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1.组织不同：竹，茎中空有节，因为维管束组织中没有形成层，所以竹材不会变
长，据研究结果生长最快者一天可长高120公分。竹子外侧组织较致密，经高温
炭化及活化处理后，竹炭的比表面积〈BET〉值大幅度的增加，约为木炭之三倍，对
2.功能性不同：木炭的含碳率可达约87%-93%，所以可当作良好的燃料；竹炭
的含碳率约为75%-86%，比较不适合当成燃料型炭材，但竹材经活化处理后可得
1、竹炭含有增加负离子的成分，而负离子可带动副交感神经，帮助舒缓情绪、
2、竹炭由于细密多孔，摆置在空气中可吸附异味，并分解污染成分及微生物；
雨季湿度大时，炭因吸附空气中多余水分，含水量增加，到了干季时，又会释出
3、竹炭有着无数个小小的细孔，能将自来水中的盐质、有机物吸附，并在炭的
竹炭的元素组成：竹炭的元素组成是竹炭性质的基础之一。它包括碳、氢、氧等
元素和灰分。灰分是竹炭在高温氧化条件下，完全燃烧后，留下的各种无机物质
的混合物。竹炭的元素组成含量由炭化最高温度而定，随着炭化最高温度的升高，
竹材经高温热解后得到竹炭，其横切面具用光泽，表面十分光滑且没有裂缝和起皱，
结构十分致密，敲打或摔落时较不易破碎且不易折断，且会发出铿锵的清脆金属
声。其产品具有去污、除臭、抗菌、美容与美肤、隔热、释放远红处线、产生负
木炭（charcoal）是木材或木质原料经过不完全燃烧，或者在隔绝空气的条件下
热解，所残留的深褐色或黑色多孔固体燃料。是保持木材原来构造和孔内残留焦
油的不纯的无定形碳。中国商代的青铜器和春秋战国时代铁器的冶炼都用木炭，
利用其吸湿性来观测气候变化等。现在除仍作生活燃料外，还用作金属冶炼、食
品和轻工业的燃料，电炉冶炼的还原剂，金属精制时用作覆盖剂保护金属不被氧
化。在化学工业上常作二硫化碳和活性炭等的原料。此外还在研磨、绘画、化妆、
竹类植物，秀丽挺拔、四季常青。地下茎年年行鞭、出笋、成竹。竹笋，是人类
的保健食品；留笋成竹，竹林子孙满堂，家族兴旺，吸收二氧化碳，放出氧气，
维护着优美的生态环境。竹类植物千姿百态。世界竹类植物有70多属，1200
多种；中国竹类植物有35属，400余种；不同品种，有不同特性、不同用途。
竹材可以“代木”，制作家具、农具、各种人造板、编织工艺品及生活用品。它还
可以“胜木”，用来制造一般木材不能制造的集装箱底板，铁路平车地板、性能优
良、多姿多彩的竹地板等产品。更鲜为人知的是它还可以制成竹炭、成为人类健
二、竹炭的形成中国是世界上炭的发源地，早在一千多年前的唐代，白居易就留
下了“卖炭翁”的悲壮诗篇；古人除了把炭作为烧饭、取暖的燃料之外，也巧妙地
把炭作为防腐、杀菌、保鲜剂加以应用，这在中国的古代历史中能够找到大量的
例证。竹炭是竹材在高温、缺氧（或限制性地通入氧气）的条件下，使竹材受热
分解而得到的固体产物。在制备竹炭的同时，还能够获得一种用途广泛的液体产
物——竹醋液。根据竹材炭化过程中的温度及液体、气体产物的变化规律可以认
为，竹炭的形成先后经历了竹材干燥阶段（炉(窑)内温度≤120℃）、竹材预炭化
阶段（120—260℃）、竹材炭化阶段（260—400℃）、竹炭精炼阶段（≥400℃）。
形成竹炭的最终温度不仅对竹炭的产量、生产所带来的成本、竹炭的得率有影响，而且对
