木材化学处理方法范例6篇

木材化学处理方法

木材化学处理方法范文1

1 试验材料和方法

1.1 试验材料

试材为非洲进口圆盘豆原木木段,直径为1000mm,长度 2000mm,将原木锯解成热处理试件,试件尺寸为500mm(纵向)×120mm(径向)×26mm(弦向),试件均为心材径切板。热处理试验只选温度和时间两个因素,每个因素有 4 个水平,采用全因素试验设计方法,共有 16 组热处理条件,每个热处理条件选取5块试件,即样本数为5,共需 80 块试件,再加上 1 组对照材,共需 85 块试件。将试件堆垛入窑,干燥至含水率为 10%后将试件托运至中国林科院木工所实验中心。

1.2试验设备

(1)热处理设备由德国产木材干燥机 Lignomat 改造而成,温度范围为 0~250℃。改造后的干燥机安装有蒸汽发生器和氧化锆分析仪。设备对木材热处理过程的控制方式为干球温度+氧含量。

(2)电子万能力学试验机,SIBER HEGNER&CO.LTD公司生产。(3)Nicolet impact 410 型傅立叶变换红外光谱仪,频率范围4000~400cm-1,分辨率 4cm-1,每种试样的波谱扫描次数为 64。

1.3试验方法

(1)热处理试验:热处理温度为 160℃、180℃、200℃、220℃,热处理时间为 2h、4h、6h、8h。

(2)力学强度检测试验:将热处理试件加工成抗弯强度和弹性模量试样,尺寸为 300mm(纵向)×20mm(弦向)×20mm(径向),试样的弹性模量按《木材弹性模量测定方法》(GB1936.2-91)进行测试,试样的抗弯强度按《木材抗弯强度试验方法》(GB1936.1-91)进行测试。硬度试样则按日本标准 JISZ 2101-1994 截取,尺寸为40mm(纵向)×40mm(弦向)×20mm(径向)。试样的测试面为弦切面。

(3)红外光谱试验:取一定量的溴化钾放入称量瓶中,另取一定量作为红外光谱试样的木粉放入称量瓶中,放入烘箱中干燥,设定温度为 105℃、时间 48h。取少量的木粉与溴化钾(木粉与溴化钾的比例为 1∶150)放在玛瑙研钵中研磨成粉末,然后将混合物压制成薄片,使用傅立叶变换红外光谱仪进行扫谱。

2 试验结果与分析

热处理前后圆盘豆木材抗弯强度、弹性模量、硬度及其变化率如图 1~3 所示。木材的抗弯强度是指木材承受横向荷载的能力;弹性模量常用于计算构件在荷载作用下的变形以及长住的荷载;木材硬度表示木材抵抗其他钢体压入其内的能力。试验结果表明,随着热处理温度升高,圆盘豆木材的抗弯强度降低、弹性模量在 160℃时最高,然后降低,硬度的变化趋势不明显。

由图1 可知,随着热处理温度的升高和热处理时间的延长,木材的抗弯强度降低;热处理时间对木材抗弯强度的影响不显著,抗弯强度的变化主要受热处理温度的影响。素材的抗弯强度是 168MPa,当热处理温度为 160℃时,抗弯强度最低为 149MPa,抗弯强度最多降低了 11.31%;当热处理温度为 180℃时,抗弯强度最低为 128MPa,抗弯强度最多降低了 23.81%;当热处理温度为 200℃时,抗弯强度最低为 115MPa,抗弯强度最多降低了 31.48%;当热处理温度为 220℃时,抗弯强度最低为87MPa,抗弯强度最多降低了 48.21%。由此可知,当热处理温度高达 220℃时,抗弯强度损失了近一半,为了避免热处理对木材力学强度的影响,当采用热处理方法对木材进行物理改性时,热处理温度不宜过高,这样才能达到既提高木材的尺寸稳定性,又能尽量减少木材力学强度损失的目的。根据《木材物理力学性质分级表》[8]可知,圆盘豆木材抗弯强度(168MPa)为高强度,当热处理温度在160℃或 180℃时,圆盘豆热处理材的抗弯强度为中等强度,而当热处理温度为220℃时,圆盘豆热处理材的抗弯强度(87MPa)为低强度。因此,圆盘豆木材只有在处理温度为160℃或 180℃时,其热处理材才能在车、船、桥梁、枕木、柱、桩等方面作为重型结构材使用。

由图 2 可知,素材的抗弯弹性模量为 17.1GPa,当热处理温度为160℃时,抗弯弹性模量最高为 18GPa,最大升高率为5.26%;当热处理温度为 180℃~220℃时,抗弯弹性模量降低,最大降低率为9.91%。与木材的抗弯强度相比,热处理对木材的抗弯弹性模量影响较小。

由图 3 可知,热处理对木材硬度的影响规律不显著,硬度变化率范围在-25%~8.33%之间,与木材的抗弯强度相比,热处理对木材硬度影响较小。

对圆盘豆心材素材和心材热处理材(热处理温度220℃、热处理时间 8h)进行傅立叶变换红外光谱检测分析,研究木材化学成分在热处理过程中化学官能团和化学键的变化特征,以期在分子水平上探讨热处理过程中木材化学组分的变化。红外光谱的波长范围是 0.75~500μm,通常根据应用不同将其分为三个区域,即:波长范围 0.75~2.5μm 的近红外区、波长范围 2.5~25μm 的中红外区和波长范围25~500μm的远红外区。“红外光谱”通常指中红外区的分子吸收光谱。在红外光谱中,常用波数(单位 cm-1,即以 cm 为单位的波长的倒数,它表示电磁波在 1cm 距离内振动的次数)来描述红外光的频率特性,中红外区的波数范围在4000~400cm-1之间[9]。圆盘豆木材红外光谱特征吸收峰及其归属见表1。

