一嗜一學院課程（二）~ 竹之文化 Part 2

魚魚 · 發表於 2012-9-22 11:12:16

本帖最後由魚魚於 2012-9-22 10:40 編輯

竹炭的認識
什麼是『竹炭』？
炭，應該很多人都接觸過使用過。亦相信大部分人都聽過活性碳，其實活性碳是名稱的統稱，它所採用的材料就分開多樣性，
有很多東西經處理過後，都可變成炭。
其實鑽石亦是炭之一種，稱之為“純碳”。

木炭2.jpg

不過，現在，只跟大家介紹用【竹】為材料的竹炭。

竹炭

竹炭粒

竹炭是以生長4年以上的成熟竹材為原料，採用特殊炭化技術精煉而成，竹炭的組織結構非常緻密、孔隙多、而且富含天然礦物質。經高溫炭化或活化後之竹炭，具有極佳的除臭、調濕、遠紅外線、電磁波屏蔽等功能。

竹炭有無數個肉眼看不到的二～三微米（一微米為一千分之一mm）的孔。
如小指頭般大（一公克）的竹炭孔內壁總面積約300~600平方公尺
【最好的木炭“備長炭－白炭” 孔內壁總面積約120~300平方公尺，較竹炭的數值還要少】，
相當於二十五公尺的游泳池或一個網球場的面積。
這驚人的廣大表面積，就是竹炭調節濕度，淨化水、空氣的力量根源。

竹炭孔另一個特徵就是，它沒有盡頭，首尾雙通，
以不規則大小蜂窩式排列，所有的孔道皆可與外面的空氣接觸，
所以含氧量極高。
就因水和空氣容易通過，所以透過無數的小孔，
可以過濾肉眼看不到的自來水中的氯以及浮游於空氣的黴菌或灰塵。

這無數的孔道中還有無數的微生物棲息著，這些微生物可謂大多都是益菌。
微生物再加上竹炭原有的吸附效果，即產生非常有益於我們的功能。

例如，把竹炭放在室內，不但可以除臭、除濕，還會吸入所謂“環境荷爾蒙”的有害化學物質。
而且，被吸入的化學物質的毒素，會被微生物分解，變成無害物質。
甚至，微生物還可以使土壤變成鹼性，幫助植物生長。

此外，竹炭還具有“吸放作用”吸收水田過多的水份和養汾，周邊的濕度下降，就會放出水分。
此外，竹炭還可以釋放出“遠紅外線”，有助血液循環，
所以把適量的竹炭放入洗澡水中。
它能帶動及促進新陳代謝負離子起阻隔電磁波的作用，
因此也被認為是保護我們健康的力量。

魚魚 · 發表於 2012-9-22 11:12:17

本帖最後由魚魚於 2012-9-22 10:24 編輯

◆竹炭的製程

(一) 竹材條件

如要獲得優良的竹炭品質的話，必須選用4年生以上的成熟竹子為材料，

經過伐採、切斷及乾燥等前處理步驟，將竹材的含水率控制在15-18%左右再進行炭化，

之後才能得到較為均勻的表面品質。

(二) 炭化處理

將竹材堆疊於土窯或機械窯中，在土窯中以缺氧狀態進行「悶燒法」之熱分解炭化，

或在機械爐中以「乾餾法」炭化，此時這兩種製程均會產生「氣體煙霧」及「固體竹炭」，

整個過程稱之為「炭化處理」。

(三) 炭化溫度

當竹材炭化處理之溫度達到450～800℃時，即完成所謂的「一次炭化」。

炭化溫度之高低，可以改變竹炭的微結構組織、硬度、炭化率、電阻係數及其官能基等之物性。

因此如需達到竹炭特殊功能需求，可藉由提高炭化溫度於800～1200℃時所進行的精煉程序稱為「二次高溫碳化」。

(四) 炭化設備

竹炭的炭化設備可分為兩大類，土窯與機械窯，

使用不同的炭化爐與製造條件，則所生產竹炭的物性與機械性則不同，

所以必須依竹炭用途與所需條件而決定。

一般土窯與機械爐之特性比較:

土窯(以竹木材或生質能源為燃料)	機械爐(瓦斯、燃油、電能等外加能源)
1. 升溫速率曲線緩慢且穩定，但溫度控制不易。	1. 炭化溫度均一，較易控制溫度。
2. 炭化時充份進行各種化學反應，竹炭成分較為安定，竹炭的比表面積（ BET值）適當。	2. 表面品質差、設備成本較高。
3. 竹炭官能基可以保存，較適合與人體保健、環境品質改善等用。	3.可達較高炭化溫度，使竹炭的遠紅外線放射率、導電性及遮蔽電磁波等特性較為顯著。

目前農委會林務局已委託工研院，研發出多功能模組化炭化爐，

此為結合傳統式土窯與高溫機械爐的優點，以生優質能源為爐內所需炭化熱源，

除增加能源的再生利用外，並藉由高溫過熱蒸氣來有效控制炭化與活化效果，提高竹炭品質與炭收率。

魚魚 · 發表於 2012-9-22 11:12:18

本帖最後由魚魚於 2012-9-22 11:10 編輯

竹炭的結構圖

竹之結構.jpg

魚魚 · 發表於 2012-9-22 11:12:19

(五) 竹炭成分
竹炭主要是由碳、氫、氧等元素組成，在不同的製程條件下，
經元素分析結果，碳含量約在76~85%之間，另外將竹炭以沸水煮沸後測量水中所含礦物質含量如下表所示：

礦物質元素       含量
鈉 (Na)       0.29 mg/100g
鉀( K)       0.31 mg/100g
鈣 (Ca)       0.04 mg/100g
鎂 (Mg)    0.01 mg/100g
銅 (Cu)       0.005 ppm
錳 (Mn)    0.003 ppm

1.外觀：片炭以平整，無扭翹，無破裂，無氣泡，大小均一為原則，並須裁切平整，表面無焦油層。筒炭應圓直，端部材切平整為原則，表面無焦油層。
2.色澤：片炭、筒炭外觀應呈烏黑，整體炭化完整。
3.氣味：無其他異味，無污染物、霉斑或其他異物附著。

魚魚 · 發表於 2012-9-22 11:12:20

竹炭與木炭的差別

竹炭
竹材，莖中空有節，維管束組織中無形成層，其直徑不會增加，會由節間向上生長。 竹子外側組織較緻密，經高溫碳化及活化處理後，
竹炭的比表面積(BET)值可達1,000 m2/g 以上。
竹炭的含碳率約為75-86 %，應不太適合作為燃料，
但燃燒時，不會釋放出致癌物質及雜質，因此，亦是燒烤的上佳材料。
亦可應用於吸附揮發性有機溶劑(VOCs)或過濾材料等。
是否具備遠紅外線功能均須視其炭化溫度而定。

木炭
木材具有形成層，其直徑會隨木材生長而逐漸增加，
但會受季節的影響，產生木肌較緻密的秋材帶及木肌較粗糙的春材帶。
炭化後，由於木材組織較不均勻，經活化後的木炭比表面積 (BET)值約為100 m 2 /g。
木炭的含碳率可達約87-93 %以上，可作為良好的燃料。但可能含有雜質或化學物，
燃燒後產生濃煙，對人體有害，甚至致癌，極不環保。現時歐美很多國家都禁售，不能進口。