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        不同甲醛去除材料性能比較研究

        2020-11-16 06:59:33魏任重丁盛陸鎮(zhèn)嬌
        裝飾裝修天地 2020年21期
        關(guān)鍵詞:在線監(jiān)測(cè)甲醛

        魏任重 丁盛 陸鎮(zhèn)嬌

        摘? ? 要:室內(nèi)家居材料釋放的甲醛持續(xù)危害著人們的健康,市場(chǎng)上的去除甲醛的產(chǎn)品種類繁多。為了更好的認(rèn)識(shí)和選擇除醛產(chǎn)品,采用自制甲醛在線監(jiān)測(cè)裝置,對(duì)比了九種除醛材料的2h除醛速率和5h去除率。結(jié)果表明,二氧化氯,二氧化鈦光觸媒和吡喃多胺聚酯具有較好的除醛效果,其中二氧化氯5h去除率達(dá)到96.0%,但活性較短;羥丙基甲殼素,精油和酶解植物蛋白等生物質(zhì)除醛材料的除醛效果一般,具有一定長(zhǎng)效性;氨基酸輔酶的除醛效果較差,并且容易失活。

        關(guān)鍵詞:甲醛;在線監(jiān)測(cè);除醛材料;除醛速率;甲醛去除率

        1? 引言

        甲醛(Formaldehyde)常溫下是一種無(wú)色、有刺激性氣味的氣體,易溶于水.甲醛具有較高的生物化學(xué)活性,容易與生物體蛋白質(zhì)結(jié)合。人體長(zhǎng)期接觸甲醛氣體,會(huì)損害皮膚,呼吸器官和神經(jīng)系統(tǒng),造成慢性中毒。世界衛(wèi)生組織已經(jīng)把甲醛氣體確定重要的致癌物質(zhì),會(huì)導(dǎo)致肺部,口腔,皮膚,結(jié)腸等組織器官癌變。

        目前甲醛對(duì)人體危害主要源頭來(lái)自室內(nèi)裝修和紡織制品等。室內(nèi)裝修材料主要包括各類人造板及其制品、化纖地毯、油漆涂料以及各種膠粘劑等。特別是人造板(細(xì)木工板,膠合板和刨花板等)中大量采用酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂膠粘劑,板材中會(huì)持續(xù)釋放甲醛到室內(nèi)環(huán)境。如何解決室內(nèi)空氣污染問(wèn)題,一般通過(guò)控制釋放源頭、保持空氣流通和有害氣體凈化等幾種途徑。作為一種有效的方法,甲醛去除產(chǎn)品越來(lái)越引起人們的關(guān)注。

        甲醛去除產(chǎn)品主要機(jī)理包括物理吸附,化學(xué)作用,生物降解,微生物代謝等。物理吸附是以分子間作用力吸附甲醛等有害物質(zhì),包括有活性炭、沸石、分子篩、硅膠等;缺點(diǎn)是效率低、不穩(wěn)定、易脫附、易受溫度影響?;瘜W(xué)作用是通過(guò)氧化反應(yīng),絡(luò)合反應(yīng),加成反應(yīng),光催化反應(yīng)等化學(xué)作用原理,將甲醛分子分解生成二氧化碳和水等無(wú)毒分子,主要包括光觸媒二氧化鈦,含氮化合物,強(qiáng)氧化劑等,其中光觸媒需要以紫外線為光源,產(chǎn)生高活性·0H自由基,能與甲醛反應(yīng)。生物降解是生物或微生物體內(nèi)提取的酶物質(zhì),能分解甲醛為二氧化碳和水。通常植物包括綠蘿,吊蘭,常春藤等。此類生物酶物質(zhì)對(duì)甲醛的耐受濃度有一定限度。微生物代謝是微生物以甲醛為食物碳源,通過(guò)微生物體內(nèi)氧化代謝作用,轉(zhuǎn)化氨基酸,甲酸或者其他碳化合物等[。

        本文將根據(jù)甲醛去除基本原理,根據(jù)自行開(kāi)發(fā)的檢測(cè)方法,對(duì)比分析多種不同除醛材料的除醛效果,從而為開(kāi)發(fā)高效甲醛去除產(chǎn)品提供支持。

        2? 實(shí)驗(yàn)

