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竹炭的微观结构

竹炭同活性炭一样具有发达的空隙结构、具有很大的比表面积和超强的吸附能力。

（一）竹炭的结构

将不同炭化最高温度竹炭的横切面经镀金属膜以后在扫描电镜下进行观察，竹炭同竹材相比，维管束外鞘变得致密，维管束细胞腔中一些挥发物质减少，且竹炭表面变得更光滑，主要是由于竹材发生热分解。随着炭化最高温度升高，维管束有不同程度收缩，尤其是温度1000℃以后更加明显；维管束之间的薄壁组织细胞消失，细胞间隙变小。

温度700℃以下竹炭微观结构相近，800℃以后结构发生了较大的变化。

竹炭主要是由碳、氢、氧等元素组成，构成竹炭的碳是位于化学元素周期表的第Ⅳ族的第2周期，直径1.54埃（A0），它的是最外层具有4个电子，易于产生强劲的共价键结合。由碳构成的单体，如我们熟悉的金刚石(等轴晶系结晶)；石墨(六方晶系结晶)。在金刚石的晶体内，所有碳原子相互之间用强的共价键成等距离排列，每个碳原子位于一个正四面体的中心，周围四个碳原子位于四个顶点上，在空间构成连续的、坚固的骨架结构。

在这类晶体中是分辩不出单个分子的，只能把整个晶体看成为一个巨大的三向分子。金刚石碳原子的所有价电子，都形成共价键而没有自由电子，所以没有导电性。而在石墨晶体中，碳原子排列成层状结构，在一个平面层片上碳原子排列成正六角形，碳原子就分布在各六角环的顶点上，彼此间的距离是1.43A0。石墨是由许多这样的相互平行的层片构成。相邻两层间的距离是3.35A0 。对每个碳原子来说，它的四个电子只有三个与它在同一平面层内的另外三个碳原子形成共价键，在层与层之间，由于距离较远，它们不是以化学键联结，而是以较弱的分子间引力相联结。因此，各层间容易滑移和分离，使石墨具有质软滑腻的特性。由于石墨有一个比较自由的、未成键的电子，故石墨能导电。

（二）竹炭的基本微晶结构

竹炭的结构完全不等同于金刚石和石墨，根据X－射线衍射仪的研究，不同炭化温度情况下，可形成难石墨化（非石墨化）和易石墨化2种。对竹材进行炭化，随着炭化温度的上升，升至1100℃以上，竹炭的内部进一步发生物理变化，产生新的基团物质而改变微晶体的排列，由不规则排列而变成有规则的石墨化结构。由此可知，从炭化低温区域到炭化高温区域炭具有各种形态功能，具有同炭及其它元素之间结合的能力，因而竹炭是一种新型功能型材料，也是调和环境材料，具有很大开发市场前景。

（三）竹炭的空隙结构

竹炭的孔隙是在高温炭化过程中，基本微晶之间的空间清除了各种含碳的化合物和非有机成分的碳，以及从基本微晶的结构中除去部分的碳所产生的孔隙。竹炭中的孔隙有些是毛细孔状，孔隙两端都开口，或有一端封闭，有些是两个平面之间的裂口、尖削的裂缝（V形）等。竹炭孔隙性能常常决定吸附性能的大小，因此在产品销售时竹炭的孔径－孔隙分布及比表面积的性能常常列于产品说明书中，供用户参考。根据不同炭化最高温度的竹炭的孔隙性能进行试验，试验结果表明：竹炭的比孔容积和孔隙率是不相同的。