一、竹炭的種類和功能用途

(1) 文明尚未進入工業化之前,【炭】即為人類用為熱力動能重要來源之一,所以大家對【炭】的認知並不陌生,尤其是在過濾過程中加入【炭】,此乃大家眾所皆知的常識,因為【炭】具有吸附雜質及除臭、清潔等功能,知識早為先人所運用,但是【炭】僅具此項功能嗎﹖

隨著人類生物科技的進步,陸續發現【生態炭】的其餘功能:抗氧化、保鮮、殺菌、除蟲、健康保健、除濕…除臭、保暖養生等功能。

(2)目前大家常使用的【炭】種類有燃燒炭和生態炭,因生技發展製造出,木炭(備長炭)、竹炭(生態炭)及活性炭等三大類;而生態炭(磁化炭)之功能運用於國防、科技、醫療生活當中,如今生技發達生產出不同範圍及功效商品。由於生態炭(磁化炭)所適用範圍及效能很廣經由生態炭會、林務局、臺灣工業研究院共同輔導推廣及技術轉移。

(3)優質的竹炭是以4年以上之老竹為原材料,經由近千度高溫的熱解技術,歷時數十天精心窯燒而成。其炭質致密 ,比重大,孔隙多,比表面積大約是木炭的3倍 ,竹炭具有超強的吸附、透氣、隔熱功能,且能增加空氣中對人體健康有益的負離子,對於電磁波輻射也具有一定的阻隔效果,因此竹炭可以說是21世紀最 自然、最環保、最健康的養生產品,其用途極為廣泛,除被用作燃料外,更被廣泛的應用于工業、農業、電子、醫藥衛生、食品加工、環境保護、紡織等領域,堪稱是炭中極品。

 
三、【竹炭】的特性與功能

超強的吸附能力

由於竹炭的內璧孔隙分佈極廣,根據研究,每公克竹炭的內璧表面積如表一所示;這些大小孔徑不一的微細孔道具有超強的吸附能力,使竹炭在空氣中,可以吸附氯化物、硫化物、甲醛等有害的化學物質及臭氣、異味和濕氣,甚至浮游於空氣中的黴菌和灰塵亦能吸附。若將竹炭置於水中,則可以吸附多餘的氯離子、茶垢和其他有機化學物質,避免藻類滋生,使水質淨化。若將竹炭放置在冰箱、壁櫥、鞋櫃內,可讓裡面放置的物品達到保鮮、乾爽等效果。

如此超強吸附能力,使竹炭成為「空氣清靜機」、「調濕機」與「淨水機」三機一體功能的健康天然新資材,而「竹炭」功能猶較「木炭」為佳。

竹炭的物理性質︰竹炭炭質致密,比重大,孔隙多,礦物質含量豐富,比表面積達每克300m2 以上,竹炭是純天然製品,無毒、無味、無副作用,敲擊時能發出清脆的響聲,有較好的導電性。

吸附分解作用︰由於竹炭本身有著無數的孔隙,故能有效地吸收空氣中各種有害浮游物質,進而分解異味和消除臭味。

自動調濕作用︰竹炭細密多孔,比表面積大,若周遭環境濕度大時,可吸收水分,若周遭環境乾燥,則可釋放水分。
富含礦物質(微量元素)
不論是木材或竹材,都是在天然環境中成長,過程中吸收了不少的鉀、鈉、鈣、鎂等易溶於水的礦物質(微量元素),在高溫悶燒製炭過程中,這些礦物執會被濃縮在炭製品中,若將竹炭或木炭置入飲用水中這些礦物質會逐漸釋放溶解於水中,使得飲用水成為含有天然礦物質的弱鹼性礦泉水,用來飲用、煮飯、泡茶或泡咖啡,可以補充日常活所需的礦物質。根據實驗研究證實【竹炭】含礦物質量為【木炭】的三倍。
孟宗竹炭
每100公克釋出的礦物質量,礦物質種 鉀 鈉 鈣 鎂
含量(mg) 鉀0.31 鈉0.29 鈣0.29 鎂0.01
※臺灣工業研究院(工研院)資料**日本和歌山縣工業技術院資料
三、遮蔽危害人體的電磁波

