木材热解复习题

填空题

1.木材干馏按加热方式可分为：外热式和内热式两类。

2.粗木醋液澄清时，上层为澄清木醋液，下层为沉淀木焦油。

3.硬阔叶材由于比针叶材含有更多的乙酰基和甲氧基，因此常被用作生产醋酸和甲醇的主

要原料。

4.按加热终温的不同, 木材干馏可分为三种：900～1100℃为高温干馏，即焦化；700～900℃

为中温干馏；500～600℃为低温干馏。

5.木炭按烧炭工艺的不同，又有白炭和黑炭的区别。

6.木炭按原料来分：果核炭、果壳炭、木屑炭、煤质炭、原木木炭、石油焦焦炭、骨炭、

竹炭

7.木炭按加工温度来分：低温炭、中温炭、高温炭

8.木炭按来源来分：天然炭、人工炭

9.木炭按加工方式来分：土窑炭、机制炭、塑炭

第1章

1.木材热解时可以得到固体、液体和气体三类初产物.

2.根据木材热分解过程的温度变化和生成产物的情况等特征，可以把木材干馏过程大体上

划分为下列干燥阶段、预炭化阶段、炭化阶段、煅烧阶段四个阶段。

3.木材干馏过程大体上划分为四个阶段，其中有干燥阶段、预炭化阶段、煅烧

阶段三个阶段是吸热阶段，另外有炭化阶段是放热阶段。

4.阔叶材干馏时得到的粗木醋液澄清时分为两层，上层为澄清木醋液，下层为沉淀木

焦油。而醋酸是在澄清木醋液中，酚类物质是在沉淀木焦油中。

5.半纤维素是木材主要组分中最不稳定的部分，在225—325℃分解。

6.在木材热解过程中，三个主要组分最激烈热解的温度范围是：半纤维素为180~300℃，

纤维素为240~400℃，木素为280~550℃。

7.木材炭化时得到的焦油量随木材的种类、热解的最终温度和升温速度，以及加热木材的

方法而不同。松木比阔叶材的焦油产量高；在550℃以下，焦油的产量随着热解最终温度的升高而增大，降低设备的总压力能增加焦油的产量。

第2章

1.随着炭化温度的升高，木屑炭的得率降低，而固定碳含量却增加。

2.炭化的速度影响到炭化装置的生产率大小。加快炭化速度，缩短炭化时间可以提高炭化

装置的利用率。快速炭化时焦油的产量有显著的增加，而木炭的产量则大大降低。

3.总压力对木炭和焦油产量的影响较大。压力升高时，木炭的产量增加，而焦油的产

量降低。

4.减压干馏可以增加焦油和醋酸的产量，但降低了甲醇和木炭的产量。

5.用过热水蒸汽作介质，对木材进行工业规模的热解时，其总酸得率比一般热解增加

13~30％。

第3章

1.木材干燥按照干燥方式不同分为自然干燥和人工干燥两种。

2.木材中水分的存在状态分别为自由水和结合水。在纤

维饱和点以下，木材中水分的存在状态主要是结合水。

3.根据干燥速度变化的这种性质，整个干燥过程可以划分为三个时期：自由水的表面蒸

发时期、过渡时期、吸着水(结合水)蒸发时期。

4.当木材在窑内炭化完毕时，趁热从窑内扒出，然后用湿沙土熄火的方式称为窑外熄火

法。在熄火过程中，木炭与空气接触而进行煅烧，炭的外部被氧化，生成的白色灰附在木炭上，称为白炭。

5.木炭在高温下煅烧时放出CO、CO2、H2、CH4和其他碳氢化合物等气态产物称为挥发

分。

6.当烧制木炭的最终温度相同时，木炭的强度随烧制木炭时间的增加而增加。

7.木炭的发热量和炭化温度有关，炭化温度高，则所得木炭的碳素含量高，发热量也较大。

8.烧制湿度愈高，灰分含量愈大；由阔叶材(特别是山杨)烧制的木炭其灰分含量比针叶材

高；树皮含灰量比木材为高。

9.