首先将木材分离成单一组分进行红外光谱分析,然后再进行综合对比推断吸收峰的归属。在木材的红外光谱中,波数在4000~2000cm-1范围内只有3413cm-1处羟基上的 O-H 伸缩振动和 2899cm-1处的甲基、亚甲基或次甲基团上的C-H 伸缩振动,这两个峰在纤维素、半纤维素和木素中都大量存在,对研究热处理过程中化学成分的变化贡献不大,为了精确研究木材热处理过程中化学官能团和化学键的变化特征,本文将着重研究热处理材红外光谱中位于 2000~800cm-1波段的吸收峰[10]。纤维素的结构比较简单,一般认为纤维素的特征吸收峰为 2899cm-1、1422cm-1、1376cm-1和 894cm-1,并且可以用这几个特征吸收峰计算纤维素的结晶度。半纤维素的红外光谱,因单糖残基和其他侧基的不同而异,但 1737cm-1附近的乙酰基和羧基上的 C=O 伸缩振动吸收峰是半纤维素区别于其他组分的特征[11-13]。

图 4 所示分别为木材热处理前后的红外光谱对比图。1737cm-1处归属半纤维素的C=O 伸缩振动和羰基的伸缩振动吸收峰。1376cm-1、1153cm-1、1110cm-1、1054cm-1、895cm-1分别归属于纤维素和半纤维素中 CH弯曲振动的吸收峰、C-O-C 伸缩振动的吸收峰、-OH 缔合吸收带、C-O 伸缩振动峰以及异头碳(C1)振动吸收峰。表征木质素芳环的碳骨架振动位于 1608cm-1、1508cm-1一系列吸收峰、1263cm-1归属于木质素苯环氧键 Ar-O 伸缩振动吸收峰、1230cm-1归属于木质素酚羟基 C-O 伸缩振动吸收峰。从图 4 可以看出,热处理后在2000~800cm-1波段处的吸收带发生部分变化。

通过对比对照材和热处理材红外光谱图可知,3413cm-1左右的羟基—OH 浓度降低,2899cm-1处的甲基(—CH3)和亚甲基(CH2)没有变化,1737cm-1左右的酯键略有减少,说明处理后羧基—COOH和羰基—C=O等非共轭羰基减少,表明在加热过程中随着温度的升高半纤维素开始发生脱乙酰基反应,由此导致半纤维素含量下降。因为阔叶树材中半纤维素含量更高,含有的乙酰基团更多,所以此处的吸收峰降低明显,脱乙酰基的过程表明热处理使半纤维素发生了降解和脱水反应。通过对比对照材和热处理材红外光谱图可知,1048cm-1处纤维素和半纤维素的 C-O 伸缩振动吸收峰增强,表明热处理过程中纤维素和半纤维素发生物理脱水和化学脱水,纤维素和半纤维素分子中失去大量羟基基团。1370cm-1处吸收峰明显减弱,表明热处理使木材中的纤维素和半纤维素在化学结构上发生了热降解反应,导致纤维素和半纤维素含量降低。1263cm-1、1230cm-1处吸收峰明显减弱,此处是木素的甲氧基或者是酚性醚键的 C-O 伸缩振动吸收峰,这表明热处理使木素结构中的醚键断裂,木素脱去甲氧基。895cm-1处的吸收峰没有明显变化,说明纤维素的 β 糖苷键稳定性很高。1608cm-1、1508cm-1处的苯环伸缩振动峰基本没有变化,说明木素的芳香体自身很稳定,但一部分直接连接在苯环上的基团获得能量后很容易发生反应。1323cm-1、1422cm-1、1455cm-1处木素苯环上的CH2剪式振动和CH 弯曲振动在热处理后均有不同程度的降低,这进一步证明了木素侧链上的基团发生了降解反应。热处理后苯环特征峰 1110cm-1强度增加,说明热处理使苯环发生缩合反应,因此共轭体系延长。热处理后木素酚羟基 1153cm-1强度增加,说明热处理使木素中酚醚键部分断裂,形成了新的酚羟基,木素发生的降解和缩合反应也是木材热处理后力学强度降低的主要原因。

综上所述,木材在热处理过程中,发生了纤维素的脱水反应、半纤维素的热降解反应,木素的热降解、缩合反应,其中木素的反应最为活跃。在高温作用下,木材内部的纤维素非晶区表面的羟基基团脱落,微纤丝间距离缩短,纤维素分子之间形成了新的氢键结合,即纤维素分子间发生脱水反应,使纤维素分子表面游离羟基的数量减少。木材内半纤维素分子链上的乙酰基团断裂并生成乙酸,导致半纤维素的含量降低、乙酰基团数量减少。木质素的醚键断裂,木素脱去甲氧基,木素发生降解、缩合反应,使吸水性强的羟基基团数量减少。以上木材内部三大要素的综合反应使热处理后的木材力学强度降低。

木材化学处理方法范文2

摘要:

