溜南韩业科技２０１２年第３９卷第２期 缉 盛 竹制品废料加工利用研究进展 杨满国 ，肖 辉 ，胡 楠 ，孙晓东２，涂 佳２ （１．双牌县林业局，湖南双牌４２５２００； ２．湖南省林业科学院，湖南长沙４１０００４） 摘要：我国是世界上竹类资源最丰富的国家，竹产业位于世界发展前列，竹材加工过程中会产生大量的废料。 本文对竹材加工中废料的利用领域进行了综述，为竹材附加值的提升，竹材利用率的提高提供参考。 关键词：竹；废料；加工利用 中国分类号：ＴＳ ９５９．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－５７１０（２０１２）０２－００６６－０３ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—５７１０．２０１２．０２．０１７ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｍａｉｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｍｂｏｏ ｉｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ＹＡＮＧ Ｍａｎｇｕｏ ，ＸＩＡＯ Ｈｕｉ ，ＨＵ Ｎａｎ ，ＳＵＮ Ｘｉａｏｄｏｎｇ２，ＴＵ Ｊｉａ２ （１．Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｓｈｕａｎｇｐａｉ Ｃｏｕｎｔｙ，Ｓｈｕａｎｇｐａｉ ４２５２００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｈｕｎａｎ Ａｃａｄｅｍｙ ｆｏ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｈｉｎａ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｌ￣ｓｏｕｒｃｅ—ｒｉｃｈｅｓｔ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ ｏｆ ｂａｍｂｏｏ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｍｂｏｏ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｈａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｒｅｆｒｏｎｔ ｏｆｗｏｒｌｄ．Ｂａｍｂｏｏ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｗｉｌｌ ｐｒｏｄｕｃｅｌａｒｇｅｍｏｕｎｔｓ ｏｆｗａｓｔｅ．Ｔｈｅ ｂａｍｂｏｏ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｗａｓｔｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｔＯ ｅｎｈａｎｃｅｔｈｅ ａｄｄｅｄ ｖａｌｕｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂａｍｂｏｏ ｗｅｒｅ ｍｅｇｓｕｌ￣ｄ．ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｇｉｖｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｐｅｏｐｌｅ ｉｎ ｕｇｅ ｂａｍｂｏｏ ｒｅｍａｉｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂａｍｂｏｏ；ｒｅｍａｉｎｓ；ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ 竹子和木材相比，有一个十分显著的特点：生长 定量的木质素，可作为培育作物的良好基质。刘月廉 周期短，生长密度高，成材利用只要３～５年。以竹代 等¨ 研究了富贵竹废料培养食用菌可行性。通过利用 木，是解决目前森林资源严重匮乏的最佳途径之一。 竹废料培育洛巴伊口蘑Ａ。、香菇Ａ：、姬松茸Ａ，和杏鲍 近年来，竹地板、竹材胶合板、竹编胶合板、竹材层 菇 。，结果表明测试的四个食用菌品种，其菌丝体均 积板、竹木复合材料等竹材人造板发展势头良好。竹 可在富贵竹废料上生长，同时，四种测试食用菌均有 子采伐后，大量竹叶和竹枝被废弃，同时竹材因其直 分解富贵竹废料的能力。