碳化

碳化是通过干馏将植物和动物尸体等有机物转化为碳。

碳化是一种热解反应，因此被认为是一个复杂的过程，其中有许多反应同时发生，如脱氢、缩合、氢转移和异构化。

碳化不同于煤化，因为它发生得更快，因为它的反应速度快了很多数量级。

对于最终热解温度，施加的热量控制碳化程度和外来元素的残留量。 例如，在 T ~ 1200 K 时，残留物的碳含量超过 90 wt.%，而在 T ~ 1600 K 时，发现超过 99 wt.% 的碳。碳化通常是放热的，这意味着它可以 原则上可以自我维持，并用作不产生二氧化碳的能源。 就葡萄糖而言，该反应每克释放约 237 卡路里热量。

当生物材料暴露在突然的灼热中时（例如，在核爆炸或火山喷出的火山碎屑流的情况下），它会非常迅速地碳化，变成固体碳。 在赫库兰尼姆被火山摧毁时，许多有机物体如家具被高温碳化。

工业环境中的木材碳化通常需要 280 °C 以上的温度，这会释放能量，因此这种反应被称为放热反应。 这种碳化，也可以看作是木材的自发分解，一直持续到只剩下称为木炭的碳化残留物为止。 除非提供进一步的外部热量，否则该过程将停止并且温度达到最高约 400°C。 然而，这种木炭仍然含有可观数量的焦油残留物，以及原始木材的灰烬。

碳化物产生的物质可以证明是有害的，应采取简单的预防措施来降低风险。

碳化产生的气体含有高含量的一氧化碳，吸入有毒。 因此，在操作过程中在窑或坑周围工作时以及开窑卸料时，必须注意提供适当的通风，以使卸料过程中通过热燃料自燃而产生的一氧化碳排出。 被分散。

碳化产生的焦油和烟雾虽然没有直接毒性，但可能对呼吸系统有长期的损害作用。 在可能的情况下，住房区的位置应使盛行风将木炭作业产生的烟雾带走，窑炉不应靠近住房区。

木焦油和焦木酸对皮肤有刺激性，应注意避免皮肤长时间接触，提供防护服并采用尽量减少接触的工作程序。

焦油和焦木液还会严重污染溪流，影响人类和动物的饮用水供应。 鱼也可能受到不利影响。 中型和大型木炭作业产生的液体流出物和废水应收集在大型沉淀池中并使其蒸发，以免这些水进入当地排水系统并污染溪流。 与干馏和其他复杂系统不同，窑和坑通常不会产生液体排放物——副产品主要以蒸汽形式散布到空气中。 在这种情况下，防止环境空气传播污染的预防措施更为重要。

在一项研究中，碳化被用来制造一种新的催化剂，用于从乙醇和脂肪酸中生成生物柴油。 这种催化剂是由葡萄糖和蔗糖等单糖碳化产生的。 糖在 400°C 和氮气流下处理 15 小时，得到由多环芳烃片层的复杂混合物组成的黑碳残渣。 然后用硫酸处理这种材料，用亚磺酸盐、羧基和羟基催化位点使薄片功能化。