文章针对木材蒸煮废水有机物浓度高这一特点,探索性地利用沼气化处理模式对木材蒸煮废水进行处理研究。结果表明,该废水可生化性较差。但是从COD降解效果来看,降解率能达到70%;从产气潜力分析,1kg-COD大约能产0.316m3的沼气,且沼气中甲烷含量为58.18%左右;可见,木材加工废水的沼气化处理方法是行之有效的。

关键词:

木材加工废水;沼气;厌氧处理

1木材加工废水的处理现状

随着木材加工行业的不断发展,木材加工废水已经成为我国工业废水主要污染源之一。其中木材加工过程中蒸煮工艺段产生的蒸煮废水是木材加工废水的主要废水来源,蒸煮废水属于高浓度有机废水,其水量大,色度高,木质素含量高,废水的可生化性能差,直接排入水体会对水体造成严重的污染。为了解决这一难题,国内外有些学者采用物理方法[1]、生物方法[2]进行了试验研究,但是对原木蒸煮废水的处理至今国内外尚无成熟可靠的方法以及相关文献报道,因此对深入研究木材加工废水的处理办法迫在眉睫。笔者研究从木材蒸煮废水有机物浓度高这一特点出发,探索性地研究木材蒸煮废水的沼气化利用,为该类废水的处理方式寻求一条新的出路,为有效地实现废水的资源化和能源化利用做准备。

2材料与方法

2.1供试材料与接种物试验材料为木材加工废水,来自四川省南充市某木材加工厂。主要特性见表1。接种物为成都市污水处理厂的厌氧污泥,基本特性见表2。

2.2试验装置和处理试验仪器有1000mL广口瓶4个(用作发酵瓶),500mL广口瓶4个(用作集气瓶),500mL三角瓶4个(用作集水瓶),橡胶塞大小各4个,水浴锅,乳胶管以及玻璃管。按照图1连接好厌氧消化实验装置。利用1000mL广口瓶做发酵瓶,设3个试验组,每个瓶中加入450mL厌氧污泥和450mL木材加工废水,调节缓和液pH值至7.0,搅拌均匀,用橡皮塞封口。试验温度为中温(35℃±2℃)。从试验启动的第2d开始,每天定时记录日产气量和溶液pH值。每周测量一次甲烷含量。

2.3分析方法干物质含量(总固体含量):烘干法[3]测定;产沼气量:采用排水法收集沼气;CH4含量:采用沼气成分分析仪测量。

3结果与分析

木材加工废水利用水浴锅加热,厌氧发酵试验稳定运行了44d,产气结束。

3.1木材加工废水日产量随时间变化关系木材加工废水沼气发酵日产沼气量变化如图2所示。由图2可知,在沼气发酵第1d产沼气最多,420mL,究其原因,是因为沼气产量受废水中有机物浓度的影响,浓度越高,产气量就越大[4]。从发酵第2d开始,沼气产量急剧下降,到第8d产气量只有62mL。显然这一现象是由反应初期的酸化反应引起。因为从图2的pH值变化显示,从发酵第2d废水的pH值就急速下降,到反应第8d时pH值只有4.95,说明反应初期,酸化细菌比产甲烷细菌活跃,导致酸化反应速度快于产甲烷速度。反应从第9d开始,产甲烷速度明显快于酸化速度,pH值有所回升,系统趋于稳定。随着消化时间的延长,有机物的含量降低,使得产气量也随之逐渐减少。此外,产气量还与系统中硫酸盐还原菌及反硝化细菌等的活动有关,这些细菌会与产甲烷菌争夺碳源,从而使产气量下降。

3.2木材加工废水沼气发酵累积产沼气量随时间变化关系木材加工废水沼气发酵累积产沼气量变化如图3所示。图3显示了木材加工废水沼气发酵过程累积产气量的经时变化。在中温条件下,经过44d的厌氧发酵,总产沼气量为3561mL。在发酵的前20d,总产气量已经占整个过程总产气量的81%左右,说明木材加工废水的大量降解主要发生在前20d时间段内。

3.3木材加工废水产沼气潜力及沼气中甲烷含量测定中温条件下,木材加工废水经过沼气发酵,产沼气潜力为0.316m3•kg-1COD(见表3)。但是由于最终出水的COD浓度还比较高,为7500mg•L-1,还是不能将出水直接排放至环境中。从表3还可以看出,在发酵初期由于发酵体系的酸化,导致在发酵第7d时所产沼气中甲烷含量仅45.80%,不足50%。但在整个发酵过程中,产生的沼气中平均产甲烷含量为58.18%;说明中温条件下木材加工废水利用沼气化方式处理时可行的。

4小结和讨论

(1)研究中的木材加工废水其VS仅占TS的12.5%,可见该废水可生化性较差。(2)中温条件下,对木材加工废水而言,1kgCOD大约能产0.316m3的沼气,非常接近理论上讲的1kgCOD产0.35m3的沼气量,说明该废水利用沼气化处理的方法是可行的;而且COD去除率可达70%。(3)从沼气中甲烷含量来看,木材加工废水厌氧发酵产生的沼气中甲烷含量大约58.18%。(4)从出水看,经过厌氧消化的木材加工废水中有机物含量仍然比较高,显然不能直接排放,如何进一步提高废水有机物的降解效果是治理木材加工废水必须攻克的难题。

参考文献:

[1]郁桂林,于金莲,王衍.木材蒸煮废水的化学处理[J].上海师范大学学报(自然科学),2005,34(4):101-104.

[2]达明珠.氧化塘处理原木蒸煮废水[J].木材工业,2005,19(1):33-39.