        2.1? 原材料

        二氧化鈦光觸媒,銀離子,羥丙基甲殼素,精油,蓖麻油酸鋅脂,吡喃多胺聚酯,二氧化氯,酶解植物蛋白,氨基酸輔酶,去離子水,甲醛溶液(3%質(zhì)量濃度)。

        2.2? 測(cè)試設(shè)備

        1. 噴霧加樣閥門入口;2. 甲醛釋放源;3. 風(fēng)扇;4.密封手套測(cè)試箱(400mm×400mm×600mm);5. 出氣口;6. 電動(dòng)氣泵;7. 甲醛在線測(cè)試儀(科爾諾 MOT-200-K)8. 氣體流量計(jì);9. 進(jìn)氣口;10. 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)收集。

        2.3? 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

        (1)甲醛去除噴霧樣品的制備:用去離子水將各種除醛材料溶解,稀釋為0.1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)液體,灌裝到噴霧瓶中,備用。

        (2)甲醛釋放源的制備:滴加約0.5g甲醛溶液(3%)在泡沫棉(100mm×100mm)載體上,置于密閉樣品瓶中,作為甲醛釋放源(圖1-2)。

        (3)甲醛檢測(cè)過(guò)程。[①]參照?qǐng)D1甲醛監(jiān)測(cè)裝置圖,打開(kāi)密封手套測(cè)試箱(4),啟動(dòng)風(fēng)扇(3),使測(cè)試空間空氣充分對(duì)流,清除污染物;關(guān)閉測(cè)試箱,開(kāi)啟甲醛在線測(cè)試儀(7)、電動(dòng)氣泵(6)和氣體流量計(jì)(8),待甲醛在線測(cè)試儀數(shù)據(jù)歸零,并持續(xù)20min,然后關(guān)閉各儀器。[②]打開(kāi)密封手套測(cè)試箱,放入甲醛釋放源樣品瓶,關(guān)閉密封手套測(cè)試箱,然后通過(guò)手套打開(kāi)甲醛釋放源樣品瓶,然后依次開(kāi)啟風(fēng)扇、氣泵、氣體流量計(jì),以及甲醛在線測(cè)試儀,氣體流速控制在2L/min,待環(huán)境甲醛濃度穩(wěn)定在5ppm~10ppm區(qū)間,關(guān)閉甲醛釋放源樣品瓶。[③]環(huán)境甲醛濃度保持穩(wěn)定30min,甲醛去除噴霧在加樣閥門口(1)噴霧約1g樣品,計(jì)算機(jī)30min收集甲醛濃度數(shù)據(jù)一次,共測(cè)試300min;測(cè)試完成后,關(guān)閉儀器,打開(kāi)密封手套測(cè)試箱,清洗,通風(fēng),測(cè)試下一個(gè)樣品。

        3? 結(jié)果與討論

        所選擇的除醛材料主要采用化學(xué)作用和生物降解原理,是目前市場(chǎng)上主要除醛原材料。本論文主要監(jiān)測(cè)了5小時(shí)內(nèi),九種除醛材料對(duì)甲醛去除效果。在九種除醛材料作用下,甲醛濃度在前2小時(shí)內(nèi)快速下降,約5小時(shí)后,甲醛濃度基本趨于平衡。本文采用2h除醛速率(ppm/h)和5h除醛率(%)兩個(gè)數(shù)據(jù)表示不同除醛材料的初期除醛能力和最終除醛效率,具體數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表1。

        3.1? 初期除醛效率

        根據(jù)表1的2h除醛速率數(shù)據(jù),九種除醛材料的初期除醛能力具有明顯的差異。吡喃多胺聚酯、二氧化鈦光觸媒和二氧化氯具有最快的初期除醛能力,精油、酶解植物蛋白、羥丙基甲殼素和蓖麻油酸鋅脂初期除醛能力一般,銀離子和氨基酸輔酶的初期除醛能力最差。

        吡喃多胺聚酯噴霧能和甲醛氣體發(fā)生快速凝膠反應(yīng),形成透明微凝膠,反應(yīng)極為靈敏。二氧化鈦光觸媒具有良好的光催化作用,在紫外光的作用下,與甲醛反應(yīng),初期除醛效果良好。二氧化氯是一種非常強(qiáng)的氧化劑,它能與具有還原性的甲醛發(fā)生氧化反應(yīng),在2h除醛速率數(shù)據(jù)上,雖然它比吡喃多胺聚酯和二氧化鈦光觸媒要略差,但二氧化氯能在1h內(nèi)就把大部分甲醛去除了,1h除醛速率達(dá)到5.14,遠(yuǎn)高于其它除醛材料。精油是從天然植物中提取的有機(jī)芳香組分,具有復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu),在初期除醛能力上,精油具有較好的作用。酶解植物蛋白是通過(guò)蛋白酶水解而成的氨基酸組分,其天然氨基基團(tuán)對(duì)甲醛也有一定反應(yīng)活性,除醛效果較好。另外,羥丙基甲殼素和蓖麻油酸鋅脂也具有一定除醛活性。