實驗證實,經過攝氏800度以上高溫燒製,使得【竹炭】的電阻係數降低而具有高導電性,因此可將電磁波導入,避免接觸人體;所以在任何家電用品(如電腦、微波爐、電視機、冷氣機、電磁爐)旁邊放置【竹炭】,即可遮蔽電磁波,降低對人體造成的傷害。

四、釋放負離子
(1)負離子作用︰從竹炭中產生的負離子具有穿透作用,能鬆弛神經、消除疲勞。

(2)負離子能淨化空氣,讓人感受有如徜徉於大自然的森林中一般,心神無限舒暢。

空氣中的負離子對人體具有幫助睡眠、鎮靜、鎮痛止咳、增進食慾、刺激末稍血管擴張、促進血液循環、幫助腸胃收縮運動、有利消化、減緩老化及淨化空氣等作用。維持人體健康所需的負離子個數,在每cc空氣中最少要700–1000個。身處颱風地區的台灣民眾,都會有深刻的印象–那就是颱風過後的空氣感到特別的清爽,其原因,在於颱風來自海上,將海洋富含負離子的空氣帶到陸地所致。由於人類文明工業化的結果,大量使用石化燃料、電器用品與水泥建築物,而空氣中的離子通常帶電,保持中性,但受到文明生活大量排放的廢棄、噪音、電磁波等不良的影響,正離子大量增加,進而使得負離子相對減少;尤其是被稱為不健康建築物(Sick House)的水泥建築物,更會釋放【氡氣】的有毒氣體,導致環境中的負離子普遍不足,危害人體健康。根據實驗數據顯示,炭類纖維產生的負離子量與海面上所產生的負離子量相當,尤較森林為多;因此在居家室內或工作場所放置竹炭或木炭,可以增加空氣中的負離子量,營造有益身心健康的生活空間。

表三、 每cc空氣中的正負離子個數與健康的關聯性
項目
負離子 正離子 對人類健康影響 備註
海上 830 495 最優 ◎維持人體健康之負離子密度

◎每cc空氣中700~1000個 森林地 692 670 良好
郊區住宅 114 170 差
市中心住 101 150 差
工廠 53 73 最劣
辦公室 38 43 最劣
地下室 117 279 最劣
※臺灣工業研究院(工研院)資料**日本和歌山縣工業技術院資料
五、遠紅外線效應
遠紅外線作用︰竹炭能產生最適合人體吸收的遠紅外線波長,能使物體產生微熱,促進人體衰老細胞的活化,加快血液循環,改善人體內環境。

在紅外線中有一種波長4–14μm的紅外線稱之為遠紅外線,因為和生物體自身的波長相同,亦被稱為「育成光線」。經過攝氏700度高溫燒製而成的【竹炭】,即擁有遠紅線的特性。在科學驗證上得知,遠紅外線具有溫熱效應,可以讓身體保溫及促進血管末稍血液循環,因此擁有養生保健的功效。
表四、 遠紅外線的功效

1 在不造成心臟負擔的情況下,能擴張末稍血管,促進血液循環。
2 促進細胞的新陳代謝及組織再生能力。
3 促進機能活化性,增加身體免疫力與治癒力。
臺灣工業研究院(工研院)資料

目前在運用遠紅外線效應的用途有:
(1)衣物取暖與保暖:
以竹炭為材料作成的衣料,根據工研院檢測資料(如表五)顯示,高遠紅外線放射率,相對的溫熱效應作用也隨著提高。
(2)料理的好幫手:
遠紅外線能封住美味成分,趕走不好的味道,由於【竹炭】具備此一特性,能將各種料理變得更為可口。

表五、竹炭加工物之遠紅外線放射率

加工品名稱 測定溫度 遠紅外線放射率 備註

不織布粒狀竹炭墊 36℃ 0.82 竹炭顆粒粒徑0.3~0.5mm

竹炭衣 36℃ 0.83 竹炭粉末粒徑 28~35μm

竹炭粉 36℃ 0.85 竹炭粉末粒徑 35~46μm
臺灣工業研究院(工研院)資料

遠紅外線檢測方法:

將竹炭加工物置放在承載器(Holder)上,加熱至設定溫度。此時竹炭加工物會發出遠紅外線光波能量,將其導入光譜儀(Spectrometer)中,經訊號讀取、轉換、計算就可得到放射率資料。
六、天然的土壤改良劑:


不論是竹材或木材表皮含有很多被稱為〝土壤要素〞的『矽酸』;在碳化過程中,矽酸會被濃縮在炭中,所以在園藝或農藝上,都擁有改良土壤及增加肥力的功用。

再加上炭具有多孔性質,將它埋入土中或與培養土混合後,可以增加土壤的透氣性與保水性,並能提供微生物的棲息空間,而可以製造更多植物所需的養分,增加土壤的肥沃力。

表六、竹炭與木炭性質得比較:
項目
竹炭(黑炭) 木炭(白炭)

製造原料
孟宗竹桂竹等竹材 馬目堅科木材

炭化溫度
600~800℃ 1000℃以上

比表面積
大(300㎡/g),是木炭的三倍 小(6~30㎡/g)

內部孔隙
分佈廣,孔徑多種有大有小 分佈較狹,孔徑較單一

官能機 較完整(吸附力較強) 退化(吸附力較弱)

礦物質
量多,是木炭的三倍 量少

消火法
窯內消火
窯外消火

精鍊之熱源
竹炭材自身所產生之瓦斯燃燒
木炭材之樹皮燃燒

燃點
較低(350~400℃)
較高(500℃)

硬度
較小(軟炭)
較高(500℃)

含炭量
較低
較高(較耐燃)
臺灣工業研究院(工研院)資料

表七、「與木炭比較」竹炭的優點如下:

附力三倍
竹炭內部的孔隙分布極廣,每公克內部的表面積(比表面積)可高達300平方公尺,吸約相當於一座籃球場的面積,是木炭的三~五倍,故吸附力和吸附量遠大於備長炭。

吸附範圍大
空氣及水中的臭氣分子或異味分子並非單一性,而竹炭內部的孔隙四通八達、有大有小,適合各種不同種類的微生物棲息,這些大小不同的微生物經由團隊合作,可以分解竹炭從空氣或水中所吸附之不純物及有害的化合物。而木炭的內部孔隙大小均一,微生物種類較單純,故除臭範圍較竹炭小。

官能機完整
炭的吸附能力與其化學官能機的多寡呈現正相關,即官能機愈多吸附能力愈強,1000℃以上的炭化溫度會使炭的官能機退化,且溫度愈高,官能機退化的情形愈嚴重。竹炭的最高炭化溫度在600~800℃,官能機數量多而且完整,木炭的炭化溫度在1000℃以上,炭化溫度愈高官能機愈退化。

礦物質三倍
木炭1000℃以上的炭化溫度會使某些貯存於炭品中的礦物質因高溫燃燒而大量減小,約只有竹炭的三分之一,使竹炭礦物質成為木炭的三倍。

臺灣工業研究院(工研院)資料
表八、土窯竹炭與機械窯竹炭的比較:

項目
土窯竹炭 機械窯竹炭

炭化形式 自發炭化 外力炭化

動力來源
竹材熱分解 重油、柴油或電力

窯燒溫度
600~800℃ 可設定至1000℃以上

升溫時間 慢

硬度 較小 較大

窯內溫差 較大 較小

臺灣工業研究院(工研院)資料

表九、「與機械窯竹炭比較」土窯竹炭的優勢如下



升溫慢 土窯升溫慢,中間反應易控制,有益吸附作用的官能機保留多。 機械窯升溫快,中間反應難控制,官能機容易退化。

溫差大 據研究報告指出,不同溫度燒製的竹炭具有不同的吸附範圍和吸附功能,而土窯內不同位置之燃燒溫度差異較大,使土窯竹炭對空氣及水中雜質的吸附功能呈現多樣性且吸附範圍較廣。機械窯內溫度均一,使機械窯生產的竹炭吸附作用較趨於單一性,然而,空氣及水中的雜質或臭味分子複雜而非單一,使機械窯竹炭的吸附功能不如土窯竹炭。

無污染 土窯竹炭為自發性炭化,即以自身炭化所產生的瓦斯為燃料,環保且無污染。機械窯以電力為竹炭之炭化能量的來源,耗電量大、電力或瓦斯的價格昂貴,若用柴油或汽油發電可節省成本,但會產生油氣,油氣一但進入窯內將使竹炭製品受到汙染。