[3]张无敌,宋洪川,尹芳,等.沼气发酵与综合利用[M].昆明:云南科技出版社,2004:24-26.

木材化学处理方法范文3

关键词 新时期;木材检查站;建设与管理;问题;措施

中图分类号 D922.63 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2013)11-0194-02

木材检查站的建设目的是维护正常的林业生产秩序和良好的生态环境。目前木材检查工作还存在着一定的问题,需要根据现状进行改革以加大执法力度,履行木材运输检查监督职责,依法保护森林资源,维护正常的木材流通秩序。

1 新时期木材检查站的责任

木材检查站是林业基层行政执法单位,是由县级以上地方林业行政主管部门领导并根据需要设立的专门机构,依照法律、法规、规章的规定,统一归口管理本行政区内的木材检查工作,包括:宣传和执行相关法规政策;对木材运输进行检查,依法查验木材运输的证件是否合格,对违法运输的木材予以制止等。木材检查员应该充分履行自己的职责,对运输的木材进行严格检查,核实木材运输的相关证件,并详细记录木材的运输情况;对于符合规定的手续齐全的、货证相符的木材予以放行;对于违法的木材运输,应依法作出相关处理[1]。

2 存在的问题

2.1 执法人员素质水平不高

由于部分执法人员业务知识不强,执法水平不高,对违章运输打击不力,处罚不到位,随意性较大,习惯简单办案方式,不按法定程序规定作出处罚,出现在证据不足、立案事实不清的情况下急于结案、定性不准确,适应法律、法规不当等现象。还有部分执法人员思想不端正,在检查执法工作中存在畏难情绪和老好人思想,、、酒后执法。这些行为不仅违反了《林业行政处罚程序规定》的规定,而且还影响了林业执法的严肃性。

2.2 工作方式不适宜

许多无证木材经常避开检查站直接从高速公路畅通无阻地运往销区,冲破了木材运输检查网络,增加了木材检查的困难,原有的站内值班死守方法无法真正起到执法成效,违法运输木材行为屡见不鲜,严重破坏了正常流通秩序。同时,检查站对违章木材的材积计算尚无一套简便、快捷的办法。另外,对档案管理不够严谨,案卷制作还存在不规范的地方。

2.3 违法犯罪现象严重

由于市场对加工木材的需求量较大,一些不法人员大量收购非法来源的木材,促使乱砍滥伐、盗伐林木、木材非法运输现象严重。少数货运部门只顾本部门利益也助长了违法运输木材的歪风,有的货运公司、邮车等还参与了木材违法运输,偷漏税费,并且以低价进入市场,扰乱了公平竞争的市场秩序,影响了木材市场的稳定健康的发展。

3 木材检查站管理采取的措施

3.1 提高执法人员素质,规范执法行为

提高执法人员素质,规范执法行为。木材检查站是林业部门对外执法的文明窗口,工作的好坏直接影响到林业部门的执法形象。针对执法人员素质和思想的问题,检查站应应定期组织学习,提高队伍素质,做好相关法律、法规和业务知识的培训,强化在执法过程中准确引用法律、法规条文,做到注重证据,程序合法,促使木检执法人员的业务水平和办案能力得到了进一步提高。还要抓好执法人员的政治思想和勤政廉洁的教育,提高执法人员的思想觉悟,增强依法行政和服务的意识,树立勤政为民、执法为公的思想。通过职业教育与思想道德教育,推行规范化管理,树立新时期木检人员的执法形象。健全内部管理制度,抓好廉政制度。为了保证各项制度落到实处,还要通过全体站员开会逐条讨论并签字,无论是谁触犯了制度,都要严格按制度办事,用纪律约束执法行为。

3.2 强化木材运输巡查工作

针对原有工作方式的不适宜,新时期的木材检查站应推行木材运输巡查,组建流动巡查执法大队,开展专项打击和整治活动,木检工作要适应新形势的需要,改变林业执法部门各自为政的做法,整合力量综合执法,充分调动各站队的积极性,主动出击,堵截小路、乡道,有效地制止不法树贩无证运输木材行为;强化木材运输巡查工作,以固定站点和流动巡查相结合的方案,以各站队和森林公安各警务区联动执法的办法,采取灵活机动的方法,利用早上、中午、晚上和深夜不定时、不定点到林区进行流动巡逻检查,特别是加大对自然保护区的巡查力度,有力地打击破坏森林资源的行为,有效地制止违章运输木材的行为,强化木材市场监督巡查检查力度,对木材市场实行分管、监管检查,进一步规范木材市场的管理。木材运输巡查大队要善于从违法运输这一现象中发现其违法根源,以免造成以罚代刑、避重就轻、放纵犯罪的现象。充加强木材运输流动巡查力度,打击违法运输木材行为,维护正常流通秩序,保证木材市场健康发展。进一步加强森林资源管理,执行上站把关验证,履行管理程序,通电下站,下站核实查证登记的做法。强化木材运输流动巡查监督可以充分发挥木材凭证运输检查监督对林业市场经济中的作用。同时,还要规范木材流量登记制度,切实做好检查站每天的木材流量登记检查工作,及时掌握每天的木材运输情况[2-5]。

3.3 严厉打击违法犯罪行为

对于各种违法犯罪行为,应加强对木材经营、加工单位的巡查监督,加大对无证、伪装偷运木材行为的打击力度,定期不定期地加强对经营、加工木材单位的检查监督和清理整顿工作,将其纳入依法规范的经营渠道,使非法来源的木材难以销赃,坚决打击破坏森林资源的违法行为,并将违法运输行为移交森林公安,追溯源头,彻查到底,对不法分子应通过法律追究其相关责任。加强对木材市场的管理,强化监督检查力度,对木材市场实行分管、监管检查,有效打击严重破森林资源的犯罪行为,进一步规范木材市场的管理[6-10]。

4 参考文献

[1] 许宗学.对加强木材运输管理的思考[J].China's Foreign Trade,2011(20):313.