徐雪玲 利用竹废料成功培 径小，中空，竹青竹黄粘合力度不一样等结构特性的 育出竹荪。竹荪是种名贵的食用菌，含有丰富的营养 ，使竹材利用率平均不到５０％，有的产品竹材利 成分，具有宁神健体的作用。利用竹废料作培养基， 用率甚至不到２０％。目前我国竹材废料主要用来作锅 能充分发挥竹废料中营养成分的作用，这对竹废料的 炉辅助燃料，产生的经济效益低下，附加值几乎没有。 加工利用具有指导意义。 如果能将每年产生的大量竹废料加以科学利用，利用 竹材的物理、化学和生物学特性进行生产加工，使其 ２竹材废料的物理利用 变废为宝，这不仅可以提高竹材附加值，还能提高竹 材利用率和经济效益。 目前，利用竹材废料制备复合板材的研究不是很 多，主要原因是竹材废料竹青和竹黄的处理有难度， ｌ 竹材废料的生物利用 影响了胶合，其性能达不到相关标准的要求。 竹废料中含有多种氨基酸、糖类、各种微量元素 贺磊等 研究浸胶工艺对竹材加工剩余物制备重 等营养成分，同时竹废料中还含有丰富的纤维素和一 组复合板性能影响表明：在最佳浸胶工艺胶液质量分 数３０％、浸胶时间３０ ｍｉｎ、胶水改性剂添加量质量分 收稿日期：２０１２一Ｏｌ一０９ 数１０％条件下压制的板材，其性能能够满足汽车车厢 修订日期：２０１２—０３－１２ 底板及混凝土模板的要求，应用前景非常广阔。陈哲 基金项目：财政林业科技推广项目（２００９ＸＴ０２） 等 以废旧聚丙烯塑料颗粒和竹材加工剩余物为原料， 缦 研制了竹塑复合板，实验结果表明复合板性能良好， 复合板在制造和使用过程中无甲醛等有害气体释放， 在长期使用报废后仍可再生利用。韩健等 利用竹木 废料加工复合板，研究结果表明当竹碎料规格为＞ １０ ｒａｉｎ、施胶量为１０％、竹木混合比为６５％：３５％、目 皿・６７・ 的温度而实现。该方法得率较低一般为２０％左右，周 期为２５—３０ ｄ。该方法主要优点在于土窑造价便宜， 可以上升到较高的温度，竹炭密度大；水蒸气法，王 树东等¨ 利用水蒸气法制备竹炭研究表明：此方法生 产的炭脱色效果好，过滤速度快，中孔发达，在生产 标密度为０．８ ｇ／ｃｍ’时，产品的主要物理力学性能均超 过同类刨花板和中密度纤维板的国家标准，表明竹碎 料与木纤维复合较好地弥补了单一材料的不足，体现 过程中又不添加任何化学试剂，减少了对环境的污染。 罗爱香等ｕ 研究了微波裂解竹炭的可行。结果表明， ＫＯＨ和磷酸是有效的催化剂，均能有效提高裂解液、 了良好的复合效应。 ３ 竹材废料的化学利用 ３．１制备竹炭和竹醋液 竹炭和竹醋液的开发利用最早产生于日本，是一 种天然绿色环保的产品。目前竹炭和竹醋液的研究主 要集中在日本、中国、韩国等亚洲国家。研究也局限 在竹炭烧制设备的设计及竹炭和竹醋液产品多样化设 计方面。邵千钧等 研究了竹炭导电率及高导电率竹 炭制备，研究结果表明竹炭在不同工艺条件下可以分 别获得绝缘体、半导体和导体，填充到基体材料中可 以得到可电阻的电热材料，并在取暖、保温和干 燥等场合得到广泛的应用。Ｂｙｏｕｎｇ—Ｊｕ Ｌｅｅ等 利用竹 炭研制出了超级电容器，实验发现离子可以通过竹炭 中的微孔结构，可提高电解液的渗透率。龚金保等 研究发现在真空１ ０００℃下热解的竹炭，首次充放电效 率达到８５％以上，可逆容量大于４５０ ｍＡｈ／ｇ，可作为 锂电离子电池负极材料。０．ｓｕｌａｉｍａｎ等 研究了７种 致病真菌和３种细菌在竹醋液中的生存情况，表明较 高浓度（＞５０％）的竹醋液抑制效果明显，并且研究 出竹醋液中主要抑菌成分主要有：甲酸、丙酸、苯丙 酸、苯酚、２一甲基苯酚等。Ｊｕｎ Ｍｕ等 研究了竹醋液 对植物生长的调节作用，表明竹醋液对种子的萌发和 萌发后根的生长有作用。韦强等研究了竹醋液作为土 壤改良剂的作用，表明加入竹醋液后能明显促进苗高 和茎粗，提高黄瓜总产量。 ３．１．１竹炭的发展现状竹炭是由竹材在高温、无氧 条件下热解生成的产物。竹材因为其材质中空、尖削 度大和竹节这些生理特征，因此其块状剩余物远远多 于木材。大量竹材加工废料成为替代木材生产炭的理 想原料。竹炭具有较强的吸附性能，可作为吸附大气 污染物以及水污染物的材料。 竹炭目前通过砖砌窑、隧道窑和不锈钢机械制炭 装置烧制，分为干馏热解法、直接烧制法和水蒸气法。 干馏热解法¨¨可以烧制没有预干燥的竹废料，烧制过 程中没有竹材的氧化，竹炭得率较高约为２５％，周期 一般为４８～７２ ｈ。但是此方法烧制竹炭有产量低、温 度受限和影响竹炭密度等缺点；直接烧制法 是采用 传统土窑，通过操作人员感官评测改变各个烧制阶段 固体产物得率，使竹炭表面含氧官能团显著增加。 