高5.64%、9.09%、18.64%、98.59%和0.46%;土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性平均提高20.00%、12.58%、27.89%和19.73%;土壤养分含量与土壤酶活性之间呈显著或极显著正相关。各处理中,有机质、碱解氮、有效磷均以T_(2)最高,较T_(0)分别提高8.64%、15.53%和29.83%;阳离子交换量和速效钾均以T_(1)最高,分别提高1.35%和130.35%;过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性以T_(2)最高,分别提升38.57%和22.45%;蔗糖酶和脲酶活性以T_(1)最高,分别提升16.98%和40.82%;产量以T_(1)最高,增加38.94%;绿原酸、游离态氨基酸、可溶性糖含量以T_(2)最高,分别增加6.37%、27.24%和6.69%;总黄酮含量以T_(3)最高,增加1.86%。【结论】施用适量竹炭能提皇菊产量、品质及其种植土壤的养分含量和酶活性。试验条件下,竹炭用量在1.25~2.25 t/hm^(2)时,土壤表层养分含量和土壤酶活性均最好,且皇菊增产效果最好,品质显著提高。

Co@CoO/竹炭纤维的制备及其对废水中盐酸四环素去除性能

将沸石咪唑骨架(ZIF-67)嵌入到具有中空薄壁细胞框架的竹纤维中,通过高温热解获得负载Co和CoO纳米颗粒的竹炭纤维复合材料(Co@CoO/竹炭纤维)。采用XRD、SEM、XPS表征Co@CoO/竹炭纤维微观结构和成分。研究Co@CoO/竹炭纤维催化过氧硫酸盐(PMS)降解典型抗生素(盐酸四环素TCH)的性能,考察了不同PMS添加量、Co@CoO/竹炭纤维催化剂添加量和温度对TCH去除效率的影响,探究了催化降解过程中产生的活性氧种类。结果表明,多孔多面体ZIF-67在竹纤维上生长,热解后仍保持多孔多面体结构;得到的Co@CoO/竹炭纤维活性位点丰富,10 mg Co@CoO/竹炭纤维与20 mg PMS在15 min内对30 mg/L TCH催化降解效率达99.90%;3次循环后,Co@CoO/竹炭纤维/PMS对TCH降解效率仍可达91.25%。Co@CoO/竹炭纤维复合材料的高效催化降解性能为废水处理提供可选择性。

BC/PLCL复合材料的制备与表征

以聚(L-丙交酯-co-ε-己内酯)(PLCL)为原料,竹炭粉(BC)为填料,通过熔融挤出的方式制备了PLCL薄膜以及0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%五个BC添加比例的BC/PLCL复合薄膜材料,比较并探究了不同添加比例对复合材料力学性能、热稳定性、阻隔紫外光能力以及材料的亲疏水性的影响。结果表明,0.5%BC/PLCL的力学性能最好,断裂伸长率和拉伸强度都高于纯PLCL,其他添加比例提升不明显;随着BC添加比例的增加,BC/PLCL膜的热稳定性逐渐增大;BC添加比例超过1%就能使BC/PLCL薄膜的紫外光透过率低于1%,显著提升了复合材料的抗紫外光能力。同时,BC/PLCL膜表面呈疏水性。

竹醋液的驱蚊活性和成分分析及其动物安全性评估

【目的】蚊子传播可怕的疾病,每年造成许多人死亡,不仅增加医疗成本且降低生产力。竹炭生产副产物竹醋液(BV)由于用途有限而造成大量过剩,因此寻找BV的新型用途和扩大消费成为竹子利用产业链急需的科技需求。【方法】该研究采用了几种简单、实用和多学科的方法来确定BV的驱蚊效果,包括前臂皮肤着陆试验(FLT)、小腿皮肤着陆试验(LLT)和蔗糖饲养生物测定法(SBB)。【结果】FLT结果表明,9.0%乙酸水溶液(AAWS)和BV对白纹伊蚊(Aedes albopictus)有较强的保护效果(94.9%),而商业液体杀虫剂和4.5%避蚊胺对白纹伊蚊的保护效果分别为97.8%和90.8%。LLT结果表明,使用液体电热蒸汽器,BV和AAWS对白纹伊蚊具有较好的保护效果(BV和4.5%AAWS及9.0%AAWS的保护水平分别为97.6%和85.2%及97.5%),商业杀虫剂保护水平为99.5%。SBB表明,蚊子被AAWS的气味击退。BV(6.6%AA)、4.5%AAWS、9.0%AAWS及4.5%避蚊胺处理后的落蚊数差异不显著,但BV(6.6%AA)、4.5%AAWS、9.0%AAWS、避蚊胺和蒸馏水处理后落蚊数差异显著。保护期由长到短依次为:避蚊胺(75~90 min)=BV(75~90 min)>甲酸(60~75 min)>乙酸(45~60 min)>丙酸(30~45 min)>丁酸(15~30 min)>水(0 min)。另外对供试BV进行气-质谱联用分析发现挥发性物质69种,其中酸类9.00%、酚类3.37%、酮类2.21%、酯类1.97%、糖类0.81%、胺类0.76%、醇类0.37%、其余有机物0.81%、水80.70%。安全性试验表明:BV小鼠骨髓微核率为阴性。【结论】BV可能部分取代杀虫剂、避蚊胺和精油作为个人防蚊的有效制剂。