[2] 陈开团.探索加强木材运输检查监督工作的新路子[C]//林业,森林与野生动植物资源保护法制建设研究——2004年中国环境资源法学研讨会(年会)论文集(第一册).重庆:[出版者不详],2004:33-35.

[3] 陈开团.浅议福建省木材凭证运输管理[J].林业资源管理,2002(5):5.

[4] 李红亮.关于如何做好木材流通管理的调查报告[J].科技致富向导,2011(27):408.

[5] 宫文芳.木材运输管理工作存在的问题及对策[J].民营科技,2011(9):242.

[6] 次国鑫,刘志元,于方.新时期木材检查站建设与管理工作初探[J].内蒙古林业,2009(3):24-25.

[7] 沈志敏,姚安平.庆元县木材检查站建设管理存在问题及对策[J].安徽农学通报,2011(5):253-254.

[8] 刘家富.加强木材检查站建设规范行政执法行为[J].云南林业,2011(12):44-45.

木材化学处理方法范文4

关键词:木材;软化处理;工艺

木材从力学角度上看是一种弹性材料,在结构上呈多孔状,木材的这个特性,可以使其弯曲。但是如果要获得较小的弯曲曲率半径,需在弯曲之前对木材进行软化,增大木材的塑性。

1 木材弯曲的原理

木材从力学角度上看是一种粘弹性材料,从结构上看又是一种多孔材料,木材的这个特性,可以使其进行简单的弯曲,但是如果要使弯曲变得容易并且能获得较小的弯曲曲率半径,应在弯曲之前对木材进行软化,增大木材的塑性;在木材软化处理后再进行顺纹压缩弯曲,使木材在顺纹压力的作用下,细胞壁中微纤丝之间产生滑移,导致木材细胞壁的壁层纵向产生裙皱,木材在弯曲力矩的作用下,弯曲时的受压面形成裙皱,受拉面形成展皱,在允许的形变范围内便可获得较小的弯曲曲率半径。木材弯曲时,逐渐形成凹凸两面,在凸面产生拉伸应力,使凸面木材有不同程度的伸长,凹面产生压缩应力,使凹面木材有不同程度的压缩,其应力分布是由表面向中间逐渐减少,中间一层纤维既不受拉伸,也不受压缩,两个表面受最大的拉伸和压缩,当弯曲程度太大时,两表面所受的拉伸和压缩超过了该种材料的允许拉伸形变和压缩形变的同时,木材就会遭到破坏。

2 木材软化处理的方法

2.1水热处理 水热处理(蒸煮法)软化木材,主要是利用水对纤维素的非结晶区、半纤维素和木素进行润胀,为分子剧烈运动提供自由体积空间,靠由外到里逐渐对木材进行传导加热,使分子获得足够的能量。组成木材细胞壁的主要成分为:纤维素,半纤维素和木素。木材经水热处理后,一部分半纤维素易分解溶解成液态,纤维素无定型区分子链上的游离羟基吸附水分,使纤维素间隙中水膜增厚,分子间距离增大,吸引力减小,便于在外力作用下产生相对滑移。木材膨胀形变是水进入到木材的非结晶区内,使木素、半纤维素和纤维素的非结晶区体积膨胀,增大自由体积空间,提高了木材的塑性。加热可以使非结晶区中的木素、纤维素和半纤维素分子能量加大。在水、热的作用下,纤维素非结晶区湿胀,木素呈粘流态,半纤维素失去其联结作用,木材塑性加大。水热处理方法有水煮和气蒸两种:

2.1.1水煮方法会使木材含水率增高,弯曲后干燥时间延长。此外因细胞腔内自由水的存在,在弯曲过程中,易产生静压力而造成废品。目前生产中经常采用汽蒸,主要是饱和蒸汽蒸煮。

2.1.2气蒸时间与弯曲方材的厚度、含水率、树种和要求的塑化程度有关。蒸煮不足则塑化不好,容易在剧烈弯曲程度下产生破坏;蒸煮过度则顺纹抗拉,使其顺纹抗压强度降低,方材将难以承受在弯曲过程中端面产生的压缩变形而被破坏。所用蒸煮设备应靠近曲木设备,每次蒸煮的木材数量不宜过多,以免表面过分冷却和蒸煮过度。放在蒸煮设备内的木方之间要留出6~8 mm的间隙,使其均匀受热,缩短蒸煮时间,保证弯曲质量。蒸设备直径一般为250~400 mm,不宜太大。锅的长度稍大于弯曲零件的长度。

2.2高频介质加热处理 高频介质加热处理是把弯曲毛料放在高频电场内两个电极板间,反复极化,使分子在这种高频交变电磁场作用下急剧运动而相互摩擦产生热量,从而达到升温加热的目的。在高频加热中,介质吸收电能而发热的能力与介质本身的热传导性无关,而是取决于介质本身的介电特性和电场的电参数,即与介质的损耗因素、电场强度的平方、电场频率成正比。高频电场强度越强、频率越高或介质的损耗因素越大,则极性分子(如水)运动的幅度和次数就越大,摩擦产生的热量也越多,加热和干燥的速度就越快。这是一种有效的软化方法,可以在方材弯曲后真接进入干燥定型工序。高频度加热的频率高于300 MHz,弯曲木材受波导管谐振腔的电磁波辐射场照射。高频及微波加热快而均匀,可使弯曲与定型两工艺连续进行。

木材化学处理方法范文5

高中物理教材“校本化”的实施能使教材更加适合本校学生的实际情况,使教材更加符合教师个人的教学风格,使教材更加切合学生的意义建构.