ＫＯＨ催化后竹炭的吸附指标已达到了国家木质净水用 活性炭二级品标准（ＧＢ／Ｔ １３８０３．２—１９９９）。而磷酸催 化后竹炭的碘及亚甲基蓝吸附值分别是国家一级品标 准（ＧＢ／Ｔ１３８０３．２—１９９９）的１．０４倍和１．５６倍。 ３．１．２竹醋液的研究现状 竹醋液是竹炭高温分解过 程中的副产品，含有酚类、酮类、醛类、有机酸、杂 环类和醇类等２００种有益成分ｕ 。目前对竹醋液的加 工主要是对其进行加工精制，有简易精制法和蒸馏法 进行加工。简易精制法是通过沉淀或吸附过滤法对竹 醋液进行加工，该方法具有简便、成本低、成分没有 改变等优点，但分离效果不佳。蒸馏法主要是通过竹 醋液中各种成分沸点不同进行ＪＪＤＴ，该方法分离程度 高，但能耗大，操作复杂。 ３．２竹叶制备竹叶黄酮 每年竹材采伐季节过后，竹林中都会留下大量的 竹枝和竹叶在山上腐烂。如果将丢弃的竹叶都用来加 工黄酮，可以将大量竹叶废物利用，提高竹叶的附加 值。高梦祥等Ｈ 研究了竹叶黄酮的提取试验，结果表 明在相同情况下乙醇的提取效果较甲醇、丙酮、热水 理想。杨萍等¨＂比较了索氏提取法、乙醇浸提法、热 回流提取法和乙醇超声提取法之间的提取差异，结果 表明乙醇超声提取法效果优于其他提取方法。 目前，竹叶黄酮主要用于保健食品中，根据目前 功能成分的发展，竹叶黄酮还可以用于天然食品抗氧 化剂、天然饲料添加剂、生物杀虫剂和化妆品行业等。 ３．３竹材废料的化学降解 方红霞等 副研究了竹材剩余废料在热化学酚化条 件下发生降解反应产生具有新取代基的苯环结构的酚 化产物，可用来制备高性能环保型酚醛胶。而未被酚 化的残渣为高度结晶的竹纤维素，经分离可得到高纯 度的竹纤维素微粉。黄素梅等［Ｉ 研究了竹材剩余物酸 水解工艺制备还原性糖，实验结果表明：利用硫酸水 解竹加工剩余物的，在固液比１：６，第１次水解温度 为５０℃，第２次水解温度１００ｃＩ＝，稀硫酸浓度２０％， 水解时间１．０ ｈ时为最优反应条件，在此条件下还原糖 的得率为８０．１４％．刘玉环等 利用竹废料制备聚氨酯 半硬质泡沫，结果表明聚氨酯半硬质泡沫ＬＢ－Ｐｕ泡沫 与普通Ｐｕ泡沫具有相同的氨基甲酸酯基本结构，同时 ・６８・ 杨满国，等：竹制品废料加工利用研究进展 聚氨酯半硬质泡沫耐热性比普通聚氨酯泡沫耐热性好。 旦学报：自然科学版，２Ｏ０４，４３（４）：５００—５０６． 将废弃的竹材液化成化工原料，替代石化产品，可以 ［９］ｓｕｌａｉｍｏｎ Ｏ，ｍｕｒｐｈｙ Ｒ Ｊ，ｈａｓｈｉｍ Ｒ．ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ 减少废弃物对环境的污染，减少人类对石化资源的消 ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｂｙ ｂａｍｂｏｏ ｖｉｎｅｇａｒ【Ｊ］．Ｊ Ｂａｍｂｏｏ ｎａｄ Ｒａｔ－ 耗与依赖，同时使大量废弃的生物质资源被增值转化。 ｔａｎ，２００５，４（１），７ｌ一８０． ［１０］Ｍｕ Ｊ， ＵｅｈａｒａＴ．Ｔａｋｅｓｂｉｆｕｒｕｎｏ ｅｆｆｃｅｔ ｏｆｂａｍｂｏｏ ｖｉｎｅｇａｒ０１３ ４ 结语 ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｄｉｃｌｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｓｅｅｄ ｐＩａＩｌｔ８ ［Ｊ］．Ｊ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００３（４９）：２６２－２７０． 竹材加工利用废料可以运用物理、化学、生物化 ［１１］胡福昌，陈顺伟．列管式移动床干馏炭化炉归［Ｐ】．中国： 学和材料学等学科先进科技加工生产出各种产品，运 ＣＮ２４５７１ ５９．２００１． 用到各个领域。这不仅可以提高竹材的利用率，还可 ［１２］毛招鸿，袁亚平，杨思新．竹炭烧制技术初探［Ｊ］．经济林 以变废为宝，增加竹材产品的附加值，提高山区竹农 研究，２ＯＯＯ，１８（４）：３７—３８． 收入，实现高效林业。 ［１３］王树东，郑兴福，白瑞华，等．利用竹材剩余物生产活性炭 的研究［Ｊ］．竹子研究汇刊，２００４。２３（２）：３９—４１． 参考文献： ［１４］罗爱香，刘玉环，万苴琴，等．催化剂对竹废料微波裂解的 ［１］刘月廉，吕庆芳，潘颂民，等．富贵竹废料培养食用菌试验 影响［Ｊ］．福建林业科技，２０Ｏ８，３５（２）：８２—８６． ［Ｊ］．中国林副特产，２００５（１）：３３—３４． 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