A comparative study on the structure of wood and charcoals was examined by scanning electron microscopy. Four species as Quercus variabilis $B_LUME$, Quercus mongozica $F_ISCH$ , Fraxinus rhynchcphylla $H_ANCE$ and Prunus sargentii $R_EHDER$ were used for this experiment. Cell dimensions of charcoals showed more higher shrinkage than those of wood. Shape of vessels was slightly changed due to become smaller in tangential diameter. Therefore, it was considered that the decrease of charcoal yield was caused by decrease of cell dimensions as well as loss of wood components.
The objective of this study was to investigate potential usage of environmentally friendly building materials, liquid mortar and dry cement mortar mixed with charcoal, based on the test of their physical and chemical properties. From the test results of physical and chemical properties of the liquid mortar mixed with charcoal, liquid mortar containing over 20% of charcoal, the consistency viscosity and the non-volatile content met a standard requirement. Drying time was delayed with increase in charcoal contents in the liquid mortar, however they were fully cured within 60 minutes in all treated levels. Other properties were acceptable at standard requirement. From the results, it was found that the proper charcoal addition level to the liquid mortar was 25%. In the results on dry cement, it was found that samples containing 5% of charcoal showed the maximum compressive strength, whereas samples containing over 20% of charcoal did not reach the minimum requirement of KS standard. Water retention ability constantly increased as the charcoal ratio increased. The conventional dry cement mortar adsorbed 59.5% of it, in the test of adsorption rate on ammonia gas, whereas cement mortar containing 10% of charcoal showed 71.6% of ammonia gas adsorption.
To estimate removal ability of harmful gas by charcoal, we carbonized Red oak (Quercus mongolica Fischer) wood and Larch (Larix leptoepis) bark at $300^{\circ}C$, $600^{\circ}C$ and $900^{\circ}C$ for 1 hour. Gas removal ratios was increased with carbonization temperature but there is no difference between wood and bark charcoal. In the case of bad smell and VOC gas, woody charcoal including bark charcoal carbonized at $300^{\circ}C$ showed low removal ratio, less than 50%, whereas woody charcoals which was carbonized at more than $600^{\circ}C$ reached almost 100% removal ratio to bad smell gas such as trimethylamine, methymercaptan, hydrogen sulfide, and to VOC such as benzene, toluene, xylene in $5{\ell}$ tedler bag with each gas of 100 ppm. It was thought that because charcoals carbonized at high temperature, for example, $600^{\circ}C$ or $900^{\circ}C$ have enough specific surface area to adsorb gas of 100 ppm. Moreover these charcoals rapidly removed almost gas in 10 minutes. However, acetylene, $SO_2$ and $NO_2$, charcoals which was carbonized more than $600^{\circ}C$ and which showed high removal ratio had low gas removal ratio of 40% at even 4 hours adsorption. It was concluded that adsorptive ability of woody charcoal was mainly influenced with carbonizing temperature, so that different charcoals carbonized at different temperature brings different gas removal ratio because these charcoals have not only different physical factor such as specific surface area but different chemical characteristic such as functional group, expected.
Purpose of this study is reviewing the use method for the sawdust (sawmilling by-product) and rice husk (Agriculture by-product) by adding charcoal, an eco-friendly material. Mixed composite boards were manufactured with those materials with each density and mixing ratio, and bending performance was investigated. When the addition ratio of sawdust, rice husk and charcoal is 50:20:20 and the resin addition ratio is 10%, as the density of the prepared mixed board ranges from 0.5 g/cm3 to 0.7 g/cm3, the bending strength was 0.42~3.24 N/mm2, dynamic modulus of elasticity was 94.5~888.4 N/mm2, and the static modulus of elasticity was in the range of 31.4~220.7 N/mm2. As the density increased, the bending performance increased, indicating that the density had a significant effect on the bending performance. In a board prepared by setting the density of 0.6 g/cm3, the addition ratio of sawdust to 50%, and the addition ratio of rice husk and charcoal at different ratios, the bending performance showed a tendency to decrease as the addition ratio of charcoal increased. The relationship between the addition ratio of rice husk and charcoal, bending strength, resonance frequency, and dynamic and static bending modulus showed a rather low correlation with the values of the coefficient of determination (R2) of 0.4562, 0.4310, 0.4589, and 0.5847, respectively. Thus, we found that the effect of the addition ratio on the bending performance was small.
Jo, Tae-Su;Lee, Oh-Kyu;Choi, Joon-Weon;Byun, Jae-Kyung
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.36
no.3
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pp.93-100
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2008
For investigation of adsoption properties of cadmium elimination by wood charcoal, $25m{\ell}$ aqueous cadmium solutions in various concentrations were treated with 0.2 g wood charcoal of Red Oak (Quercus mongolica) for 280 minutes. Almost 100% of cadmium elimination ratio was obtained in the solutions with initial concentration of 20 and 40 ppm in the treatment, whereas they were 75 and 50% in those of 80 and 160 ppm. In the effect of treatment time, the highest amount of cadmium ions was eliminated during the first ten minutes in each solution so that the elimination ratio of each case was over 70% of the maximum elimination value. From the analysis of adsorptive cadmium adsorption mechanism using the Langmuir adsorption isotherm, it was suggested that cadmium ion molecules were adsorbed at the active sites on the charcoal particle in form of one layer. The Gibbs free energy of the adsorption process was calculated in negative value for each solution. This means the adsorption processes are spontaneous which do not require the extra input energy.
