室內(nèi)甲醛污染的控制與治理

1、室內(nèi)甲醛污染的控制與治理甲醛是室內(nèi)空氣主要污染物之一。是一種無色的刺激性氣體，沸點(diǎn)為19.5C,易于揮發(fā)，常溫下易溶于水。主要來源于各種人造板材，貼墻布、涂料等各種裝飾材料以及吸煙等產(chǎn)生的 煙霧等。甲醛對人體健康的危害極大，室內(nèi)空氣甲醛含量大于0.1 mg/m3就會對呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生危害，高濃度甲醛對神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、肝臟都有危害，在我國有毒化學(xué)品名單上甲醛 居第二位，且被世界衛(wèi)生組織(WHO)確定為可疑致畸、 致癌物質(zhì)1。居室空氣中甲醛衛(wèi) 生標(biāo)準(zhǔn) (GB/T161271995)規(guī)定居室內(nèi)甲醛量要小于0.08 mg/m3,但一般住宅裝修后甲醛 濃度平均為0.2 mg/m3，最高可達(dá)0.81mg/

2、m3,嚴(yán)重超出標(biāo)準(zhǔn)2。目前采用多種技術(shù)方法降 低建材中的游離甲醛，雖取得一定成效，但由于技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的限制，室內(nèi)甲醛污染仍然十分 嚴(yán)重。因此，對室內(nèi)甲醛污染的控制與治理非常重要。1合理控制室內(nèi)環(huán)境由于甲醛的釋放是一個長期的過程，日本橫濱國立大學(xué)研究表明，室內(nèi)甲醛的釋放 期一般為315年，且其與室內(nèi)的溫度、相對濕度、室內(nèi)換氣數(shù)、室內(nèi)建材等有關(guān)，合理控 制室內(nèi)環(huán)境可降低甲醛濃度。1.1室內(nèi)通風(fēng) 室內(nèi)通風(fēng)是清除甲醛行之有效的辦法，可選用空氣換氣裝置或自然通風(fēng)，這樣有利于室內(nèi)材料中甲醛的散發(fā)和排放。Zhang等3研究發(fā)現(xiàn)，MV(Mixing Ventilation)比DV(Displacement Ve

3、ntilation)可以更好的保持室內(nèi)空氣質(zhì)量。室內(nèi)通風(fēng)要注意根據(jù)季節(jié)、天氣 的差異和室內(nèi)人數(shù)的多少來確定換氣頻度，通常在春、夏、秋季都應(yīng)留適當(dāng)?shù)耐L(fēng)口，冬季 每天至少開窗換氣30min以上，但其只用于污染較輕的場合。1.2控制室內(nèi)溫度、濕度經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，甲醛的釋放隨著濕度的增大而增加，隨溫度升高而增大4。溫度由30E降到25C可降低甲醛50%，相對濕度由70%降到30%時甲醛量降低40%，溫度和濕度效應(yīng)降 低室內(nèi)甲醛量主要是靠降低污染源的擴(kuò)散5。要使室內(nèi)材料中的甲醛盡快釋放，就應(yīng)增加其 溫濕度，因此一般在剛剛裝修的房中采取烘烤的方法或在室內(nèi)擺放一盆清水可使甲醛加快釋 放。要控制室內(nèi)甲醛濃度就要

4、降低其溫濕度。1.3植物凈化美國國家空間技術(shù)實(shí)驗室(NationalSpacetechnology Laboratory的有關(guān)實(shí)驗 證明，銀 苞芋、吊蘭、蘆薈、仙人球、虎尾花、扶郎花等室內(nèi)觀賞葉植物對甲醛有較好的吸收效果。 因此，在室內(nèi)放置上述植物既美化環(huán)境又起到凈化空氣的作用。僅僅調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境雖能降低室內(nèi)甲醛濃度，但還不能達(dá)到理想結(jié)果，尤其在甲醛釋放初 期，需要采用空氣凈化技術(shù)。2室內(nèi)甲醛污染治理技術(shù)目前，國內(nèi)外采取多種方法治理室內(nèi)甲醛污染，且現(xiàn)在已有一些產(chǎn)品問世。治理室 內(nèi)甲醛污染的空氣凈化技術(shù)歸納起來主要有：物理吸附技術(shù)、催化技術(shù)、化學(xué)中和技術(shù)、空 氣負(fù)離子技術(shù)、臭氧氧化技術(shù)、常溫催化氧