竹炭的性能、用途更具有重要的意义。竹炭可用传统的砖砌窑和现代化的机械炉
来生产。砖砌窑的特点：投资少、简单易操作；但生产周期长(22-30天)、窑温不
易控制、质量不均匀、密封性能差、竹炭得率低(15-17%)一种机械窑的特点：
投资较砖砌窑增加；生产周期较短(7-10天)、温度容易控制、密封性能好、制炭
得率较高(20%左右)。另一种不锈钢机械炉的特点：投资较高；生产周期短(8小
时)、温度易控制、密封性能好、生产得率高（24—26%）竹炭质量稳定、精炼
竹醋液、以及可燃气体循环利用。竹炭遇到空气，能吸收空气中的各种有害气体，
使室内空气得以净化而变得清新；在水里它可以吸收水中有害于人体健康的物质而使普通水成
为优质饮用水；它还能产生负离子和远红外线，帮助人们去病、防病，增强体质，
成为人类的健康的卫士。究其根源，竹炭的这些特殊性能主要源于自身的特殊微
三、竹炭微观结构与其性能关系碳由单一元素构成，结构千变万化、性能无穷无
尽、用途多种多样。主要是由于原子键合方式、分子结构类型以及集合形态的多
样性而产生的。碳按三种典型键合方式形成单质碳时则为金刚石，石墨和卡宾，
它们的性能也有明显的差别。碳的同素异形体中，由于碳原子的结合方式不同，
单质的碳主要有四种同素异性体，即金刚石，石墨、卡宾和富勒烯（包括碳纳米
管）。一个碳原子周围有四个碳原子相连，在三维空间形成骨架状，各向联系力
均匀、牢固、具高强度-金刚石硬的特性一个碳原子周围有三个碳原子，碳与碳
原子组成六边形环状，无限多的六边形组成一层，层与层之间联系力弱。层内三
个碳原子联系很牢固，层之间易滑动-石墨软的特性。85年，美英两位科学家
用激光照射石墨，使其蒸发而成碳灰，质谱分析发现，这种碳内含两种不明物质，
其分子量分别为碳的60和70倍，并具有特殊的结构，经证实，它们属于碳的
第三种同素异性体，命名为富勒烯碳。本身是不导电的绝缘体，当碱金属原子嵌
入分子后，形成系列化合物，成为超导体，具有完美的三维超导性。中，20个
正六边形和12个正五边形构成圆球形结构，共有60个质点，分别由60个碳原
子占有。91年，日本科学家用透射电镜检测石墨电弧设备中产生的球状分子，
意外发现了由管状同轴纳米管组成的碳分子，其结构相当于石墨的平面组织卷成
的管状，是富勒烯碳家族的重要的成员。是被广泛关注的碳纳米管，是化学反应
中的新型催化剂，有很多的奇异功能。是纳米科技的主要研究方向，在材料、电
子、能源领域有重要的前景。竹材的维管束、薄壁细胞、导管形成竹炭的微观孔
隙结构，其形状非常类似并接近于由五元环和六元环所组成的洋葱状富勒烯
（C60）和展开的碳纳米管结构。竹炭的性能与其发达的孔隙结构有着密切的关
系，它的吸附性能、催化性能及电性质等都与炭材料的微观结构有关，因而研究
炭 材料微观孔隙结构具有重要意义。竹炭所具有的类似并接近于洋葱状富勒烯
（C60）和展开的碳纳米管结构的特殊孔隙形状是各种以木材为原料而制成的木
炭所不具备的孔隙结构。因此我们认为竹炭的这种特殊的微观孔隙结构是竹炭具
四. 竹炭的主要特性 1.竹炭的元素组成竹炭的元素组成主要是碳、氢、氧和氮
及硅、镁、钠、钙等金属及非金属元素。碳和氮元素的含量随碳化温度的升高而
升高，氢、氧元素的含量则随温度的增加而减少。炭化温度从200～1000℃时，
氧元素的含量则从38.55%减少至4.85%。竹炭的灰份含量随着炭化温度的升高