第4章

1.活性炭按制造方法可分为：气体活化法炭(或物理活化法炭)、化学活化法炭(或化学药品

活化法炭)、化学药品和气体并用活化法炭，

2.碳的同素异形体有：金刚石、石墨、纳米碳管、纳米碳管、卡宾碳

3.活性炭孔隙的大小杜比宁分类：大孔（半径＞100nm）、过渡孔（半径2~100nm ）、微

孔（半径＜2nm）

4.大孔：多层吸附理论、过渡孔：毛细管凝聚理论、微孔：容积充填理论

5.活性炭的吸附有物理吸附和化学吸附。

6.高温下的气相吸附、液相吸附即是化学吸附。

7.低温下的气相吸附、液相吸附即是物理吸附。

8.吸附－放热过程、脱附－吸热过程

9.吸附热分为积分吸附热和微分吸附热。

10.吸附曲线可分为三类：吸附等温线、吸附等压线、吸附等量线。

第5章

1.制造不定型颗粒活性炭的炉型：斯列普炉（常用）、回转炉、流态化炉、或焖烧炉等；

2.活化气体与碳反应速度：氧气＞水蒸汽＞二氧化碳

3.再生方法：物理的、化学的或生物化学的方法。

4.活性炭再生方法主要有两类：脱附、分解

名词解释

绪论

1.木材热解：在隔绝空气或通入少量空气的条件下，使木材或其他植物原料受热分解制取

各种热解产品的方法。

2.烧炭：薪炭材在炭窖或烧炭炉中，通入少量空气进行热分解制取木炭的方法。

3.木材干馏：原料木材在干馏釜中，在隔绝空气的条件下热解，制取木炭、醋酸、甲醇、

木焦油、木馏油等等产品的方法

4.木材气化：以森林采伐和木材加工剩余物(或木炭)为原料，在煤气发生炉内热加工，使

转变成煤气的方法。

5.木材液化：在高温及催化剂等条件的共同作用下，使木材转化成液体燃料的热化学过程。

6.活性炭制造：用植物原料(如木屑、木炭、果壳、果核、竹材等)、煤和其他含碳工业废

料作原料，在炭化、活化炉中进行热加工制取活性炭的方法。

7.黑炭：当薪材于窖内炭化后，并不即刻出炉，而是将炭在窖内隔绝空气冷却，如此所得

的炭称为；

8.白炭：将炽热的木炭自窖内取出与空气接触，利用热解生成的挥发物燃烧时产生的高温

进行精炼后，再行覆盖冷却，此时的炭不仅硬度较高，而且表面附有残留的白色灰分，故称之为。

9.炭化：指有机物质受热分解而留下残渣或炭的过程。例如蔗糖受热分解而成黑色物质。

10.

第1章

11.自由水：存在于木材的细胞腔中，与液态水的性质接近。

12.结合水：存在于细胞壁中，与细胞壁无定形区（由纤维素非结晶区、半纤维素和木素组

成）中的羟基形成氢键结合。

13.化学水：存在于木材化学成分中，它与组成木材的化学成分呈牢固的化学结合，一般温

度下的热处理是难以将它除去的。

14.纤维饱和点：假设把生材放在相对湿度为100%的环境中，细胞腔中的自由水慢慢蒸发，

当细胞腔中没有自由水，而细胞壁中结合水的量处于饱和状态，这时含水率称为纤维饱和点。

15.平衡含水率：在一定大气条件下，木材的吸湿速度和解吸速度达到动态平衡时的含水率

16.气干状态：当把生材放在大气环境中自然干燥，最终达到的水分平衡态。

17.绝对含水率：水分重量占木材绝干重量的百分率,一般木材工业中采用。

18.相对含水率：是水分重量占含水试材的重量的百分率，在造纸和纸浆工业中比较常用。

19.导热系数（λ）：以在物体两个平行的相对面之间的距离为单位，温度差恒定为1℃时，

单位时间内通过单位面积的热量。

20.