5、化技術(shù)、生物技術(shù)、材料封閉技術(shù)等。2.1物理吸附技術(shù) 物理吸附主要利用某些有吸附能力的物質(zhì)吸附有害物質(zhì)而達(dá)到去除有害污染的目的。主 要是各種空氣凈化器。常用的吸附劑為顆?；钚蕴?，活性炭纖維、沸石、分子篩、多孔粘土 礦石、硅膠等。So nia Aguado等7研究發(fā)現(xiàn)，沸石膜對室內(nèi)甲醛、苯等污染物有較好去除效 果?；钚蕴坷w維是吸附劑中最引人注目的碳質(zhì)吸附劑。蔡健等8研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)條件下用H2O2對ACF改性可提高對甲醛的吸附性能。榮海琴9等對經(jīng)改性處理的聚丙烯腈(PAN)基 活性炭纖維(ACF)對甲醛吸附性能進(jìn)行初步研究發(fā)現(xiàn)，PAN-ACFs浸漬處理及后續(xù)熱處理后的 樣品對甲醛的吸附量明顯高于未

6、處理樣品對甲醛的吸附量。對物理吸附技術(shù)改進(jìn)主要是尋找 比表面積大且具有更快的吸脫附速率的吸附劑，還有與其他技術(shù)相結(jié)合使用等。Sawada等10在裝有活性炭的花盆中栽培具有甲醛凈化性能的植物，其對甲醛去除效果比單純的活性炭吸附要好。物理吸附還可用于建材，Kazunori等11研發(fā)的一種可生物降解的木炭板，在2 h內(nèi) 可把20X106的甲醛全部吸收，且木炭板廢棄后可被生物降解。物理吸附富集能力強(qiáng)，且 不會產(chǎn)生二次污染物，簡單易推廣，對低濃度有害氣體較有效。但物理吸附的吸附速率慢， 對新裝修幾個月的室內(nèi)的甲醛的去除不明顯，且會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染，還有吸附劑需要定 時更換。2.2催化技術(shù) 催化技術(shù)以催

7、化為主，結(jié)合超微過濾，從而保證在常溫常壓下使多種有害有味氣體分解成無害無味物質(zhì)，由單純的物理吸附轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)吸附，不產(chǎn)生二次污染。目前市場上的有害 氣體吸附器和家具吸附寶都屬于這類產(chǎn)品。納米光催化技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一項空氣凈化技術(shù)，它主要是利用二氧化鈦的光催 化性能氧化甲醛，生成二氧化碳和水。該技術(shù)在紫外光照射下用于治理空氣污染越來越受到 重視，成為空氣污染治理技術(shù)的研究熱點(diǎn)。為提高其對甲醛的降解速率，展開了一系列對其 反應(yīng)影響因素的研究。對二氧化鈦光催化降解甲醛反應(yīng)動力學(xué)的研究說明，甲醛光催化降解 反應(yīng)遵循一級反應(yīng)動力學(xué)規(guī)律，反應(yīng)速率由反應(yīng)物濃度控制，光催化反應(yīng)由表面化學(xué)反應(yīng)控 制12。甲

8、醛濃度在10 mg/m3以下時，可被TiO2在紫外光條件下光催化完全降解為CO2和H2O,在較高濃度時被氧化成甲酸13。Steve ns等4實(shí)驗表明，在紫外光條件下，納米TiO2光催化反應(yīng)器對低濃度甲醛去除率為100%，但用太陽光照射時，凈化效率僅為35%。錢昱等14對納米二氧化鈦光催化降解空氣中甲醛的研究發(fā)現(xiàn)：TiO2負(fù)載在無紡布和鎳網(wǎng)上時比 負(fù)載在玻纖布上效果好；加入適量活性炭能明顯提高甲醛光催化降解速率；水玻璃作為粘結(jié) 劑時能有效提高甲醛光催化降解速率。此外，許多學(xué)者不斷研發(fā)新方法，在硼硅酸鹽玻璃表 面涂上一層Sol-Gel TiO2薄膜對室內(nèi)甲醛有良好的去除效果，在1.56mW/cm2