2 实现高中物理教材“校本化”的思路

如图1所示,教师首先要了解学生,包括了解学生的困惑、看法,然后结合自己的学识、风格开发相关的学习材料,最后才是运用相关的学习材料.需要说明的是,要使教学具有针对性,开发的材料可以多,但教师运用的材料只能精不能多.因为过多的材料不利于学生形成清晰、有序的知识结构,也不利于研究问题的深入讨论.在这里,所谓的“精”,其标准有两条.一是选用的材料要准确地定位在学生的困惑处,二是选用的材料要与学生的实际能力相匹配.教学中应该在提取精要内容的基础上合理地运用所开发的材料,通过运用进一步了解学生是否达到了既定的目标,如果还没有,可以按前述的过程循环进行.

3 实现高中物理教材“校本化”的方法

实现高中物理教材的“校本化”可以分三步走:第一步,用活物理教材;第二步,整合问题资源;第三步,开发选修教材.

3.1 用活物理教材

“用活物理教材”是指在充分发挥现有教材优势的基础上,对教材内容进行合理地增删、调整的一种做法.这是教材“校本化”的基础.比如,对于教材中没有揭示出物理本质的地方就需要教师合理地增补.高中物理选修3-1“电场强度”一节中,用图2(甲)表示等量同种电荷的电场线分布图.教师了解到学生心中存在的两个问题:问题一,图2(甲)无法反映两电荷连线上的电场方向,也无法反映两电荷连线中轴线上的电场方向,更无法反映两电荷连线中点处场强为零的情况;问题二,“如以无穷远处电势为零,等量同种电荷连线中点处的场强为零,其电势为什么大于零?”对于问题二有教师按图2(甲)中靠近两电荷连线中轴线上的电场线来解释,因为沿着电场线方向电势逐渐降低,等量同种电荷连线中点处的电势高于无穷远处的电势,所以该处场强为零但电势大于零.可是学生并不认同这一观点,理由是图2(甲)中两电荷连线的中轴线上没有画出电场线,怎么能用附近的电场线来解释呢?于是,教师就要开发合适的材料来解释了.开发的材料如下:对于两电荷连线上及两电荷连线中轴线上的各点,从场强的叠加原理出发可判断出各点的场强方向,由此可以完善等量同种电荷的电场线分布图,再者由于两电荷连线中点处的场强为零,就用圆圈表示,这样图2(甲)就变为了图2(乙).利用图2(乙)不仅很好地解决上述两个问题,而且还使电场线知识更加完备.

3.2 整合问题资源

“整合问题资源”是根据学生的问题,结合教材内容、教师对教材的理解创造性地开发教材的做法.与“用活物理教材”这一步相比,它更富有创造的意义.在这里,学生的问题是教材“校本化”的重要资源.教师合理地整合问题资源,开发相关的学习材料,能使教材更加适合本校学生的实际情况.下面以“力的分解”为例谈教材的开发.

背景:学生在上一节课已经学习了力的合成和力的分解知识.

(1)教师了解到的问题:学生的困惑是“什么时候力按实际作用效果分解,什么时候力采用正交分解法?”――这是教材中没有解决的问题. 另外,作业中存在的问题是“学生解题不注意格式,作图不够规范”.

(2)材料的开发及运用:首先,让学生清楚地认识到,处理平衡问题时,不仅有按力实际作用效果的分解法、力的正交分解法,还可采用力的合成法,通过问题1将前后的知识整合在一起,使三种方法融会贯通.其次,让学生通过板演展示出作图中存在的问题,师生合作共同纠偏.第三,通过问题2实现知识的即时反馈,看学生有无掌握规范的作图方法.第四,通过问题3让学生认识到面对较多方法时,具体选择哪种方法,还要视解决问题的方便而定.第五,通过设计的三个练习使学生灵活地选择合理的方法来处理实际的问题.

问题1 如图3,OA、OB、OC是三段材料相同的绳子,如逐渐增加所挂物体的重,则哪一根先断?

四位学生展示了自己的思考,如图4(甲)、(乙)、(丙)、(丁)所示,他们均判断出OB绳子先断.

师生一起剖析:图4(甲)、(乙)采用的是力合成的方法,其中图4(甲)合成时用的是平行四边形定则,图4(乙)合成时用的是三角形定则.图4(甲)中OA方向上没画出FOA,OB方向上没画出FOB, CO方向上没标出力的符号FOC.把图4(甲)补完整后,根据有向线段的长短表示力的大小,可知FOB>FOA>FOC=G,则OB段绳子先断.图4(乙)中存在两个问题,一是没标力的符号,二是水平向左的力画成了虚线.教师要强调应当用带箭头的实线来表示力.图4(丙)是按力的实际作用效果分解的,也是唯一画完整的图.图4(丁)采用正交分解法,但图中没标出OA、OB方向上力的符号,缺OC方向上FOC这个力,如补完整后,也可判知OB绳子先断.