功效強 土窯竹炭的最高溫只有在800℃左右,而機械窯可用人工設定溫度在1000℃以上,但是800℃以上的高溫會破壞竹炭的官能機和礦物質,使竹炭的吸附能力降低、礦物質含量減少,使高溫燒製的機械窯竹炭在食用(燒飯、飲水等)及吸附效果反而比土窯竹炭差。
臺灣工業研究院(工研院)資料

七、優質竹炭應具備的特點︰
1.竹炭的物理性質︰竹炭炭質致密,比重大,孔隙多,礦物質含量豐富,比表面積達每克300m2 以上,竹炭是純天然製品,無毒、無 味、無副作用,敲擊時能發出清脆的響聲,有較好的導電性。

2.吸附分解作用︰由於竹炭本身有著無數的孔隙,故能有效地吸收空氣中各種有害浮游物質,進而分解異味和消除臭味。

3.自動調濕作用︰竹炭細密多孔,比表面積大,若周遭環境濕度大時,可吸收水分,若周遭環境乾燥,則可釋放水分。

4.遠紅外線作用︰竹炭能產生最適合人體吸收的遠紅外線波長,能使物體產生微熱,促進人體衰老細胞的活化,加快血液循環,改善人體內環境。

5.負離子作用︰從竹炭中產生的負離子具有穿透作用,能鬆弛神經、消除疲勞。負離子能淨化空氣,讓人感受有如徜徉於大自然的森林中一般,心神無限舒暢。

八、竹炭用途 :
一、 竹炭──淨水煮飯 將竹炭放入自來水中,其鹼性的自然礦物質會溶入水中,提升水的PH值,產生含有天然礦物質的弱鹼性礦泉水,放入竹炭的自來水經檢驗,水的PH值呈8.0~8.5,非常好喝。另外,由於竹炭富含多孔質,可吸附自來水中餘氯,並分解三鹵甲烷使其無毒化。因此,竹炭常被用來淨化過濾水質。
用竹炭煮飯,竹炭除可淨化水質、吸附白米所含殘留的農藥外,又會釋放天然礦物質鈣、鉀、鐵、鎂…。此外,竹炭所產生的遠紅外線效果,能使每一粒白米均勻受熱,故用竹炭煮飯,軟而不粘,美味可口。
二、竹炭──除臭保鮮 今日竹炭的研發使用,對冰箱脫臭保鮮的迷思提供了一個最佳的解決方案,竹炭比表面積達300m2/g,是一般活性炭的6倍,是屬於高性能活性炭的範圍,具有極強的吸附分解異味,除臭殺菌功效。此外,竹炭的另一項調濕特性,也解決了冰箱的脫水問題,進而延長了蔬果的保鮮期限。
三、竹炭──調濕淨化防螨 竹炭的燒製過程是利用無氧高溫炭化,所以竹炭是幾乎不含水份的,而且有許多微細小孔,因此,竹炭擁有相當好的調濕效果和溫度調節效果,又在炭素及竹醋的雙重作用下,如在屋內放置竹炭或地板下鋪竹炭,可以平衡房間濕度和防止塵螨,且能夠有效遏止霉菌、微生物的繁衍。另外,從竹炭中所產生出來的負離子能達到淨化空氣的目的,讓人感受有如徜徉於大自然的森林中一般,心神無限舒暢。
物別是新油漆的房子,室內充滿工業用溶濟甲苯、香蕉水…等氣味久久不散,只要置入竹炭,經過竹炭的吸附分解,很快的將這些異味消除,還給室內一個清新的空氣。
四、竹炭──改善睡眠品質 在寢具中加入竹炭,可以利用竹炭的吸濕作用,將人體自然排出的汗液完全吸收,給身體一個完全乾爽的睡眠環境,而除臭作用與負離子的功效,則會消除空氣污染及體臭,能夠濾淨空氣,提供有如在森林中享受森林浴般的清閑舒服感覺 ,而遠紅外線的作用,可以加快血液循環,提高血中溶氧量,促進新陳代謝,進而達到保健作用,利用竹炭製作的寢具是現代生活中最環保,也是最有效的安神安眠寢具。
五、竹炭──沐浴美膚 在浴缸中加入竹炭,由於竹炭的吸附作用,可吸附水中的餘氯並分解三鹵甲烷,又竹炭富含遠紅外線,能將水的熱度滲透到人體的深處,竹炭又可活化水質,所以洗澡水會變得光滑,讓人有如將身體浸泡在溫泉水中,另外,竹炭浴還有美白護理皮膚的作用,對皮膚 具有不錯的保養效果。
六、竹炭──汽車除臭 台灣地處亞熱帶氣候,高溫潮濕,容易造成車內的微生物滋生,產生異味。竹炭的比表面積達300m2/g,其 強大的吸附效果,對車內的異味是最好的吸附劑,這和一般的芳香劑的異味是不同的,而且竹炭具有雙向調濕作用,可以保持車內濕度平衡,抑制車內微生物的滋生,天然的竹炭除富含微量元素外,更含有天然竹醋成份可以 抑止細菌的滋生,給愛車的人提供了一個乾爽舒適的環境空間。
七、竹炭──衣櫃除濕驅蟲 在衣櫃內放置竹炭,可發揮除臭除濕的功能,讓衣服不易退色外,還有驅蟲的效果,比之放樟腦丸,更安全無味,不會給存放的衣服留下一股惱人的樟腦味。
八、竹炭──鞋內除臭抑菌 竹炭除了可去除鞋內的濕氣臭味外,竹炭內含的竹醋,可以抑制微菌的生長,使你的鞋每天都健康乾爽。
九、竹炭──種花養魚 竹炭是一種土壤微生物和各種有機營養成份的載體,含有生物成長所需的各種礦物質,可保持土壤良好的營養平衡,由於竹炭PH值為鹼性,能中和土壤酸鹼度,增強土壤活力,是良好的土壤改良劑。
利用竹炭的多孔吸附性,將竹炭置入魚池或魚缸,可將自來水的餘氯吸附並分解水中三鹵甲烷,使水質淨化,給魚類創造一個更安全舒適的水域環境。
 表十、竹炭對水中常見病原菌殺菌情形