第4章

1.活性炭：具有发达的孔隙结构、有很大的比表面积和吸附能力的炭。

2.活性炭的孔隙：在活化过程中，基本微晶之间的空间清除了各种含碳化合物和非有机成

分的碳，以及从基本微晶的结构中除去部分的碳所产生的空隙。

3.堆积密度(ρB)：指在规定条件下，单位体积的活性炭，包括它的孔隙体积和颗粒间的空

隙在内的重量

4.颗粒密度(ρP)：指在规定条件下，单位体积的活性炭，包括它的孔隙体积，但不包括颗

粒间的空隙的重量

5.真密度(ρt)：指在规定条件下，单位体积的活性炭，不包括孔隙体积和颗粒间的空隙的

重量

6.孔隙率：活性炭颗粒内部孔隙的体积对它本身体积的百分率称为孔隙率(θ)

7.比孔容积：1克活性炭颗粒内部孔隙的体积称为比孔容积，简称比孔容

8.比表面积：1g活性炭所具有的颗粒外表面积和颗粒内部孔隙的内表面积之总和

9.吸附：当两相接触时，两相的界面上出现一个组成不同于两相中任何一相的区域之现象。

10.正吸附：界面上物质的浓度增加的现象。

11.负吸附：界面上物质的浓度降低的现象。

12.吸附剂：吸附时，能将其他物质聚集到自己表面上的物质。

13.吸附质：聚集在吸附剂表面上的物质

14.脱附（解吸）：吸附在吸附剂表面上的物质脱离吸附剂表面的过程。

15.吸收：当吸附质的分子不是停留在固体吸附剂的表面（包括颗粒的外表面和颗粒内孔隙

的内表面），而是渗入到吸附剂的内部，有时甚至进入固体的晶格的原子之间的过程。

16.吸着：当氢气与粉未状钯接触时，吸附和吸收两种作用同时发生。

17.吸附量：单位质量的活性炭所吸附的气体成分或者溶质的量。

18.吸附热：吸附时放出的热量。

19.积分吸附热：吸附剂吸附吸附质的数量从零开始到某一定值为止所放出的热量总和。

20.微分吸附热：吸附剂吸附微量吸附质的瞬间所放出的热量。

21.覆盖度：指吸附剂上已被吸附分子覆盖的面积与总面积之比

22.吸附曲线：用来描述平衡吸附量与温度、压力或浓度之间关系的曲线。

23.吸附等温线：在一定温度下，平衡吸附量与吸附质的压力（或浓度）之间关系的曲线。

24.吸附等压线：在一定的压力下，平衡吸附量与温度之间的关系曲线。

25.吸附等量线：保持吸附量不变，压力与温度之间的关系曲线。

26.

第5章

1.活化：活性炭制造中，发达孔隙结构的形成过程

2.活化剂：活性炭制造中，制孔的试剂。

3.气体活化法（物理活化法）：原料炭用一些氧化性气体如水蒸汽、二氧化碳、烟道气、

空气等作为活化剂，在高温下进行活化制造活性炭的方法

4.化学药品活化法：以氯化锌、磷酸或其它的化学药品作为活化剂，通过混合、浸渍、捏

和等方法使化学药品与原料均匀混合，然后炭化、活化和精制等过程的活性炭制造方法5.混合活化法：在生产活性炭的不同阶段分别使用或在同一活化阶段同时使用气体活化法

和化学药品活化法的活性炭制造方法

6.锌屑比:是氯化锌法生产活性炭配料时所使用的无水氯化锌与绝干原料的重量之比

7.烧失率：活化作用正常进行时，活化期间炭重量减少的百分率。

8.

9.活性炭纤维－纤维状活性炭，是把纤维状原料经过炭化、活化处理得到的一种纤维状活

性炭产品。

10.活性炭雕－是以高性能活性炭为原料，经过压模成形、喷砂雕塑、手工上色等多道工序

制成的高档工艺品。

11.活性炭的再生：是恢复使用后的活性炭的吸附能力，使它达到能再次使用状态的操作。

问答题

绪论

1.蒸馏、分馏和干馏的区别

蒸馏是将液态物质加热到沸腾(汽化)，并使其冷凝(液化)的连续操作过程．蒸馏的目的是从溶液中分离出某种(或几种)纯液态物质．它要求溶液中的其他成分的沸点与馏出物相差很大的物质．如用天然水制取蒸馏水，从烧酒中提取酒精等。