而增加（2.26%～4.69%），竹炭中的灰份元素组成较复杂，其中含量较多的有
钾、镁、钠、钙、铁等。竹炭中含有一些人体需要的微量元素如铜、硒、锌、锶
等。利用竹炭中的这些元素，将竹炭加工成片炭，用于烧水和煮饭。将50g 竹炭
放在1000cc 水中煮沸10分钟，测定水中矿物质浓度的结果如下：表1 竹炭在
水中煮沸后水中矿物质浓度的变化（mg/L）竹炭加入水中后，由于大量的钾、
镁、钙等矿物质元素溶解在水中，增加了人体所必须的营养成分，同时可使水的
分子团变小，有利于人体吸收。试验还表明自来水经竹炭处理后，自来水中2.4
- 二氯苯酚去除率可达100%，效果十分明显。由于上述作用，片炭用于烧水或
者煮饭，其效果就显而易见了。 2．竹炭的比表面积和导电性能竹炭内部的各类
孔隙，具有微孔、中孔和大孔，因而竹炭中的这些孔隙的内表面积之和称为比表
面积，使它对多种有害化学气体具有很好的吸附能力。比表面积的大小与炭化温度有
关，炭化温度为700℃左右时其比表面积最大。表2 炭化温度与竹炭的比表面积
关系竹材和木材一样，通常都是不良导体，可称为绝缘体。但形成竹炭以后，导
电性能发生了极大的变化，当炭化温度为700℃左右时的竹炭，其电阻率仅为
5.40＆#215;10-5Ωm，显示出良好的导电性能，可称为导体。通常竹炭的导电性
随炭化温度的升高而增长。木炭虽有类似的趋势，但数值差异很大。表3 竹炭
远红外： 30-300um)，具有不受空气影响而直接到达接受对象的特性。人的皮
肤对远红外线吸收率高，传热率也高。一旦接受远红外线就能迅速达到皮肤内层，
特别是对4-14um波长的红外线的吸收效果最明显。还具有抑菌、防臭、促进
人体表面微血管的血液循环等功能，达到保暖保健、促进新陈代谢之功效。对于
预防和治疗关节炎、失眠等病症有明显作用。竹炭的红外线 竹炭的红外辐射率备注 F1—全波长积分发射率 F2—(8～25um)积分发射
发射率 (2)竹炭的负离子负离子是空气中一种带负电荷的气体离子。空气中的负
离子主要是负氧离子，被吸入人体后，能调节神经中枢的兴奋状态，改善肺的换
气功能，促进新陈代谢。它还对高血压、气喘、流感、失眠、关节炎等许多疾病
有一定的治疗作用。将10g 竹炭样品放置在1m3 的密封仓中12 小时，用静态
法负离子测试仪连续测试，空气负离子浓度增加量为170 个/cm3。这充分证明了
竹炭具有产生负离子的功能。 4.竹炭吸收空气中的有害气体的能力将甲醛、苯、
甲苯、氨、三氯甲烷等五种典型的有害有毒气体，用一定质量的不同炭化温度的
竹炭(300-1000℃)对他们进行吸附，研究竹炭对上述有害气体的吸附能力。 (1)
竹炭对甲醛的吸附性能室内空气中甲醛含量为0.1mg/m3 时人就感觉有异味和不
适感；0.5mg/m3 可刺激眼睛引起流泪；0.6mg/m3 时引起咽喉不适或疼痛；随
着浓度升高还可引起恶心、呕吐、咳嗽、胸闷、气喘；当大于65mg/m3 时甚至
可以引起肺炎、肺水肿等损伤，甚至导致死亡。国际癌症研究所已建议将其作为
可 疑致癌物。竹炭对甲醛吸附能力，最高的可达19.39%，（炭化温度为900℃时
的竹炭），其它条件的竹炭对甲醛的吸附率大于16%。炭化温度和比表面积对竹
炭吸附甲醛率的影响不是很大。另外，竹炭对甲醛的吸附持续时间长达 24 天。