菌名
加入菌量(CFU)
實驗組(加入竹炭)

48小時菌數殘留(CFU)/殺菌率
72小時菌數殘留(CFU)/殺菌率
96小時菌數殘留(CFU)/殺菌率

大腸桿菌

(Escherichia coli)
7.4*104
1.2*104(83%)
2.9*102(99%)
0(100%)

綠膿桿菌(Pseudomonasaeruginosa)
1.7*105
8.6*104(97%)
3.1*103(98%)
0(100%)

表十一、竹炭對水中重金屬之礦化功能
檢測項目
測試前
測試後(加入竹炭72小時後)
對照組(未加入竹炭72小時後)

Cu(銅)
0.022 mg/L
0.013 mg/L
0.019 mg/L

Fe(鐵)
0.048 mg/L
0.038 mg/L
0.062 mg/L

Pb(鉛)
0.006 mg/L
0.006 mg/L
0.010 mg/L

Ni(鎳)
0.003 mg/L
0.006 mg/L
0.006 mg/L

Zn(鋅)
0.053 mg/L
0.072 mg/L
0.232 mg/L

Ca(鈣)
6.220 mg/L
6.420 mg/L
6.200 mg/L

Mg(鎂)
18.320 mg/L
17.860 mg/L
18.280mg/L

表十二、竹炭對水中酸鹼值之功能
檢測項目
酸鹼值(PH)

加入前
48小時
72小時

實驗組

(加入竹炭)
6.8
7.5
7.5

對照組

(末加入竹炭)
6.8
6.7
6.7


九、使用注意事項

1.竹炭淨水及煮飯用第一次使用時,需將竹炭用清水洗過(不可使用清潔劑、洗潔精等清洗),再用沸水煮沸10~15分鐘後,置於通風處陰乾(約一天)即可開始使用。淨水時(一個月)、煮飯時(一星期),竹炭以原來方式清洗煮沸還原重複使用,效果大約可維持三個月。

2.其它用途之竹炭,不須特別煮沸,於使用前以清水洗淨後陰乾即可使用 ,(不可使用清潔劑、洗潔精等清洗)。

3.利用完後的竹炭,最後還可將竹炭敲碎埋入土壤,可活化改良土壤,幫助植物生長。

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