室內(nèi)裝修材料中甲醛釋放時(shí)間規(guī)律與影響因素分析報(bào)告

1、室裝修材料中甲醛釋放時(shí)間規(guī)律與影響因素分析陽(yáng) 紫云 明正 齊笑言 （大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院 130026）摘要：隨著我國(guó)室裝修的普與，含有甲醛的樹(shù)脂被廣泛應(yīng)用于建材、絕熱材料、家具等方面，這使得室空氣受到了十分嚴(yán)重的甲醛污染。本文采用氣候箱法對(duì)膠合板、酚醛樹(shù)脂涂料兩種常用室裝修材料中甲醛釋放隨時(shí)間的變化規(guī)律進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)分析溫度、濕度等因素對(duì)甲醛釋放的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示膠合板中甲醛釋放第11天左右達(dá)到穩(wěn)定，酚醛樹(shù)脂涂料中甲醛釋放第8天左右達(dá)到穩(wěn)定。兩種材料釋放速率均隨溫度、濕度、空氣流速的升高而加大。關(guān)鍵詞：甲醛 室空氣污染 釋放速率 影響因素Abstract: With the po

2、pularity of China's interior decoration, containing formaldehyde resins are widely used in building materials, insulation materials, furniture and so on, which makes indoor air had a very serious formaldehyde pollution. In this paper, using the climate of plywood box, the two phenolic resin coat

3、ing used formaldehyde in indoor decoration materials released with the passage of time to detect changes in the law, and through orthogonal experimental analysis of temperature, humidity and other factors on the impact of the release of formaldehyde. The experimental results show that the release of

4、 formaldehyde plywood in the first 10 days to stabilize, phenolic formaldehyde resin in the first eight days of the release of reach stability. Two materials with the release rate are temperature, humidity, air velocity and higher increase.Key words: formaldehyde indoor air pollution release rate fa

5、ctors前言 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的提高，室裝修和裝飾成為時(shí)尚。大量含有甲醛的建筑材料、裝飾材料紛紛進(jìn)入室。如以脲醛樹(shù)脂為膠粘劑的各種人造板（如人造木板、膠合板、刨花板、纖維板等）與用人造板制作的新的組合家具。其中的膠粘劑本身含有未結(jié)合的游離甲醛，人造板在使用過(guò)程中遇熱、潮解時(shí)甲醛也會(huì)釋放出來(lái)。含醛類消毒防腐劑的墻涂料、木器涂料、膠粘劑等，都會(huì)釋放。甲醛是室最嚴(yán)重的污染物之一，具有較高的毒性1，在我國(guó)有毒化學(xué)品優(yōu)先控制上高居第二位，并且己經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致形物質(zhì)。而人們對(duì)甲醛釋放規(guī)律和影響因素了解很少，在處理時(shí)往往因不能掌握最好的時(shí)機(jī)而得不到理想效果。1甲醛的主要

6、特點(diǎn) 1.1 一般性質(zhì) 甲醛又稱蟻醛，是最簡(jiǎn)單與最常見(jiàn)的醛類化合物，分子結(jié)構(gòu)式為HCHO。純甲醛在常溫下是一種具有窒息作用的無(wú)色氣體，有強(qiáng)烈刺激性氣味，特別對(duì)眼睛和黏膜具有刺激作用。氣體密度為1067m3，略重于空氣。易溶于水和乙醇，水溶液無(wú)色透明，其3040的水溶液統(tǒng)稱為福爾馬林2。甲醛是揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs(Volatile Organic Compounds)中最主要的一種。在我國(guó)有毒化學(xué)品優(yōu)先控制中甲醛高居第二位。室空氣中甲醛濃度若超過(guò)國(guó)家規(guī)定的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)對(duì)人體健康造成不同程度的危害。31.2對(duì)人體的危害大部分的人體疾病與室空氣污染有關(guān)。甲醛對(duì)人體(或生物)細(xì)胞的原生質(zhì)有害，它可

7、與人體的蛋白質(zhì)結(jié)合，改變蛋白質(zhì)部結(jié)構(gòu)，從而具有殺生力，一般利用甲醛這一特性來(lái)殺菌防腐。有關(guān)資料表明，在空氣中含有10以上的甲醛或聚甲醛、少量氯化氫、醋酸與水分，就有可能形成 “雙一(氯二甲)鍵”(簡(jiǎn)稱BCME)的致癌物。甲醛對(duì)皮膚粘膜有強(qiáng)烈的刺激作用，如手指接觸后皮膚變皺，汗液分泌減少，手指甲軟化、變脆；長(zhǎng)期接觸甲醛氣體，可引起頭痛、軟弱無(wú)力、感覺(jué)障礙、排汗不規(guī)則、體溫變化、脈搏加快、皮炎、濕疹、紅腫脹痛等。表1為甲醛的毒害程度與接觸濃度之間的關(guān)系。表1 室低濃度甲醛對(duì)人體的影響甲醛濃度(mg/m3)癥 狀000-0588頭痛，眼、呼吸道刺激0036-2124對(duì)居民區(qū)有影響005腦電圖改變00