然后教师指出:“课前有同学提出这样一个问题,‘什么时候力按实际作用效果分解,什么时候力采用正交分解法?’通过刚才这一例题,大家有什么体会?”使学生体会到解决问题的多种方法.

问题2 图5(甲)中球重为G,球心、尖角处的连线与水平方向之间的夹角为α,求球对竖直墙壁与尖角处的压力大小.

学生板演作出图5(乙)、(丙).

师生共同分析:图5(乙)中重力G按实际作用效果分解时,没必要画出FN1、FN2,而G的两个分力没有标出字母.图5(丙)中力FN1正交分解时,最好建立O-xy坐标轴,力的分解要遵守平行四边形定则,应在平行四边形两邻边的末端处标出两个分力的示意图.图5(丙)中两分力均标在了平行四边形的两邻边之外.通过分析使学生进一步认识到如何作图才更规范.在这里,进一步说明了按力的实际作用效果和按正交分解两种方法都可以求解,并提出在这里能否用力的合成法来求解.

问题3 如图6(甲)所示,墙上有一个孔,用力F将劈形物体ABC敲入孔内,已知∠BAC=30°,求劈两个侧面产生的推力大小.

学生思考了一段时间后,觉得图看不懂.

教师添了两段直线段AD、AE,并分别在AD、AE上加了斜线,如图6(乙)所示.说明一点:将劈形物体看做是一枚钉,小孔看成是墙上的一个洞,用锤子将这枚钉敲入厚厚的墙内,则钉子与墙的接触部分就是AD和AE部分.

学生的第二个困惑是力F的起点并没有画在物体上,不知道怎么处理.

教师指导:可将力F的起点平移到劈形物体的重心上.然后再让学生求解这一问题.

结果大多数同学按图6(乙)的方法分解F,并求出了劈两个侧面所产生推力的大小.

通过这个问题的讨论,使学生认识到一点:虽然处理平衡的问题有三种方法,但具体选择哪种方法,还要视问题而定,有时选用某一种方法就显得特别简洁.

3.3 开发选修教材

“开发选修教材”是专门针对学物理有浓厚兴趣的学生开设的,主要是开发知识拓展型选修教材.它能拓展学生的知识视野,培养学生的创新精神,增强学生的动手实践能力.与前两步相比较,第三步更具灵活性、开放性、实践性.比如,根据人教版高中物理教材教学上的难点、结合学校的实际情况开发合适的实验教材就是针对学生课程选修需要进行高中物理教材“校本化”的一种做法,它能充分满足学生自主学习的需要.

现以“摩擦力”实验教材的开发为例谈“高中物理实验的研究”选修教材的开发.

3.3.1 开发的背景

目前,在一些城市的高中学校已引入DIS实验系统并运用到物理实验的教学之中,但仍有为数众多的农村高中由于价格昂贵的因素并未购入这一实验系统.一方面,本校就没有DIS实验系统,无法用此系统来研究摩擦力问题.另一方面,最大静摩擦力问题的教学如用DIS实验系统来教学还是显得抽象,学生理解起来困难仍较大.但采用图7所示的实验教具,其效果远比DIS实验系统要好.另外,如滑动摩擦力的大小与速度大小是否有关等用常规实验难以解决的问题,用图7所示的实验教具却能迎刃而解.

3.3.2 开发的内容

如图7所示,A、B为两个转筒,C为木块.转筒B与一摇手相连,转筒A、B上套有用白纸卷成的一个纸筒,细绳跨过定滑轮,细绳一端与木块C相连,另一端与竖直悬挂的弹簧秤相连,在弹簧秤指针下方卡一小泡沫块.

研究静摩擦力:木块与白纸接触处做一记号,用摇手顺时针缓慢转动B,白纸卷随着纸筒一起转动,木块C相对记号处静止,弹簧秤有读数且逐渐增大.(1)木块C相对记号处静止,表明木块C是否受到静摩擦力的作用?(2)弹簧秤有读数说明细线对木块C有向左的拉力,而木块C能随白纸一起向右运动,说明白纸对木块C有什么方向的静摩擦力?(3)木块C随白纸一起向右运动没有发生滑动,弹簧秤读数逐渐增大,说明静摩擦力怎么变化?(4)当木块C向右运动到某一位置时,木块C突然相对白纸发生滑动,弹簧秤中的弹簧突然回缩,指针往上运动,指针下的小泡沫块却留在了读数最大处,这个现象能说明什么问题?此时小泡沫块所指示的读数能反映什么?

研究滑动摩擦力:

设问1 静止的物体会受到滑动摩擦力吗?摇动摇手,白纸筒转动,木块C相对地面静止不动,说明相对地面静止的物体会受滑动摩擦力的作用吗?

设问2 滑动摩擦力的大小与正压力大小有关吗?如有关,有何定量的关系?摇动摇手,白纸筒转动,木块C相对地面静止不动.第一次实验时在白纸上放一个木块,读出弹簧秤的读数,由二力平衡知弹簧秤读数的大小等于木块所受滑动摩擦力的大小.第二次在原有木块上再叠放一个相同的木块,采用相同的操作,读出弹簧秤的读数,比较一、二两次的实验数据,思考滑动摩擦力的的大小与正压力是否有关,如有关是什么关系?

