科技通报

居室中甲醛气体的检测和降解

点击数:10    日期:2016-11-07 09:03:27

人们居住环境的空气质量和人体的健康密不可分,最近几年,人们生活水平逐渐提高,但是随之而来的却是污染越来越严重的空气
  

  摘 要:人们居住环境的空气质量和人体的健康密不可分,最近几年,人们生活水平逐渐提高,但是随之而来的却是污染越来越严重的空气。甲醛作为目前室内空气中的主要污染物来源之一的气体,已经以其来源的广泛性、出现的高频性、对人体伤害大等特征,引发了全球各界的广泛关注。因此,寻求治理和减少室内甲醛的方法和策略很有必要,且随着我国居民环保意识的增强和生活质量的提高,这些降低甲醛污染的方法和手段具有很高的市场应用和推广价值。
关键词:居室;甲醛气体;检测;降解
本文引用《中小企业管理与科技
1 室内甲醛污染的危害及来源
1.1 室内甲醛污染的危害
甲醛是一种无色的,对呼吸系统有强烈刺激性的有害气体,其易溶于水,但有很强的挥发性,是当前室内空气污染的主要有害成分之一。甲醛对人体的危害首先是对呼吸道、眼睛、皮肤有强烈的刺激作用,会导致各类过敏症状。其次,甲醛与空气游离的氯离子化合会生成二氯甲醛醚,是危险的高致癌物质。当空气中甲醛含量达到600ppm以上就会导致呼吸道炎症,浓度进一步增加则会导致更加严重的呼吸道病症并导致恶心、呕吐,当甲醛浓度超过30mg/N3时,会直接使人中毒死亡。长期在甲醛环境中生活,会导致呼吸道与皮肤癌症患病概率远高于常人。
1.2 室内甲醛污染的来源
通常室内空气甲醛污染的来源来自于建筑与装修材料产生的污染,通常是含有机合成物质的材料会释放挥发性气体类污染物,甲醛与苯是主要的污染成分。产生甲醛污染的材料通常有以下几类:
①隔热材料。隔热材料一般分为无机与有机两类。无机隔热材料主要是石棉、矿棉和玻璃纤维,这些材料一般不造成甲醛污染。另外一类则是有机隔热材料,主要有聚苯乙烯、聚氨酯等合成材料制成的泡沫塑料等。这些高分子有机合成材料制成的泡沫塑料在较高气温下会分解,而且使用较长时间后,也会自行分解出甲醛、苯和氯乙烯等有害气体。
②壁纸及黏结剂。当前,墙面装修中壁纸是最为常用的一类材料,壁纸的材料有些采用化纤纺织而成,本身会释放甲醛等污染物。另外,粘贴壁纸所用的黏结剂更是产生甲醛与苯类有害气体的一大污染源。这些黏结剂多含环氧树脂、酚醛树脂或者聚乙烯醇甲醛等物质,在凝固过程中会挥发大量甲醛,凝固后随着时间老化后也会分解产生有害气体。
③涂料。涂料的成分中包括颜料、溶剂、成膜物质等,较为复杂。其中的溶剂大多是挥发性很强的有机合成物质,这些溶剂的作用是将成膜物质溶解,易于涂抹,在涂料被涂抹并成膜凝固后,这些溶剂就会在这个过程大部分挥发,因此造成严重的甲醛以及其他类有害气体污染。
④人造板材。人造板材是采用木材碎屑与胶黏剂制造的再生材料,其胶黏剂主要为脲醛树脂和酚醛树脂,这些胶黏剂会挥发出大量甲醛,可以说是室内甲醛污染的最大污染源。与涂料等其他污染源不同之处在于,人造板会长期持续挥发甲醛气体,其释放量大、持续时间长。
2 室内甲醛污染的检测
甲醛测定的方法有比色法、色谱法、电化学法、荧光法等。其具体特点如下:
2.1 比色法
也称为分光光度法,由于性价比高,是应用最广泛的甲醛检测手段。有专门的国家标准GB/T18024.26《酚试剂分光光度法》对其操作与试验进行了详细的规范。其测定步骤如下:
①获取待测甲醛溶液。采用酚试剂水溶液作为吸收液,一般采用0.1g酚试剂融于100ml的蒸馏水中,每次取5ml溶液稀释至100ml作为吸收液。酚试剂溶液配置后可以保存,但为了保证准确度,稀释的吸收液必须检测前调配。
待测甲醛采集图
②显色测试。利用硫酸铁铵溶液对甲醛酚试剂溶液在酸性条件下进行显色,采用10g/L浓度硫酸铁铵溶液,与待测溶液以1∶10的比例进行滴定,并加入待测溶液两倍体积的0.1mol/L盐酸。之后,将溶液在常温下静置20分钟,在可见光范围(400nm~760nm波长)进行扫描,获得吸收光谱,然后根据分光光度试验规范要求,获得多组不同显色时间的吸收光谱,进行甲醛浓度标定值的比对。