分离沸点比较接近的液态混合物——分馏

干馏属化学变化，蒸馏和分馏属物理变化

1.纤维素、半纤维素、木质素及木材热解过程的主要特征。

2.木材热解过程四个阶段的温度范围，各阶段的主要特征。

干燥阶段：室温~150℃吸热、蒸发水分、化学组成无变化

预炭化阶段：150~275℃吸热、不稳定组分开始分解、化学组成开始变化

炭化阶段：275~450℃放热、个组分激烈分解、后期木炭形成

煅烧阶段：450℃以上吸热、提高木炭的质量、木炭中C↑、H↓、O↓

3.木材热解的主要产物及得率范围。

4. 炭化的最终温度，炭化速度及木材含水率等对木材热解的影响。

5. 木材热解、木材干馏、木材炭化、木材液化的含义及相互间的区别。

6. 木材干燥有哪两种方法，干燥过程三个时期的名称及主要特征。常用木材干燥设备的种

类。

方法：自然干燥和人工干燥

干燥过程：预热阶段：高温高湿，暂不让木材中的水分蒸发，快速提高木材内部温度 等速干燥阶段：自由水蒸发阶段

减速干燥阶段：自由水蒸发完后，吸着水开始蒸发 干燥设备：隧道式干燥设备 回转式干燥设备 气流式干燥设备

7. 何谓木材气化？气化所用氧化剂的种类。

木材气化是指木材或木质原料在高温下受适量气化剂的作用转变为可燃性气体的热解过程。 氧化剂：氧气或含氧气体

8. 搞清石墨结晶、石墨状微晶，基本微晶，单一网平面，非组织碳，石墨型结构，非石墨

型结构，乱层结构的含义。

9. 活性炭的孔隙是如何形成?孔隙有哪些形状？

形成：是在活化过程中，基本微晶之间的空间清除了各种含碳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空隙 形状：毛细孔状，孔隙两端都开口，或有一端封闭 V 形，两个平面之间的裂口、尖削的裂缝 墨水瓶状，孔隙具有缩小的进口

10. 活性炭的孔径分布，比表面积及测定方法。

11. 活性炭的堆积密度、颗粒密度、真密度的含义及测定方法

堆积密度(ρB)是指在规定条件下，单位体积的活性，包括它的孔隙体积和颗粒间的空隙在内的重量。在100mL 的量筒中压实称重来测定

颗粒密度(ρP)是指在规定条件下，单位体积的活性炭，包括它的孔隙体积，但不包括颗粒间的空隙的重量。用汞置换法测量

真密度(ρt)是指在规定条件下，单位体积的活性炭，不包括孔隙体积和颗粒间的空隙的重量。用氦气置换法测定

12. 活性炭的比孔容积、孔隙率及与密度之间的关系。

比孔容积(Vg)：颗粒密度的倒数与真密度的倒数的差值

孔隙率(θ) ：活性炭颗粒内部孔隙的体积对它本身体积的百分率

真

孔隙堆V V V ++==m

V m B ρ真孔颗V

V V +=

=m

m p ρ真V

m t =

ρt

p g

V ρρ11-=)