8、6眼睛刺激006012眼、鼻、咽有刺激006022嗅覺(jué)刺激閾0061830 50 人群有不適感覺(jué)006192健康成人刺激閾012上呼吸道刺激閾015慢性呼吸病增加肺功能下降10組織損傷60肺部刺激60肺水腫120致死甲醛污染危害嚴(yán)重的場(chǎng)所有：新裝修的居室、辦公室、會(huì)議室、賓館、 KTV包房和家具商場(chǎng)、建材商場(chǎng)等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，裝修后16個(gè)月，甲醛超標(biāo)率居室達(dá)80，會(huì)議室和辦公室接近100；裝修3年后，超標(biāo)率都仍達(dá)50以上4。人造板中甲醛的釋放期為315年?？梢?jiàn)，室甲醛將長(zhǎng)期影響到人們的身體健康，如引發(fā)不良建筑物綜合癥(SBS)、建筑物關(guān)聯(lián)綜合癥(BRI)等。1.3甲醛釋放影響因素經(jīng)研究表明甲醛在室環(huán)

9、境中的含量與房屋的使用時(shí)間、溫度、濕度與房屋的通風(fēng)狀況有密切的關(guān)系。在一般情況下，房屋的使用時(shí)間越長(zhǎng)，室環(huán)境中甲醛的殘留量越少；溫度越高，濕度越大，越有利于甲醛的釋放；通風(fēng)條件越好，建筑、裝修材料中甲醛的釋放也相應(yīng)的越快，越有利于室環(huán)境的清潔。各影響因素對(duì)甲醛釋放的影響程度將在本文實(shí)驗(yàn)部分進(jìn)行具體分析。1.4 甲醛釋放標(biāo)準(zhǔn)表2 國(guó)家有害物質(zhì)釋放限量（單位：mg/m2h）有害物質(zhì)測(cè)試項(xiàng)目限量A級(jí)B級(jí)甲醛（Formaldehyde）0.0500.050表3列舉了截止1990年2月世界各地關(guān)于室甲醛濃度的指導(dǎo)限值或最大允許濃度61。表3 世界各地室甲醛濃度的指導(dǎo)限值或最大允許濃度國(guó)家或組織 限值mg

10、/m3 評(píng)述WHO< 01總?cè)巳海?0rain指導(dǎo)限值中國(guó)012公共場(chǎng)所最大容許濃度丹麥0l5總?cè)巳海诖碳ぷ饔玫闹笇?dǎo)限值德國(guó)0I2總?cè)巳夯诖碳ぷ饔玫闹笇?dǎo)限值芬蘭030，0l 5對(duì)老新(I981年為界)建筑物的指導(dǎo)限值意大利012暫定指導(dǎo)限值荷蘭012基于總?cè)巳捍碳ぷ饔煤兔舾姓叩闹掳┳饔?，?biāo)準(zhǔn)值挪威006推薦指導(dǎo)限值西班牙048僅適用于室安裝脲醛樹(shù)脂泡沫材料后的初期瑞典013020指導(dǎo)限值： 室安裝膠合扳，補(bǔ)救措施控制水平瑞士024指導(dǎo)限值美國(guó)0486聯(lián)邦目標(biāo)環(huán)境水平024 062 美國(guó)幾個(gè)州的室空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)日本0I2室空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)新州蘭012室空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2 實(shí)驗(yàn)部分2.1 甲醛釋

11、放時(shí)間規(guī)律甲醛具有較強(qiáng)的粘合性，可加強(qiáng)板材的硬度和防蟲(chóng)、防腐能力，因此目前市場(chǎng)上普遍使用以甲醛為主要成分的脲醛樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂作為粘合劑。室裝修常用到的人造板材（如人造木板、膠合板、刨花板、纖維板等）和聚酯涂料等均散發(fā)出甲醛。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)條件分別測(cè)定膠合板和酚醛樹(shù)脂涂料在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下甲醛的釋放規(guī)律。本實(shí)驗(yàn)采用氣候箱法測(cè)定甲醛釋放濃度。2.1.1原理將1表面積的樣品放入溫度、相對(duì)濕度和空氣流速控制在一定值的玻璃箱。甲醛從樣品中釋放出來(lái)，與箱空氣混合，定期抽取箱空氣，將抽出的空氣通過(guò)盛有吸收液的吸收瓶，空氣中的甲醛全部溶入吸收液中；測(cè)定吸收液中的甲醛量與抽取的空氣體積，計(jì)算出每立方米空氣中的甲醛量，以