(2)竹炭对苯、甲苯的吸附性能苯、甲苯是重要的芳香族烃有机化工原料之一，
广泛运用于合成树脂、合成纤维、塑料、橡胶、洗涤剂、染料、农药、医药等方
面 作为原料和溶剂。在建筑装饰的涂料、填料及墙纸等装饰材料中都含有苯和甲
苯。人在短时间吸入苯、甲苯时，可出现中枢神经系统麻醉。长期吸入，能导致
再生障碍性贫血，并可引起白血病。苯化合物已被世界卫生组织确定为强烈致癌
物 质。竹炭对苯的吸附较快地达到了平衡，当炭化温度为500℃、600℃、700℃，
吸附时间1天时，其吸附率就达到了较高值，分别为10.08%、9.65%、8.69%，
说明中温炭对苯的吸附速度较快，这也证明了对苯的吸附性能主要是其比表面积
在起作用。竹炭对甲苯的吸附与竹炭对苯的吸附类似，也是当炭化温度为500℃、
600℃、700℃时，吸附时间为1 天时，其吸附率就达到了较高值，分别为8.42%、
8.14%、5.65%，说明中温竹炭对甲苯的吸附也较快，这也说明了对甲苯的吸附
性能主要是其比表面积在起作用。 (3)竹炭对氨的吸附性能氨是一种无色而具有
强 烈刺激性臭味的气体，人可感觉最低浓度为5.3ppm。氨是一种碱性物质，它
对接触的皮肤组织有腐蚀和刺激作用。炭化温度较低时（300℃、400℃）竹炭
对氨气有很好的吸附能力，其吸收率达到30.65%和22.73%，而且其吸附持续
时间较长，达到了24天。这主要是因为低温竹炭其pH 值较低，呈酸性，而氨
气是呈碱性的，所以竹炭对氨气的吸附大多数表现在化学吸附，而不仅仅只发生物
理吸附。 (4)竹炭对三氯甲烷的吸附性能三氯甲烷代表卤代烷烃类有机化合物，
是常见的工业污染物。研究竹炭对三氯甲烷的吸附性能具有重要的意义当炭化温
度 较低时（如300℃），竹炭对三氯甲烷的吸附性能很好，达到40.68%，而且
其吸附维持的时间较长，达到了24天。竹炭对三氯甲烷的吸附率随炭化温度的升
高而降低。而黄彪研究的杉木炭化物对三氯甲烷的吸附率最大值出现在600℃，
吸附率为8.5%，从这一点可以看出竹炭与木炭对三氯甲烷的吸附率有很大的差
别。国家环保产品质量监督检验中心将1.25kg 竹炭，放在1M3的气候箱中，经
24、48 小时测定，4 种有害气体的浓度的降低率和有害菌的杀菌率。表5 有害
气体浓度的降低率和有害菌的杀菌率 5. 竹炭吸收水体中有害物质的能力人类
的生活和生产活动产生的大量污水排入江河，使水体受到污染，竹炭可以净 化和
明显地改善水体中的重要水质指标，目前的初步研究效果如下： (1)色度和浊度
效果明显：有色废水排入水体，使天然水体着色，减弱水体的透光性，称为色度；
泥沙、粘土、有机物、无机物、浮游生物和微生物等悬浮物质形成水体混浊，称
为浊度。将0.2 克竹炭加入80 毫升污水中，经竹炭吸附处理后，污水的色度去
除率可达80%；将0.2 克竹炭加入80 毫升污水中，经竹炭吸附处理后，浊度去
除率可达73%。对污水中化学耗氧量（COD）的去除效果明显：水体中有机物
含量过高可降低水中溶解氧的含量。当水中溶解氧耗尽时，水质则腐败变臭，导
致水生生物缺氧以致死亡。因此在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗的
氧 化剂的量作为水的一项重要指标，称为化学耗氧量（COD）。将适量的竹炭
加入污水中，经竹炭吸咐处理后，COD 值去除率可达 54%。对污水中总氮的去
