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論文

孟宗竹炭與活性碳之研製

陳弘彬

屏東科技大學森林系

2003

本研究選用竹山地區三至五年生竹齡之孟宗竹（Phyllostachys heterocycla）為原料，探討孟宗竹材於不同之炭化及活化條件，製備具較高表面積性質之孟宗竹炭及活性碳。伐採時，依竹稈之離地高度分成基段（2.5m以下）、中段（2.5∼4.9m）與末段（4.9∼7.3m），再各自裁切成60cm長之圓竹段，並將含水率調整為60％以上、30∼60％、30％以下之三種狀態，於500℃、700℃及900℃不同炭化溫度下進行炭化，探討所得之竹炭炭收率、收縮率、灰分、酸鹼值、平衡含水率、電阻係數及甲基藍吸附值等性質；其次，再以含水率30％以下之中段竹材，於500℃、700℃及900℃炭化製造之竹炭為原料，以不同活化溫度500℃∼1100℃、活化時間30∼180 min及CO2流量100∼300 ml/min之條件進行活化，並分析所得之活性碳甲基藍吸附值、Brunauer-Emmett-Teller（BET）比表面積及各孔隙之表面積、孔體積等性質。 研究結果顯示竹炭之炭收率、平衡含水率及電阻係數，會隨著炭化溫度之提高（500∼900℃）而降低，而其灰分、酸鹼值、直徑及厚度收縮率則隨之增加。竹材含水率愈高時，則竹炭之灰分、甲基藍吸附值、電阻係數、酸鹼值、竹桿之直徑及厚度收縮率亦隨之增加，而炭收率則隨之降低。取材部位愈接近基段時，則竹材炭化後其直徑及厚度收縮率則愈小，然對其餘之各項性質，則無明顯之影響趨勢。 在本研究設定之試驗條件範圍內，孟宗竹較適宜之炭化條件為竹材含水率60％以上，炭化溫度700℃，取材部位則無差異，所製得之竹炭，具有較高之甲基藍吸附值（74.04 mg/g）。而以活化溫度900℃，CO2流量200 ml/min，活化時間120 min所製得之活性碳為最佳，可獲得較高之甲基藍吸附值（1094.10 mg/g）、Langmuir表面積（1078.56 m2/g）、BET比表面積（867.34 m2/g）、大孔表面積（0.28 m2/g），中孔表面積（20.45 m2/g）、微孔表面積（783.02 m2/g）、大孔孔體積（5.15 ×10-3ml/g）、中孔孔體積（38.54 ×10-3ml/g）及微孔孔體積（343.56 ×10-3ml/g）。另外，甲基藍吸附值介於100∼1100 mg/g時與其BET比表面積﹑微孔表面積及微孔孔體積間之關係式（95％顯著水準），可藉由甲基藍吸附值，估算出BET比表面積、微孔表面積與微孔孔體積。

孟宗竹、竹炭、活性碳、BET比表面積、甲基藍吸附值、孔隙性質、炭收率、收縮率、Moso bamboo、bamboo charcoal、activated carbon、BET surface area、Methylene Blue Number、pore property、yield、shrinkage

http://hdl.handle.net/11296/ndltd/68228616626721947638