12、毫克每立方米（mg/m3）表示，抽氣是周期性的，甲醛濃度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)為止。最后2次測(cè)定結(jié)果的差異小于5%時(shí)，即認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。2.1.2設(shè)備氣候箱：容積為1 m3，箱體表面應(yīng)為惰性材料，不會(huì)吸附甲醛。箱應(yīng)有空氣循環(huán)系統(tǒng)以維持箱空氣充分混合與試樣表面的空氣速度為0.1m/s0.3m/s。箱體上應(yīng)有調(diào)節(jié)空氣流量的空氣入口和空氣出口裝置。空氣置換率維持在(1.0±0.05)h-1，要保證箱體的密封性。進(jìn)入箱的空氣甲醛濃度在0.006 mg/m3以下。溫度和相對(duì)濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)：保持箱溫度為（23±0.5）ºC，相對(duì)濕度為（45±3）%?？諝獬闃釉O(shè)備 2.1.3

13、 試劑 溶液配置：0.01g酚試劑與5ml蒸餾水配置吸收液 濃度為3%的硫酸鐵溶液儀器：小試管 取樣管 移液管 注射器 分光光度計(jì) 2.1.4試樣 膠合板，涂有酚醛樹(shù)脂涂料等瓷磚。試樣表面積為1（雙面計(jì)。長(zhǎng)=1000mm，寬=500mm，1塊）四邊用不含甲醛的鋁膠帶密封。2.1.5實(shí)驗(yàn)程序（1）在實(shí)驗(yàn)全過(guò)程中，氣候箱保持下列條件：溫度：(23±0.5)ºC；相對(duì)濕度：(45±3)%；承載率：(1.0±0.02) mg/m3；空氣置換率：(1.0±0.05)h-1；試樣表面空氣流速：(0.1±0.3)m/s。（2）試樣在氣候箱的中心垂直

14、放置，表面與空氣流動(dòng)方向平行。甲醛釋放量的測(cè)定每天1次，直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)最后2次測(cè)定結(jié)果的差異小于5%時(shí)，即認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。（3）空氣取樣和分析時(shí)，先在吸收瓶中加入由0.01g酚試劑和5蒸餾水配制的吸收液，將空氣抽樣系統(tǒng)與氣候箱的空氣出口相連接。開(kāi)動(dòng)抽氣泵，抽氣速度控制在0.5 m3/s左右，每次抽取5分鐘。吸收液移至小試管中再加入1ml硫酸鐵溶液，震蕩后靜止20分鐘顯色，在分光光度計(jì)的360nm處測(cè)定吸光度。與此同時(shí)，要用空白式樣平行測(cè)定空白值。吸收液的吸光度測(cè)定值與空白吸光度測(cè)定值之差乘以校正曲線的斜率，再乘以吸收液的體積，即為每個(gè)吸收瓶中的甲醛量。甲醛總量除以抽取空氣的體積，即得

15、每立方米空氣中的甲醛濃度值，以毫克每立方米（mg/m3）表示。由于空氣計(jì)量表顯示的是檢測(cè)室溫度下抽取的空氣體積，而并非氣候箱23時(shí)的空氣體積。因此，空氣樣品的體積應(yīng)通過(guò)氣體方程式校正到標(biāo)準(zhǔn)溫度23時(shí)的體積。2.1.6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析2.1.6.1 數(shù)據(jù)記錄表4 標(biāo)準(zhǔn)曲線甲醛含量g0.000.100.200.400.600.801.001.502.00吸光度0.0000.0040.0030.0090.0130.0280.0320.0520.067圖1甲醛含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線板材中甲醛釋放量濃度 表5.板材中甲醛釋放量濃度mg/m3天數(shù)d1234567吸光度0.1550.1990.2340.2350.