        在九種除醛材料中,銀離子和氨基酸輔酶的初期除醛能力較差。銀離子為高價(jià)氧化態(tài)活性離子,能促使空間產(chǎn)生原子態(tài)氧,從而有效氧化環(huán)境中的甲醛氣體。氨基酸輔酶則是一種能降解甲醛的生物酶,初期除醛能力較差。

        3.2? 最終除醛效率

        根據(jù)表1的5h除醛率數(shù)據(jù),九種除醛材料的最終除醛效率也存在明顯的差異,并且與2h除醛速率數(shù)據(jù)上也不完全一致。

        二氧化氯和二氧化鈦光觸媒的5h除醛率最高,均大于85%,二氧化氯的除醛率甚至高達(dá)96.0%。另外,銀離子,精油,蓖麻油酸鋅脂和吡喃多胺聚酯的除醛率能達(dá)到70%以上,具有一定最終除醛效果。羥丙基甲殼素,酶解植物蛋白和氨基酸輔酶的除醛率較低,氨基酸輔酶的5h除醛率甚至只有33.1%。表明在沒(méi)有任何保護(hù)的情況下,生物質(zhì)組分在甲醛環(huán)境中的活性長(zhǎng)效性較差,通常在2小時(shí)后,發(fā)生失活,除醛功能下降。

        3.3? 除醛材料的分析

        根據(jù)以上分析,強(qiáng)氧化劑和光催化類除醛材料在初期除醛和最終除醛效果非常好,不過(guò)強(qiáng)氧化劑二氧化氯對(duì)人體呼吸器官具有一定傷害性;吡喃多胺聚酯凝膠吸附類除醛材料初期除醛效果好,但最終除醛率一般;大部分生物質(zhì)除醛材料對(duì)人體健康無(wú)傷害性,但是除醛效果一般;氨基酸輔酶除醛材料的健康環(huán)保性更好,但是單獨(dú)使用的除醛效果較差,并且容易失活,只能作為生物酶除醛輔材應(yīng)用。因此,在開(kāi)發(fā)除醛產(chǎn)品時(shí),需要充分考慮實(shí)際應(yīng)用環(huán)境,結(jié)合各種除醛材料的特點(diǎn),發(fā)揮協(xié)同效應(yīng),并輔以助劑,來(lái)復(fù)配產(chǎn)品。

        4? 結(jié)束語(yǔ)

        利用自制甲醛在線監(jiān)測(cè)裝置,監(jiān)測(cè)了九種除醛材料的初期除醛效果和最終除醛效果。結(jié)果表明,所有的除醛材料均在初期具有更好的活性,并且呈現(xiàn)初步衰減的趨勢(shì)。這些除醛材料具有不同的除醛機(jī)理,初期除醛速率和最終除醛率也存在一定差異,在開(kāi)發(fā)除醛產(chǎn)品時(shí),需要協(xié)同各組分的特點(diǎn),綜合考慮。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 陳鳳娜,楊旭東.裝修材料和家具對(duì)室內(nèi)甲醛污染影響的研究[J].暖通空調(diào),2016(3):42~45.

        [2] 邱娟.室內(nèi)甲醛污染現(xiàn)狀及控制措施研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè),2009(10):129~131.

        [3] 雷德定,張志國(guó),劉波等.高效甲醛降解菌的分離篩選及應(yīng)用[J].中國(guó)人造板,2018(9):12~17.

        [4] 金晶,吳婉欣,陳雯雯等.微生物甲醛代謝途徑的研究進(jìn)展[J].吉林農(nóng)業(yè):學(xué)術(shù)版,2011(4):70~72.

        作者簡(jiǎn)介:

        魏任重(1979—)男,江西九江,高級(jí)工程師,博士,主要研究方向?yàn)榧揖友b修建筑材料,空氣凈化治理等。

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