木材化学处理方法范文6

通过对与木材检验工作紧密联系的林学基础理论主要有测树学造材理论、测树学树干解析理论、森林计测学计测方法、森林经理学木材标准理论以及林分生长模型理论这几大方面进行分析。就可以提高基层木材检验人员的林学基础理论水平,进而通过林学基础理论在木材检验中的应用来提高自身的木材检验水平。木材检验工作贯穿于木材生产经营从原条的合理量材设计开始,一直到木材产品的最后售出的全过程。木材产值、产量、质量、品种以及出材率等主要经济技术指标几乎都需要木材检验技术的支撑。由此可见,提高木材检验水平是相当重要的。

一、充分掌握测树学造材理论基础,提高合理造材水平

测树学造材理论是测树学的重要内容,主要讲授如何合理造材来获取最大的收益。只有足够的测树学造材理论支撑,才能够充分发挥木材检验人员的业务水平,才能够最大化地利用有限的森林资源。合理的量材设计能消除或降低缺陷的降等程度。如果量材设计不合理,就会造成木材产品在质量和产值上的差异。具体表现在坏材带好材,长材短造,优材劣造,致使原木质量下降,浪费森林资源。又例如合理造材中的“三先三后”即优先设计先造特级原木,后造加工用原木;先造长材,后造短材;先造优质材,后造劣质材。“三要三杜绝”,即要量材造材,杜绝粗制滥造;要量尺标准准确,杜绝超长短尺;要材尽其用,杜绝浪费木材。还要摸索和总结本地区原条病腐规律。内外腐和缺陷的掌握和区分,要总结出一套本地不同树种不同情况的病腐规律,使原条造材日趋合理。

二、充分掌握测树学树干解析理论基础,提高合理规划水平

树干解析是整个林学科研的必要手段,同时也是本材检验人员必须要掌握的林学理论之一。如何充分合理利用有限的森林资源实现最大的经济价值,是摆在我们榆验人员面前的一大课题,这就需要我们在如何提高原条出材率上做文章。我们可以通过对各林场所的木材按林层、树种和胸径进行抽样调查,对伐倒后原条的具体情况进行树干解析,根据具体的林分材种结构规律,充分考虑木材的使用价值和经济价值。坚持优先设计选造较珍贵材种,即出口材、特级材、特选材;优先设计选造较珍贵树种,即水曲柳、红松、榆木;优先选造优质材种,即胶合板材、加工用材的原则。实施对原条优良部分优材优用,对梢头木、枝丫和劈裂部分,凡有价值、符合木材标准要求的都要造材利用。在保证提高造材出材率的前提下,考虑市场畅销且售价高的树材种,使两者之间有效地结合起来,将有限的森林资源充分利用,做到材尽其用。

三、充分掌握森林计测学、测树学中树木计测理论,最大化减少木材检验误差

在传统的粗放型检尺工作中,我们往往并不注重计测方法、计测误差等理论。但如果想要提高木材检验水平,就必须充分学习森林计测学和测树学中的树木计测理论,把住伐区木材检验关。在伐区木材检验中,必须严格执行国家木材标准,要特别注意原木不规则断面的径级以及弯曲、内腐、外腐等常见问题的判断与检查,做好归楞描号工作,达不到标准的木材一律不准下山。对归楞装车木材检尺要严格控制,装车时检验员要装一根检一根。要充分借鉴伐倒木测定中的各种误差处理方式,对误差的处理要科学合理。如果没有森林计测学作为基础的话,就无从谈起误差的处理了,因此,作为新时期的木材检验人员,学握足够的森林计测学理论是基本的要求。

四、充分掌握森林经理学中木材标准理论,为降耗节省资源做贡献

森林经理学中的木材标准是重要的林学基础知识,同时也是国家的标准化法计量法重要的依据,木材检验贯彻标准化法、计量法,认真学习木材标准,是加强林政资源管理、执行限额采伐的强有力措施和必要的手段。作为木材检验人员,一定要熟悉木材检验标准的各项细则,遵循国家标准、行业标准、地方性标准和有关法规文件,练就过硬的检验技能和综合能力,保证木材检验工作顺利进行,实现低消耗、高质量、高产出的目标,为国家节约宝贵的森林资源,为森工企业创造更大的经济效益。

五、利用林分生长模型理论中的节子剖析技术来深入了解节子

林分生长模型理论是林学理论当中理论性比较强的内容,其中,关于节子生长的部分和木材检验工作联系非常紧密,因此林分生长模型理论也是一名合格木材检验人员所必须掌握的林学基础理论。节子是最重要的木材缺陷之一,也是现代术材检验技术中的重中之重。节子破坏木材构造的均匀性和完整性,不仅影响木材表面的美观和加工性质,更重要的是降低木材的某些强度,不利于木材的有效利用。特别是承重结构所用木材的分等,与节子尺寸的大小和数量有密切关系。节子影响利用的程度,主要是根据节子的材质分布位置、尺寸大小、密集程度和木材的用途等而定。

总之,通过木材检验人员的自身努力,不断提高自身的理论水平和业务水平,可以使有限的木材能拥有最大的经济价值,同时也给森工企业带来最大的经济效益,为国民经济的发展贡献我们应尽的一份力量。

参考文献:

[1]宫凤林.浅析木材检验对禾材生产工作的重要意义[J].黑龙江科技信息,2008,21.

[2]朱建伟,谭民.木材检验工作在实施“天保”工程中的重要性[J].内蒙古林业,2002,8.

[3]赵宗辉,齐忠民.对如何强化木材检验管理的几点建议[J].林区教学,2006,5.