16、1850.6600.621甲醛釋放量濃度mg/m30.04700.06030.07090.07120.05610.2000.188天數(shù)d891011121314吸光度0.6360.6480.7990.6150.8120.8450.891甲醛釋放量濃度mg/m30.1930.1960.2420.1860.2450.2550.270圖2板材中甲醛釋放量變化曲線涂料中甲醛釋放濃度表6. 涂料中甲醛釋放濃度mg/m3天數(shù)d1234567吸光度0.09010.2650.2150.2390.2850.1950.440甲醛釋放量濃度mg/m30.02730.08030.06520.07230.08640.0

17、5910.133天數(shù)d891011121314吸光度0.6900.7110.7420.7770.7560. 7660. 794甲醛釋放量濃度mg/m30.2090.2150.2240.2360.2290.2320.239圖3涂料中甲醛釋放量變化曲線2.1.6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示膠合板在氣候箱放置第6天時(shí)甲醛濃度上升明顯，6天后數(shù)據(jù)變化開(kāi)始減小，可見(jiàn)6天是膠合板甲醛釋放的一個(gè)高峰期。第11天后甲醛釋放量基本穩(wěn)定，最后3天測(cè)定數(shù)據(jù)分別為0.245 mg/m3、0.255 mg/m3、0.267 mg/m3，分別超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)濃度的4.90、5.10、5.34倍。后3天數(shù)據(jù)差異分別為4.95

18、%和3.70%，均小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的5%，因此可認(rèn)為甲醛釋放已經(jīng)穩(wěn)定。由此可得結(jié)論即膠合板中甲醛的釋放在11天后趨于穩(wěn)定，且在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定條件下其甲醛釋放濃度超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的4.90倍。若長(zhǎng)期處于此環(huán)境，將對(duì)呼吸系統(tǒng)如氣管、肺部造成損害，危害人體健康。分析涂料組的數(shù)據(jù)可知，酚醛樹(shù)脂涂料在氣候箱釋放甲醛第8天為高峰期，且8天后釋放速率基本穩(wěn)定。后3天數(shù)據(jù)分別為0.229 mg/m3、0.232 mg/m3、0.239 mg/m3，分別超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的4.58、4.64、4.78倍，數(shù)據(jù)差異分別為3.10%、1.35%，可認(rèn)為穩(wěn)定。另外已有研究表明，一般新裝修的房子其甲醛的含量可達(dá)到0.40 mg/m3，

19、個(gè)別則有可能達(dá)到1.50 mg/m3。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)說(shuō)明，一般正常裝修的情況下，室裝修5個(gè)月后，甲醛的濃度可低于0.1 mg/m3；裝修個(gè)月后可降至0.08mg/m3以下。日本的研究表明：室甲醛的釋放期一般為3至15年5。因此可知甲醛的釋放是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，并不能在短時(shí)期釋放完全，而本實(shí)驗(yàn)所研究的是甲醛釋放的短期規(guī)律，試驗(yàn)結(jié)果顯示其釋放高峰期在一周左右，而在十天左右即可釋放完全，以此對(duì)甲醛的處理時(shí)機(jī)提供參考。2.2 影響因素正交實(shí)驗(yàn)影響甲醛在室環(huán)境中釋放的因素有室溫度、室相對(duì)濕度、室材料的裝載度(即每立方米室空間的甲醛散發(fā)材料表面積)、室換氣數(shù)(即室空氣流通量)。根據(jù)這四個(gè)條件的變化圍設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)以

20、討論甲醛釋放較大和較小的情況。因在實(shí)際裝修中裝載度很難隨意改變，這里將裝載度確定為1平米。2.2.1 原理 甲醛從樣品中釋放出來(lái)，與箱空氣混合，于第10天抽取箱空氣，將抽出的空氣通過(guò)盛有吸收液的吸收瓶，空氣中的甲醛全部溶入吸收液中；測(cè)定吸收液中的甲醛量與抽取的空氣體積，計(jì)算出每立方米空氣中的甲醛量，以毫克每立方米（mg/m3）表示。2.2.2 設(shè)備容積為0.01m3的集氣瓶電熱器 控制容器空氣溫度為2030抽氣設(shè)備 控制容器中空氣流速為0.10.3m/s溫度濕度計(jì) 控制容器氣體濕度為4050%2.2.3 試劑 溶液配置 0.01g酚試劑與5蒸餾水配置吸收液，3%硫酸鐵溶液儀器 小試管 取樣管

21、5ml移液管 注射器 分光光度計(jì)2.2.4 試樣 膠合板、涂有酚醛樹(shù)脂涂料等瓷磚。試樣表面積為0.01（雙面計(jì)。長(zhǎng)=1000mm，寬=500mm，1塊）四邊用不含甲醛的鋁膠帶密封。2.2.5試驗(yàn)程序（1）根據(jù)玻璃箱溫度、濕度、空氣流速綜合作用設(shè)計(jì)9組實(shí)驗(yàn)，具體條件由正交實(shí)驗(yàn)表所示。（2）試樣在氣候箱的中心垂直放置，表面與空氣流動(dòng)方向平行。測(cè)定第10天玻璃箱甲醛濃度。測(cè)定方法與2.1一樣。2.2.6試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與分析2.2.6.1數(shù)據(jù)記錄表7 各因素變化圍溫度 濕度換氣數(shù)m/s20400.125450.230500.3表8 正交實(shí)驗(yàn)表溫度濕度%裝載度風(fēng)速m/s甲醛濃度mg/m31204010.1