9、的UVA照射下最大反映速率常數(shù)為0.148 min115。劉凡新等16通過Sol-Gel工藝在玻璃表面及多孔陶 瓷表面制得均勻透明的摻鈰納米TiO2薄膜，發(fā)現(xiàn)其在近紫外光處的吸光度有明顯提高， 對甲 醛有極高的光催化降解速率。楊陽等17利用納米TiO2制備出一種完全不含有機(jī)物的水性涂 料，涂敷在內(nèi)墻上可長時間有效分解有害氣體。在實(shí)際應(yīng)用中可見光比紫外光易得，將具有 可見光活性的Fe-TiO2光催化劑與耐光催化氧化的硅酸鉀基料進(jìn)行復(fù)配，可得到能夠有效而 持久地在普通日光燈環(huán)境下降解甲醛的復(fù)合建筑涂料18。催化技術(shù)可以與物理吸附技術(shù)或其他技術(shù)結(jié)合運(yùn)用， 效果更佳。 催化技術(shù)與物理吸附 技術(shù)相結(jié)合，

10、可利用物理吸附技術(shù)為催化技術(shù)提供高濃度反應(yīng)環(huán)境，催化技術(shù)降解甲醛使吸 附劑得到再生。納米TiO2光催化劑與一些氣體吸附劑(沸石、活性炭、SiO2等)相結(jié)合在 弱紫外光激發(fā)下就可以有效降解低濃度有害氣體。侯一寧等19對二氧化鈦-活性炭纖維混合材料對室內(nèi)甲醛污染的凈化進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，TiO2-ACF混合材料比單純使用TiO2或ACF效果要好，且TiO2與ACF質(zhì)量比為1:0.5時混合材料去除甲醛效果最好。Fumihide等20把 光催化技術(shù)與使用活性炭進(jìn)行連續(xù)吸附、 脫附的技術(shù)相結(jié)合， 發(fā)明一種改進(jìn)的光催化反應(yīng)器， 可在10 min內(nèi)使10 m3密閉室內(nèi)小于1 mg/m3的低濃度甲醛降解到WHO標(biāo)

11、準(zhǔn)(0.1 mg/m3) 以下，在90 min內(nèi)可使甲醛濃度降為零。稀土激活空氣凈化材料綜合了化學(xué)吸附、 物理吸附、 光催化等多元催化技術(shù)，對甲醛達(dá)到持久凈化21。張增風(fēng)等22對低溫等離子體催化脫除 室內(nèi)甲醛的研究發(fā)現(xiàn)，在室溫、常壓、介質(zhì)阻擋放電情況下，電壓增高，等離子體技術(shù)的甲 醛脫除率增加，填充較大比表面積介質(zhì)小球能有利于甲醛脫除，二氧化鈦在等離子體氣氛下 可以產(chǎn)生催化活性。催化技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合運(yùn)用可互補(bǔ)缺點(diǎn)，達(dá)到更好的凈化效果。催化技術(shù)具有反應(yīng)條件溫和、能耗低、二次污染少、可以在常溫常壓下氧化分解結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的有機(jī)物等優(yōu)點(diǎn)， 一般室內(nèi)甲醛的濃度較低， 在居室、 玻璃、 陶瓷等建材表面涂敷

12、薄膜或安放TiO2空氣凈化設(shè)備可有效降解甲醛。但其需要納米TiO2和紫外光照射，存在經(jīng) 濟(jì)和技術(shù)的局限性，還未進(jìn)入大面積使用推廣階段。2.3化學(xué)中和技術(shù) 化學(xué)中和技術(shù)一般采用絡(luò)合技術(shù)，破壞甲醛、苯等有害氣體的分子結(jié)構(gòu)，中和空氣中的 有害氣體，進(jìn)而逐步消除。目前，專家研制出了各種除味劑和甲醛捕捉劑，屬于該技術(shù)類產(chǎn) 品。TiO2該技術(shù)最好結(jié)合裝修工程使用，可以有效降低人造板中的游離甲醛。2.4空氣負(fù)離子技術(shù) 其主要選用具有明顯的熱電效應(yīng)的稀有礦物石為原料，加入到墻體材料中，在與空氣接 觸中，電離空氣及空氣中的水分，產(chǎn)生負(fù)離子；可發(fā)生極化，并向外放電，起到凈化室內(nèi)空 氣的作用。市場中銷售的“綠諾空氣