1(V V V g g t

p

p ρρρθ-===颗

13.吸附等温线、吸附等温线方程，滞后现象及原因。

吸附等温线：在一定温度下，平衡吸附量与吸附质的压力（或浓度）之间关系的曲线

吸湿滞后：在一定大气下，吸湿的平衡含水率总比解吸时的低

原因：1、木材在干燥过程中微毛细管系统的空隙部分被空气占据减少了对水分的吸收

2、干燥后，用以吸收水分的-OH与氢键直接相连，大部分-OH饱和减少水分吸收

3、木材的塑性

14.在气体活化过程中，活性炭的孔隙结构是怎样发达起来的。

⑴使活化剂进行活化，可以使残留在炭孔隙中的焦油和其它含碳化合物氧化分解，清除

表面的杂质，使原来被堵塞的孔隙重新开放。

⑵水蒸汽等活化剂也能侵蚀炭的表面，形成新的孔隙。

⑶原来孔隙之间的薄壁有可能被烧毁，使孔隙扩大。

15.活性炭的主要用途有那些方面。

1、活性炭在气相吸附中的应用

（1）精制气体

（2）气相回收及捕集

（3）分离气体

2、活性炭在液相吸附中的应用

（1）液相脱色精制

（2）液相捕集或回收

（3）液相分离

3、活性炭在催化及其它方面的应用

活性炭作催化剂及其载体

4、活性炭在医疗上的应用

⑴血液透析

⑵用于向人体局部组织进行注射

⑶作口服药使用

5、活性炭用做电极材料

6、活性炭的其他用途

⑴一次取暖用手炉

⑵在农业上的应用

16.活性炭再生的原理和方法。

17.根据你以往所学过的知识，对木材热解工艺过程和所用设备、有些什么改进意见。

18.简述活性炭孔隙的大小、分类。各种类孔隙的作用。

活性炭孔隙的大小杜比宁分类：大孔（半径＞100nm）、过渡孔（半径2~100nm ）、微孔（半径＜2nm）。

活性炭孔隙的作用

大孔：

1）多分子层吸附，比表面积不大，吸附有限；

2）作为吸附质进入过渡孔和微孔的通道；

3）作催化剂载体时，可作催化剂的附着部位。

过渡孔：

1)气相吸附：气体分压较高，毛细凝聚作用吸附并凝聚成液体状态；

2)液相吸附：能吸附焦糖等大分子；

3)作为吸附质进入微孔的通道。

微孔：

气相吸附：吸附质分压较低时，微孔是主要场所；容积充填进行吸附

19.影响氯化锌活化法的主要因素。

（1）锌屑比:是氯化锌法生产活性炭配料时所使用的无水氯化锌与绝干原料的重量之比。

它是影响氯化锌活化法活性炭孔隙结构和吸附性能的最重要因素。

据认为：活化料中氯化锌所占体积，近似地等于产品活性炭的孔隙容积。

氯化锌溶液的pH值：

＜2时，亚甲基蓝脱色力大（中小孔发达）；

＞2时，焦糖脱色力大的（中孔发达）。

（2）原料的种类和性质

原料的种类和性质在一定程度上影响浸渍工艺条件和产品活性炭的孔隙结构。

（3）活化温度和时间

活化温度：生产吸附能力好的活性炭产品，活化温度500℃左右最适宜；若提高活性炭的耐磨强度，则应适当提高活化温度。见表3－5－19。

活化时间：随活化设备不同而异。氯化锌法生产活性炭时，用间歇式平板炉进行炭活化需要2.5～4h，用连续式回转炉则仅需要30～45min.

