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建筑室内甲醛去除技术研究进展
作者: 来源: 日期:2019/4/23 9:05:20  人气:40

随着生活水平的提高,人们越来越重视房屋的装修,装修中使用的板材、油漆等会释放出大量挥发性有机物。其中,检出率高的就是甲醛。甲醛主要通过呼吸道进入人体,刺激呼吸道、眼睛及皮肤;也可使蛋白质变形,破坏细胞功能。据美国职业卫生所报道,甲醛是人体的可疑致癌物之一。国际癌症研究协会也将甲醛列入有毒化学品优先控制名单。近年来,关于建筑室内甲醛检测及甲醛治理的研究受到了持续且广泛的关注。除甲醛主要涉及源头控制及甲醛净化技术等两个方面

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1 源头控制法


实际上,理想的去除技术是尽量避免使用可能释放甲醛的材料,从源头上进行甲醛治理的排放。董梦伟等[1]通过实验证明,一种以微晶硅为主要成分的室内净化涂料对甲醛的净化率可达97.5,但在实际室内环境中其对甲醛的去除率仅为40,这主要是因为家具板材中甲醛的释放具有持久性,因此,在源头控制的基础上,开发新一代清洁型室内甲醛净化技术同样成为研究热点。周定国[2]比较了表面封闭处理后的人造板与未经过封闭处理后人造板释放甲醛的能力,结果表明表面封闭处理后的人造板可减少62.5~80的甲醛释放量。


2 甲醛净化法


考虑到甲醛的用途广泛,它不可避免地释放到建筑室内。因此,研究者开展了多种净化技术的研究,试图降低室内甲醛的浓度。


2.1 通风法


通风是指加强室内外空气的交换,主要包括机械通风和自然通风。事实上,建筑材料中甲醛的释放是一个持续的、缓慢的过程,因此,随着时间的积累,室内甲醛也会逐渐累积。贾松树等[3]发现在新装修的居室中,与关窗前相比,关闭门窗8 h后,室内甲醛浓度可提升4倍~7倍。这说明加强通风可避免甲醛在室内的累积。


2.2 高温烘赶法


考虑到VOCs的挥发性随温度升高而增强,居室内甲醛浓度也与温度呈正相关。夏季室内甲醛含量较冬季高,冬季采暖条件下室内甲醛含量较不采暖条件下高。因此,选择在新装修的建筑物中维持相对较高的温度,可增加建材中残留甲醛的挥发。


2.3 臭氧氧化法


臭氧可与甲醛反应,破坏甲醛分子结构中的不饱和键,使甲醛矿化为CO2及H2O。研究表明,低浓度臭氧可有效净化甲醛。汪耀珠等[4]利用紫外光照射低浓度臭氧观察其对甲醛的去除作用,得出臭氧对甲醛的净化率可达到41.74。然而,到臭氧本身对人体有害,且臭氧也能与室内其他污染物发生二次反应。因此,臭氧氧化法并不是去除甲醛的理想方法。


2.4 物理吸附法


甲醛去除技术中常用吸附剂主要包括:活性炭、分子筛、粉末硅和珍珠岩等。然而,实际上,这些吸附剂对一般浓度水平甲醛的吸附效果较差。研究者们通过改进多孔性物质的吸附性能,以期获得较好的吸附甲醛的效果。Taiyo等[5]利用经酸处理的微孔颗粒碳吸附空气中的甲醛,甲醛的体积分数低于1×10-6。近年来,有关物理吸附法的研究逐渐转移到了石墨烯产品的开发和应用上。研究表明,同质量的石墨烯对甲醛的吸附量是普通活性炭的116倍,且石墨烯在2 h内对室内甲醛吸附率就可达97以上,因此,如果石墨烯实现了大规模、廉价生产,可以期待,石墨烯将成为现代居室经济、甲醛治理的理想材料。


2.5 生物酶催化法


生物酶催化法是利用具有催化功能的蛋白质来降解甲醛的一种生物化学方法。其优势是利用个体微小的微生物可轻易去除板材内部游离状态下的甲醛。左红梅等[6]将柠檬酸水解大豆蛋白的水解产物负载到含活性炭腈氯纶纤维(ACF)材料上,考察了这种复合材料对甲醛的去除效果,结果表明,对甲醛去除率可达77。然而,应用生物酶法时需严格控制温度,这在一定程度上限制了生物酶法的实际应用。


2.6 液体吸收法


液体吸收法是通过将无机铵盐、亚硫酸盐及有机胺类涂渍在多孔载体上,通过化学反应吸收去除甲醛。丁国芳等[7]以亚硫酸钠为甲醛抑制剂来抑制甲醛的挥发,结果证明虽然亚硫酸钠能达到预期效果,但铵盐溶液在使用过程中会释放出氨气,产生二次污染,且溶液的pH值变化也会导致铵盐溶液释放出被吸收的甲醛气体。因此液体吸收法主要用于工业废气的治理,不适宜居室内甲醛的去除。


2.7 光催化净化法


光催化净化法主要是在催化剂存在条件下利用光能分解甲醛的方法。该方法处理量大、反应能耗低、二次污染少且反应条件温和,处理完全。其中,常用的光催化剂是纳米二氧化钛,这种催化剂可实现甲醛在常温下的氧化分解。易雪云运用纳米二氧化钛光催化去除室内甲醛,在0.5 h后甲醛浓度可下降84[8]。然而这种技术也存在一定的局限性。比如,反应需要特定波长的紫外线波段,光利用率低,且材料昂贵。现阶段科学家们将研究思路转向Cu2O等多晶态半导体催化剂的研究,这种新型催化剂原料来源广泛、制备工艺简单且吸附效果稳定,是更廉价、更好的光催化剂。


2.8 植物吸附法


植物吸收法是利用部分能吸附甲醛的植物来去除室内甲醛的一种方法。陈佳瀛等证实在0.47 mg/m3甲醛浓度下,吊兰、常春藤、豆瓣绿、绿萝、龟背竹和袖珍椰子等6种室内植物对甲醛去除率可达33。闫晓煜等将不同植物组合,提高了室内甲醛的净化能力。李俊霖等使用空气凤梨净化甲醛,结果显示其对甲醛的降解率可达97,这也是目前研究中对甲醛净化效果比好的植物。


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目前,虽然我国在建筑室内材料污染挥发性检测和室内甲醛去除技术的研究领域取得了长足的进步,但与欧美发达国家相比仍存在较大差距。虽然现在居室甲醛去除技术众多,但仍主要依靠物理吸附法和种植景观植物来净化室内甲醛。此外,也有研究者采用物理吸附法和化学法相结合,甚至采用有机肥净化法等来净化室内甲醛,并且力求在去除甲醛的同时也降低处理成本,为人们健康生活服务。