除效果显著：生活垃圾污水和工业污水排入水体，使水中的有机氮和无机氮化合物含
量增加，生物和微生物大量繁殖，消耗水中溶解氧，使水体质量恶化造成浮游生
物繁殖旺盛，出现富营养化状态。研究结果表明：将0.2 克竹炭加入80 毫升污
水中，经竹炭吸附处理后，污水中总氮去除率可达71%. 对污水中总余氯的去除
率接近100%：水体中过量氯离子是引起人体组织癌变的重要机因，而自来水厂
需使用漂白粉对水体进行净化，因此余氯含量是水质的重要指标。竹炭对水体中
2,4—二氯苯酚的吸附量较大，原水加炭处理后的水样中未检测出有2,4—二氯苯
酚,竹炭对水中余氯的去除效果达到100%，可以说竹炭对氯的去除率有奇效。对
污水中有机磷农药的去除有一定效果，如竹炭对水体中乐果的去除效果达70%；
对水体中甲基对硫磷达60%。 6. 竹炭的调湿功能当环境湿度很大时，竹炭利用
其 吸湿作用，吸附室内空气中的水分；当环境湿度变小时，竹炭利用其解吸作用，
放出水分，以达到调节室内空气湿度的作用。在相对湿度为95%时的吸湿率可
以达到14%，即在室内放置100 公斤竹炭，能吸收空气中14 公斤的水蒸汽。
五、纳米改性竹炭活性炭和竹炭等都具有发达的孔隙结构，可以吸附有害物质，
但它们的吸附都存在饱和现象。即吸附到了某些特定的程度，就不具有吸附作用，而且
存在对环境二次污染的可能性。竹炭由于只经过炭化阶段，而不像活性 炭那样一
定 要经过活化阶段，因此竹炭的孔隙要比活性炭大（活性炭微孔占主导作用）。
活性炭微孔的直径≤20Å（2nm），竹炭的孔隙以大孔为主，其直径以200nm左
右为主。纳米Ti02 光催化剂可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能将有
毒、有害于人体健康的物质（如：甲醛、苯、甲苯、氨等）分解为无毒、无害的二氧化碳和水；
同时纳米光催化剂超强的氧化能力可破坏细胞的细胞膜，使细菌质流失而死亡，
凝固病毒的蛋白质，抑制病毒的活性，并捕捉、杀除空气中的浮游细菌，具有极
强的防污、杀菌和除臭功能。为客服竹炭的吸附性能存在饱和现象的缺陷，把
纳米材料负载到竹炭上，使竹炭性质 发生根本的变化，得到纳米改性竹炭光催化
吸附、杀菌剂,使竹炭的吸附作用和纳米材料的优异性能得到了完美的结合。纳
米改性竹炭能将有毒、有害于人体健康的物质分解为无毒、无害的二氧化碳和水，同时该产品
具有抑菌、杀菌能力，这样就解决了竹炭吸附饱和性的问题。 1. 纳米改性竹炭
的微观结构从扫描电镜图中可以清晰的看到纳米材料负载在竹炭的孔隙边沿和
孔 隙的表面，这样既保持了竹炭原有的特殊孔隙结构，又没有把孔 隙堵塞，保证
了竹炭的吸附性能和纳米材料的优良性能。 2. 纳米改性竹炭的抑菌功能抑菌作
用 的判断方法：在细菌培养皿上，放置3mm圆形抑菌试验样品，经48 小时培养，
观察、测量。当：抑菌环直径大于7mm者，判为有抑菌作用。抑菌环直径小于
等于7mm者，判为无抑菌作用。三次重复试验均有抑菌作用者，判为合格。阴
性对照组应无抑菌环产生，否则试验无效。经抑菌、抗菌试验，结论如下： (1)
两种纳米改性竹炭（颗粒、粉末）对大肠杆菌具有非常好的抑菌能力，防治效力
E=100%。而纳米TiO2、磷酸法活性炭和商业竹炭没有抑菌能力，它们的防治效
力E=0 (2)竹炭香波和竹醋液香波对大肠杆菌有很好的抑菌能力，它们的防治效