Physicochemical properties and copper (II) adsorption ability of two oakwood and two pinewood charcoals, which were manufactured in traditional mode and commercialized in Korea, were examined pHs of these four wood charcoals were between 9.5 and 9.8. In the elemental contents of the wood charcoal, the contents of carbon atom (C) in the four samples were between 85-90%, while the content of hydrogen atom (H) in pinewood charcoal of the company 'S' was 1.62% and this value was three time higher than those of other samples. For iodine adsorption and specific surface area, the pinewood charcoal sample showed higher values than those of the oakwood charcoals. In the copper (II) ion adsorption in aqueous solution, the adsorption rate was increased by the increase of treated amounts of charcoal, treatment time, and pH.
In this study, the effects of carbonization temperature on the physico-chemical properties of Korean red-pine wood (Pinus densiflora S. et Z.) powder charcoal are studied by elemental analysis, nitrogen adsorption-desorption and SEM techniques. The surface structure and physico-chemical properties of the wood charcoal greatly depend on the carbonization temperature and their temperature dependences for sapwood (swd) and heartwood (hwd) are qualitatively analogous. Because of the differences in characteristics such as hardness and composition between heartwood and sapwood, charcoals from heartwood have larger specific surface area and smaller average pore diameter than that from sapwood. Because the decomposition reaction mostly proceeds in the precarbonization stage, the charcoal produced in this stage mainly consists of carbon. The second carbonization reaction is insignificant but still proceeds up to $700^{\circ}C$, and the specific surface area continuously increases. Above $800^{\circ}C$, the surface area is reduced by the pore-filling and narrowing effects and especially above $900^{\circ}C$, new carbon phase with hexagonal column rooted into the pore is formed. The nitrogen adsorption-desorption isotherm of the charcoal is classified as type I and its hysteresis loop was as type H4.
Structure change of Quercus variabilis charcoal during the carbonization temperature was investigated by scanning electron microscopy. Volume of wood sample decreased with increasing the carbonization temperature, and checks were occurred along with radial direction. SEM observation indicated that the all wood cells presented the layering structure at $250^{\circ}C$ and $300^{\circ}C$. However, the cross section of cell walls at $340^{\circ}C$ and over showed an amorphous-like structure without cell wall layering.
In this study, a torrefaction of Quercus serrata to manufacture a molded charcoal was performed, investigated material properties, fuel characteristics, and performed a quantitative analysis of hazardous gases which occur during a combustion process. In addition, a molded charcoal in market was selected as a control group, and a comparative analysis was performed. As a result, the higher heating value (HHV) of the torrefied specimen was about 14% higher than that of molded charcoal, and its ash content was about 51 times lower. Moreover, after performing a quantitative assessment of hazardous gases (carbon monoxide, nitrogen oxide, and sulfur dioxide) which were produced when each specimen was combusted for 900 seconds in an enclosed chamber, it was confirmed that the maximum value of generated amount of carbon monoxide on the torrefied specimen was about 50 times lower than that of the existing molded charcoal. Therefore, it was shown that the torrefied specimen produced in this study had a higher heating value than the molded charcoal in the market, and a very low amount of carbon monoxide generated during the combustion process.
Objective of this research is to obtain fundamental data of carbonized wood wastes for soil condition, de-ordorization, absorption of water, carrier for microbial activity, and purifying agent for water quality of river. The carbonization technique and the properties of carbonized wood wastes(thinned trees) are analyzed. Proximate analysis shows the thinned wood contains 0.22-0.73% ash, 77-80% volatile matter, and 10-14% fixed carbon. The charcoal yield decreases and the shrinkage rate increases as the carbonization temperature and time increase. The charcoal yields of Larix leptolepis, Pinus rigida and Pinus densiflora are high, whereas those of Pinus koraiensis and Quercus variabilis are low. The shrinkage rate by carbonization has same trend as water removal of wood. The specific gravity after the carbonization decreases about 50% comparing to green wood. The charcoal has 0.89-4.08% ash, 6.31-13.79% volatile matter, and 73.9-83.5% fixed carbon. As the carbonization temperature and time increase, pH of charcoal increases. When the carbonization temperature is $400^{\circ}C$, pH is about 7.5. When the temperature is between 600 to $800^{\circ}C$, pH is about 10 with small difference. The water-retention capacity is not affected by the carbonization temperature and time. The water-retention capacity within 24hr is about 2.5 - 3times of sample weight, and the equivalent moisture content becomes 2-10% after 24 hr.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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