2.2 色谱法
色谱法分为气相色谱法、高效液相色谱法、离子色谱法等。气相色谱法的原理是利用涂有2-硝基苯肼的担体在酸性条件下,吸附空气中的甲醛生成稳定的甲醛腙,经CO2脱洗,利用氢火焰离子化验进行检测。液相色谱法在获得甲醛腙之后,用CHCl3进行提取,用稀释甲醇脱洗,经色谱柱分离后在流动相中测定,其灵敏度高但成本高昂。离子色谱法以氢氧化钾溶剂作为介质,将甲醛氧化成甲酸,通过测定甲酸离子浓度来测定甲醛浓度。
2.3 电化学法
电化学法分为示波极谱法和吸附伏安法。示波极谱法利用甲醛与氨以及乙酰丙酮的反应物在电极上还原产生的还原波进行甲醛浓度的快速标定。吸附伏安法则利用缓冲溶液获得甲醛与格式试剂的反应物吸附在电极表面,产生的伏安特性变化来进行甲醛的监测。
3 甲醛污染降解与治理
3.1 通风换气
在降低室内甲醛浓度的过程当中,最为简单的方法就是通风换气,只进行开窗换气或者通风换气机的使用就可以达到目标的。通过将室内的空气进行稀释能够有效地降低室内的甲醛浓度。在具体实施当中,可通过室内甲醛污染检测判断甲醛的浓度,然后通过局部通风或者全面通风的方式控制甲醛的污染,这种方法主要应用于甲醛浓度较低的场所。有很多因素会对室内甲醛含量带来影响,包括:排放速率、温度、湿度、材料所含甲醛浓度,在保证通风量的基础上,还应当对换气速率进行提升,从而才能够将室内甲醛含量进行更好的降低。
3.2 生态治理法
在一些研究中发现,甲醛能够被一些植物吸收。例如研究人员以芦荟作为研究对象,实验采用元素标记法进行,将甲醛环境用C-14标记,结果发现在一段时间后,C-14出现在芦荟的细胞组织当中,这就表明芦荟在新陈代谢时对甲醛进行了吸收。同时还有一些研究人员以吊兰为研究对象,实验环境为封闭空间,在一段时间后对室内的甲醛含量进行检测,发现有着明显的较少,这表明吊兰也能够在新陈代谢时吸收甲醛。此外,通过相关实验研究表明,虎尾兰、龟背竹和一叶兰等也有着吸收甲醛的作用,因此在甲醛的治理中可采用一些绿色植物,对居住环境能够起到改善作为,这种生态治理法在甲醛治理中应用的较为广泛。
3.3 化学处理
化学处理方式主要是选用一些化学物质通过与甲醛发生反应或者结合,从而生产甲醇。其一,二氧化氯氧化法。对甲醛利用氧化性进行氧化分解,但在实际操作过程当中效果不理想,不能达到预期效果,仍需要不断地改进和完善。其二,臭氧氧化法,臭氧分体通过与有机分子进行双键结合,与甲醛发生一定的反应,从而生成臭氧化物,进而得到分解甲醛的目的。通过这种方法的使用能够对室内甲醛的含量进行控制,但是在臭氧与甲醛发生反应的过程当中,也会产生一些其他的污染物。
3.4 物理处理
物理处理主要通过吸附或者催化技术来实现,主要包括两种。其一,活性炭法,由于活性炭有着吸附作用,活性炭内部的小孔隙中能够将甲醛分子吸入其中,并且大孔隙对于微粒也有着吸附作用,活性炭法在室内甲醛控制中被广泛地应用,但更换较为频繁,给使用带来一定的难度,同时在温度较高时,污染物会从孔隙内飘出来污染空气。其二,光催化法。通过紫外线的照射,催化剂会具有氧化还原的作用,从而能够对空气进行净化,材料以半导体材料为主,包括ZnO2、TiO2、Fe2O3等,光催化法也在生活中被广泛应用,并且成本较低,发展前景良好。
4 结语
随着甲醛的快速检测研究逐渐深入,人们也不断地开发各种新方法新产品,来满足大家越来越高的要求。未来研究灵敏度更高、准确度更高、可靠性更好、更加简单易操作的快速检测方法依然是科学工作者的追求目标。同时,基于现有的甲醛分析方法,实现对居室内甲醛气体的灵敏检测,并运用适当的降解方法将其降解,实现对甲醛的防治治理,是与人们的健康生活息息相关的重要内容。
参 考 文 献
[1] 相广东.甲醛对室内环境品质的影响分析及其控制措施的研究[D].内蒙古农业大学,2013.
[2] 朱玉玲.室内空气中甲醛的去除研究[D].山东大学,2010.
[3] 宋洁琼.室内空气中甲醛的检测及吸附研究[D].山西大学,2011.



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