力E=100%。 (3)对金黄色葡萄球菌的抑菌率试验为99.84%，该样品对金黄色
葡萄球菌有抑菌作用。 (4)对白色念珠菌的抑菌率平均为99.61%，该样品对白色
念珠菌有抑菌作用。 3.纳米改性竹炭对甲醛、苯、甲苯的吸附与降解纳米改性
竹 炭的净化过程包括吸附与降解两个部分。吸附过程与竹炭吸附性质有关，吸附
为纳米二氧化钛的光催化提供了高浓度环境，从而大大加快了纳米材料光催化降
解有毒、有害于人体健康的物质的速率。而它的降解 是在光的作用下，竹炭表面吸附的有害气
体通过纳米二氧化钛光催化剂的表面发生光催化降解反应。 (1)对甲醛的吸附与
降解表6 . 纳米改性竹炭吸附、降解甲醛的能力注：二氧化碳的增加量被认为全
部由污染物降解生成在各种光照条件下，纳米改性竹炭对甲醛的净化效果明显，
在紫外灯的作用下，甲醛的净化率在12h后达到97.0％，而且二氧化碳的增加
量 最多（达到150mg/m3），说明其对甲醛的分解贡献最大。在日光灯和白炽灯
的作用下，甲醛的净化率在12h后分别达到92.4％和88.8％,其二氧化碳的增加
量分别达到116mg/m3 和 105mg/m3。在自然光的作用下，纳米改性竹炭对甲
醛的净化率也达到78.0％。从甲醛的降解氧化过程能够准确的看出，甲醛在＆#183;OH
自由基的攻击下，能转换成无毒、无害的二氧化碳和水。因此也可以 期待，吸
附在竹炭中的甲醛，可完全全部降解氧化。 (2)对苯的吸咐与降解表7 纳米改
性竹炭吸附、降解苯的能力在各种光照条件下，纳米改性竹炭对苯的净化效果较
明 显，但比纳米改性竹炭对甲醛的净化效果要低一些，还在于苯的化学稳定
性比甲醛要高和苯降解的步骤复杂。同样，在紫外灯的作用下，苯的净化率在
12h 后达到93.5％，而且二氧化碳的增加量最多（达到110mg/m3），说明其对
苯 的分解贡献最大。在日光灯和白炽灯的作用下，苯的净化率在12h 后分别达
光的作用下，纳米改性竹炭对苯的净化率也达到73.5％，二氧化碳的增加量达
到 54mg/m3。光催化苯的降解反应过程与甲醛相似。 (3)对甲苯的吸附与降解表8
纳米改性竹炭吸附、降解甲苯的能力在各种光照条件下，纳米改性竹炭对甲苯的
净化效果较明显，而且比纳米 改性竹炭对苯的净化效果要高一些，还在于苯
的化学稳定性比甲苯要高。同样，在紫外灯的作用下，甲苯的净化率在12h后达
到94.5％，而且二氧化碳的增加量最多（达到122mg/m3），说明其对甲苯的
分解贡献也最大。在日光灯和白炽灯的作用下，苯的净化率在12h 后分别达到
的 作用下，纳米改性竹炭对甲苯的净化率也达到76.8％，二氧化碳的增加量达
到 60mg/m3。二氧化碳的增加量比苯多，主要是甲苯多了一个甲基，它的最终
六. 污水处理方法实例 利用特殊微生物菌群，寄居在竹炭的内部空隙中并使之
繁 衍，形成形态各异的生物膜，使水中的污染物吸咐与沉积在其周围，作为食物
吞 噬，并将其分解成水和二氧化碳，是我们提出的一个利用竹炭进行污水处理的
创 新方法。 这种方法，能解决竹炭吸咐饱和过快的矛盾，只要定期向竹炭投
放菌群，就可以使竹炭多次循环使用，通常一至两年时间更换一次竹炭，更换后
的竹炭可用作锅炉燃料焚烧。 2005 年4 月，使用10 吨经过生物改性的竹炭和必
要的工程设施，处理南京林业大学学生生活区一万多学生的生活污水、食堂用餐