22、0.0372204510.20.0423205010.30.0794254010.30.0855254510.10.1586255010.20.1567304010.20.2248304510.30.1939305010.10.2792.2.6.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示在溫度一樣時(shí)，甲醛的濃度隨濕度與風(fēng)速的增加而增大；濕度不變時(shí)，甲醛濃度隨溫度的增加而增大；當(dāng)風(fēng)速為確定值時(shí)，濃度隨溫度與濕度的增加而增大。由結(jié)果可知溫度越高，濕度越大，越有利于甲醛的釋放；通風(fēng)條件越好，建筑、裝修材料中甲醛的釋放也相應(yīng)的越快，越有利于室環(huán)境的清潔。第1組實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示溫度20，相對(duì)濕度在40%時(shí)，空氣中的甲醛釋

23、放濃度僅為0.037毫克/立方米，可知此條件下甲醛釋放量少且緩慢；第9組實(shí)驗(yàn)中，溫度升高到30，相對(duì)濕度在50%時(shí)，甲醛釋放濃度為0.279 mg/m3，超出標(biāo)準(zhǔn)5.58倍，再次條件下甲醛釋放量大且速率快。所以建議室裝修時(shí)應(yīng)盡量提高環(huán)境的溫度、濕度和空氣流通速度。3結(jié)論與存在問(wèn)題3.1 結(jié)論甲醛是室空氣最嚴(yán)重的污染物之一，其污染已經(jīng)得到廣泛的關(guān)注。目前，治理甲醛污染的方法有很多種，如吸附技術(shù)7、負(fù)離子技術(shù)8、綠色植物9-10吸收、低溫等離子體技術(shù)11-12等，這些技術(shù)多是對(duì)甲醛進(jìn)行吸收或吸附。此外，目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了多種消除甲醛的商品，如甲醛清除劑(也稱為甲醛捕捉劑或甲醛吸收劑)，將甲醛清除劑涂

24、在人造板表面，緩慢向人造板部滲透，并與甲醛在室溫下反應(yīng)生成穩(wěn)定無(wú)毒的化合物13。因而掌握裝修材料中甲醛的釋放規(guī)律對(duì)其適時(shí)處理有很重要的意義。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示甲醛釋放的高峰期在一周左右，而在十天以后即可釋放穩(wěn)定。對(duì)室裝修材料的甲醛處理應(yīng)盡量避開(kāi)甲醛釋放的高峰，待釋放穩(wěn)定以后再進(jìn)行相應(yīng)處理，而根據(jù)對(duì)影響因素的分析建議室裝修時(shí)應(yīng)盡量提高環(huán)境的溫度、濕度和空氣流通速度，從而使甲醛的處理達(dá)到最佳效果。3.2 存在問(wèn)題與研究展望由于研究時(shí)間有限，本次實(shí)驗(yàn)沒(méi)有對(duì)甲醛釋放更長(zhǎng)期的變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，且只選用了具有代表性的兩種材料進(jìn)行研究。如延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)間可以更加全面的分析甲醛釋放的長(zhǎng)期規(guī)律；選用多種不同的材料進(jìn)行監(jiān)測(cè)

25、則可對(duì)各種材料中甲醛釋放情況進(jìn)行對(duì)比，以與釋放百分?jǐn)?shù)等進(jìn)行進(jìn)一步分析。鑒于目前市面上普遍應(yīng)用的甲醛去除方法，可以根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)在不同時(shí)間段處理甲醛的效果進(jìn)行對(duì)比，得出更具有針對(duì)性的結(jié)論與建議。4參考文獻(xiàn)1JonesAPIndoor airquality andhealth田Atmos,Environ，1999，33(28)：453545642峰，朱銓壽甲醛與其衍生物：化學(xué)工業(yè)，3學(xué)敏環(huán)境衛(wèi)生學(xué)p ：人民衛(wèi)生，20044 田世愛(ài)，于自強(qiáng)，宏室甲醛污染狀況調(diào)查與防治措施潔凈與空調(diào)技術(shù)，2005(1)：414_45謙關(guān)注室裝修中的甲醛污染環(huán)境研究與檢測(cè)，2003，l6(2)；1976襲著革室空氣污

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