31.氯化锌法生产粉未状活性炭的主要步骤；回收和漂洗操作的目的，在这两个工序中加入盐酸的作用各是什么。（10分）

回收的目的：是回收氯化锌，降低生产成本，减少对环境的污染。

漂洗的目的：除去来自原料和加工过程中的各种杂质。使活性炭的氯化物、总铁化物、灰分等含量和pH值都达到规定的指标。

回收工序中加入盐酸的作用：溶解氯化锌和氧化锌，使氧化锌和氢氧化锌转化成氯化锌，达到回收氯化锌的目的。

?Zn(OH)2+2HCl→ZnCl2+2H2O

?ZnO+2HCl→ZnCl2+H2O

漂洗工序中加入盐酸的作用：除去铁类化合物，除去氯根，降低灰分等，调pH值。

第4章

1、物理吸附与化学吸附之比较

3.活性炭吸附的主要特点

⑴非极性与疏水性

⑵微孔发达、比表面积大、吸附能力强

⑶具有催化性质

⑷性质稳定、可以再生

4.影响活性炭吸附的主要因素

⑴气相吸附：①温度

②吸附质的沸点和临界温度

③吸附质的压力

④吸附质分子大小

⑤多种气体吸附质共存

⑵液相吸附：①吸附质的溶解度

②溶剂的种类与性质

③吸附质的种类与性质

④多种吸附质共存的混合溶液

⑤吸附质的电离作用和溶液的pH值

⑥温度

第5章

1.气体活化的基本原理

⑴使活化剂进行活化，可以使残留在炭孔隙中的焦油和其它含碳化合物氧化分解，清除表面的杂质，使原来被堵塞的孔隙重新开放。

⑵水蒸汽等活化剂也能侵蚀炭的表面，形成新的孔隙。

⑶原来孔隙之间的薄壁有可能被烧毁，使孔隙扩大

2.影响气体活化的主要因素

（1）活化剂的种类

（2）活化剂的用量

（3）活化温度

（4）活化时间

（5）原料炭的种类和性质：A原料炭的种类；B原料的炭化温度；C原料炭的颗粒度；D原料炭的灰分及无机添加剂的影响。

3.活化料的后处理的目的和工序

目的：使活化料的颗粒度大小、杂质含量及Ph值等性能指标满足更多用途

工序：1、除砂

2、破碎、筛选

3、酸、水洗：酸洗、水洗、调节Ph值、脱水

4、干燥

5、筛分及包装

4.氯化锌活化法生产活性炭的基本原理

1、润胀作用：氯化锌的电离作用使原料中的纤维素和半纤维素发生润胀，直至转变成胶体状态。

2、催化水解作用：催化半纤维素和部分纤维素的水解。

3、催化脱水和催化炭化：氯化锌对含碳原料中的氢和氧具有很强的催化脱水作用，减少了它们在热解过程中与碳元素生成许多不同的有机化合物如焦油等的几率，使原料中的碳更多地保留在固体产物炭之中；改变炭化反应历程，显著降低炭化温度。

4、骨架造孔作用：为新生的碳提供可以依附的骨架。

5.气体活化法和化学药品活化法的比较

（1）活化的工艺过程不同：所加入化学试剂的处理；

（2）原料的要求不同：元素组成和组织结构；

（3）活化的机理不同：化学试剂催化活化；

（4）造孔的机制不同：烧蚀和铸型；

（5）产品活性炭的性能和应用不同：孔隙结构和表面化学结构；气相和液相；

（6）对环境的影响程度不同。

6.活性炭纤维的优点

1、吸附速度和脱附速度非常快；

2、在低浓度下的吸附量多；

3、可以加工成丝状、毡状、织物状及纸状等多种形态。

8、活性炭纤维的特征

1、比表面积大，孔径分布较为均匀，吸附及脱附速度快。

2、吸附能力强、单位吸附容量大、对低浓度物质亦有良好之吸附能力。

3、由于具有适当之纤维强度，可针对不同需求，制成纸、不织布、蜂窝结构或波纹板加以应用。

4、不易粉化，对处理物质不会造成二次污染。

5、密度小、压损小，故接触时间虽短，亦可发挥预期效果

6、吸附层薄，处理装置易小型化和高效率化。

7、本身是电及热之良导体，蓄热量少，操作安全无虞。

8、再生容易，吸附性能几乎没有衰减，使用寿命长。

9、可充当触媒载体吸附臭味物质，可应用于脱臭。

10、材料本身具有还原性质，可回收贵重金属。

11、耐酸、碱性佳，应用条件广泛。

9、什么叫化学药品活化法？化学药品活化法主要有哪些？简述氯化锌与磷酸在木屑的炭、活化过程中可能发生的作用。

化学药品活化法：使用氯化锌、磷酸或其他化学药品做活化剂生产活性炭的方法。

常见化学药品活化法有：氯化锌法、磷酸法、氢氧化钾法、硫酸钾法等。

氯化锌与磷酸在木屑的炭、活化过程中可能发生的作用：

⑴润胀作用：氯化锌的电离作用使原料中的纤维素和半纤维素发生润胀，直至转变成胶体

状态。

⑵催化水解作用：催化半纤维素和部分纤维素的水解。

⑶催化脱水和催化炭化：氯化锌对含碳原料中的氢和氧具有很强的催化脱水作用，减少

了它们在热解过程中与碳元素生成许多不同的有机化合物如焦油等的几率，使原料中的碳更多地保留在固体产物炭之中；改变炭化反应历程，显著降低炭化温度。

⑷骨架造孔作用：为新生的碳提供可以依附的骨架。