13、離子寶”屬于這種產(chǎn)品。金宗哲等23研究表明，稀土 激活電氣石可凈化甲醛95%以上，其把負(fù)離子技術(shù)和物理吸附、化學(xué)吸附技術(shù)集于一身。負(fù) 離子技術(shù)也可應(yīng)用到建材上，如負(fù)離子涂料，其能夠持續(xù)釋放的負(fù)離子與室內(nèi)污染源持續(xù)釋 放的有害氣體（正離子）不斷中和、降解，可長期起到去除甲醛的作用。馮艷文等24應(yīng)用天然礦物的改性活化技術(shù)和納米稀土激活技術(shù)研制的健康環(huán)保型建筑內(nèi)墻涂料，不僅具有較 為優(yōu)越的常規(guī)性能，還集無污染、抗菌、防霉、輻射遠(yuǎn)紅外線、釋放負(fù)離子等對人體健康有 益的功能于一身。該涂料只需在可見光激發(fā)下便可產(chǎn)生大量的負(fù)離子，使室內(nèi)負(fù)離子數(shù)增加200400個/cm3。2.5臭氧氧化法 臭氧與極性有機(jī)化合

14、物如甲醛反應(yīng)，導(dǎo)致不飽和的有機(jī)分子破裂，使臭氧分子結(jié)合在有 機(jī)分子的雙鍵上，生成臭氧化物，從而達(dá)到分解甲醛分子的目的。汪耀珠等25通過測量低 濃度臭氧對甲醛氣體的凈化率（有紫外燈照射）發(fā)現(xiàn)，臭氧濃度0.0500.075 mg/m3,甲醛濃 度3.038.70mg/m3,5 min后檢測，臭氧對甲醛凈化效率為41.74%。臭氧發(fā)生裝置具有殺 菌、消毒、除臭、分解有機(jī)物的能力, 但臭氧法凈化甲醛效率低, 同時臭氧易分解, 不穩(wěn)定, 可能會產(chǎn)生二次污染物，同時臭氧本身也是一種空氣污染物，國家也有相應(yīng)的限量標(biāo)準(zhǔn)，如 果發(fā)生量控制不好，會適得其反。2.6常溫催化氧化法又稱為冷觸媒法，主要是利用一些貴金屬

15、特殊的催化氧化性能，使室內(nèi)污染物變成為CO2和H2O。一般載體為ZrO2、CeO、SiO、活性炭、分子篩等，經(jīng)常采用的貴金屬有Pd、Pt、Rh、Ru和Ir。日本近年來對低溫催化劑進(jìn)行了深入的研究，并有一系列的專利問世。Yushika等26，27研發(fā)的含有錳氧化物組分（MnO2為77）的空氣凈化器，對剛剛裝修的住宅中 甲醛去除效果良好，在7個多月時間內(nèi)使新建住宅室內(nèi)甲醛由0.21X106降到0.04X10-6, 且沒有發(fā)現(xiàn)有害的副產(chǎn)品（HCOOH、CO），其還可以加速材料中甲醛釋放。2.7生物技術(shù) 生物法凈化有機(jī)廢氣是微生物以有機(jī)物為其生長的碳源和能源而將其氧化、 降解為無毒、 無害的無機(jī)物的方法。李小梅等28實(shí)驗表明，通過篩選、培育的適宜微生物菌種接種掛膜 制作的生物膜填料塔對入口濃度小于20 mg/m3的甲醛廢氣具有較好的凈化效果，凈化效率 達(dá)到90%以上，凈化操作時，液體噴淋量維持在20 L/h有利于凈化。Masaki等29研究表明， 生物酶對甲醛降解有潛在能力，此方法操作簡單、運(yùn)行成本低，無二次污染而被歐洲廣泛使 用并已工業(yè)化。生物活性溫度一般為1040C,因此室內(nèi)溫度必須維持在特定微生物的活性溫度范圍內(nèi)，使其應(yīng)用受到限制。2.8材料封閉技術(shù) 對于各種人造板中的甲醛，專家們研制出了一種封閉材料，稱作甲醛封閉劑，用于家具 和人造板材內(nèi)的甲醛氣體封閉。 目前出現(xiàn)在我