居室中甲醛氣體的檢測(cè)和降解研究

梅露

摘 要：人們居住環(huán)境的空氣質(zhì)量和人體的健康密不可分，最近幾年，人們生活水平逐漸提高，但是隨之而來的卻是污染越來越嚴(yán)重的空氣。甲醛作為目前室內(nèi)空氣中的主要污染物來源之一的氣體，已經(jīng)以其來源的廣泛性、出現(xiàn)的高頻性、對(duì)人體傷害大等特征，引發(fā)了全球各界的廣泛關(guān)注。因此，尋求治理和減少室內(nèi)甲醛的方法和策略很有必要，且隨著我國(guó)居民環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和生活質(zhì)量的提高，這些降低甲醛污染的方法和手段具有很高的市場(chǎng)應(yīng)用和推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：居室；甲醛氣體；檢測(cè)；降解

中圖分類號(hào)： R134+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）25-96-2

1 室內(nèi)甲醛污染的危害及來源

1.1 室內(nèi)甲醛污染的危害

甲醛是一種無色的，對(duì)呼吸系統(tǒng)有強(qiáng)烈刺激性的有害氣體，其易溶于水，但有很強(qiáng)的揮發(fā)性，是當(dāng)前室內(nèi)空氣污染的主要有害成分之一。甲醛對(duì)人體的危害首先是對(duì)呼吸道、眼睛、皮膚有強(qiáng)烈的刺激作用，會(huì)導(dǎo)致各類過敏癥狀。其次，甲醛與空氣游離的氯離子化合會(huì)生成二氯甲醛醚，是危險(xiǎn)的高致癌物質(zhì)。當(dāng)空氣中甲醛含量達(dá)到600ppm以上就會(huì)導(dǎo)致呼吸道炎癥，濃度進(jìn)一步增加則會(huì)導(dǎo)致更加嚴(yán)重的呼吸道病癥并導(dǎo)致惡心、嘔吐，當(dāng)甲醛濃度超過30mg/N3時(shí)，會(huì)直接使人中毒死亡。長(zhǎng)期在甲醛環(huán)境中生活，會(huì)導(dǎo)致呼吸道與皮膚癌癥患病概率遠(yuǎn)高于常人。

1.2 室內(nèi)甲醛污染的來源

通常室內(nèi)空氣甲醛污染的來源來自于建筑與裝修材料產(chǎn)生的污染，通常是含有機(jī)合成物質(zhì)的材料會(huì)釋放揮發(fā)性氣體類污染物，甲醛與苯是主要的污染成分。產(chǎn)生甲醛污染的材料通常有以下幾類：

①隔熱材料。隔熱材料一般分為無機(jī)與有機(jī)兩類。無機(jī)隔熱材料主要是石棉、礦棉和玻璃纖維，這些材料一般不造成甲醛污染。另外一類則是有機(jī)隔熱材料，主要有聚苯乙烯、聚氨酯等合成材料制成的泡沫塑料等。這些高分子有機(jī)合成材料制成的泡沫塑料在較高氣溫下會(huì)分解，而且使用較長(zhǎng)時(shí)間后，也會(huì)自行分解出甲醛、苯和氯乙烯等有害氣體。

②壁紙及黏結(jié)劑。當(dāng)前，墻面裝修中壁紙是最為常用的一類材料，壁紙的材料有些采用化纖紡織而成，本身會(huì)釋放甲醛等污染物。另外，粘貼壁紙所用的黏結(jié)劑更是產(chǎn)生甲醛與苯類有害氣體的一大污染源。這些黏結(jié)劑多含環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或者聚乙烯醇甲醛等物質(zhì)，在凝固過程中會(huì)揮發(fā)大量甲醛，凝固后隨著時(shí)間老化后也會(huì)分解產(chǎn)生有害氣體。

③涂料。涂料的成分中包括顏料、溶劑、成膜物質(zhì)等，較為復(fù)雜。其中的溶劑大多是揮發(fā)性很強(qiáng)的有機(jī)合成物質(zhì)，這些溶劑的作用是將成膜物質(zhì)溶解，易于涂抹，在涂料被涂抹并成膜凝固后，這些溶劑就會(huì)在這個(gè)過程大部分揮發(fā)，因此造成嚴(yán)重的甲醛以及其他類有害氣體污染。

④人造板材。人造板材是采用木材碎屑與膠黏劑制造的再生材料，其膠黏劑主要為脲醛樹脂和酚醛樹脂，這些膠黏劑會(huì)揮發(fā)出大量甲醛，可以說是室內(nèi)甲醛污染的最大污染源。與涂料等其他污染源不同之處在于，人造板會(huì)長(zhǎng)期持續(xù)揮發(fā)甲醛氣體，其釋放量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

2 室內(nèi)甲醛污染的檢測(cè)

甲醛測(cè)定的方法有比色法、色譜法、電化學(xué)法、熒光法等。其具體特點(diǎn)如下：

2.1 比色法

也稱為分光光度法，由于性價(jià)比高，是應(yīng)用最廣泛的甲醛檢測(cè)手段。有專門的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18024.26《酚試劑分光光度法》對(duì)其操作與試驗(yàn)進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)范。其測(cè)定步驟如下：

①獲取待測(cè)甲醛溶液。采用酚試劑水溶液作為吸收液，一般采用0.1g酚試劑融于100ml的蒸餾水中，每次取5ml溶液稀釋至100ml作為吸收液。酚試劑溶液配置后可以保存，但為了保證準(zhǔn)確度，稀釋的吸收液必須檢測(cè)前調(diào)配。

待測(cè)甲醛采集圖

②顯色測(cè)試。利用硫酸鐵銨溶液對(duì)甲醛酚試劑溶液在酸性條件下進(jìn)行顯色，采用10g/L濃度硫酸鐵銨溶液，與待測(cè)溶液以1∶10的比例進(jìn)行滴定，并加入待測(cè)溶液兩倍體積的0.1mol/L鹽酸。之后，將溶液在常溫下靜置20分鐘，在可見光范圍（400nm～760nm波長(zhǎng)）進(jìn)行掃描，獲得吸收光譜，然后根據(jù)分光光度試驗(yàn)規(guī)范要求，獲得多組不同顯色時(shí)間的吸收光譜，進(jìn)行甲醛濃度標(biāo)定值的比對(duì)。

2.2 色譜法

色譜法分為氣相色譜法、高效液相色譜法、離子色譜法等。氣相色譜法的原理是利用涂有2-硝基苯肼的擔(dān)體在酸性條件下，吸附空氣中的甲醛生成穩(wěn)定的甲醛腙，經(jīng)CO2脫洗，利用氫火焰離子化驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)。液相色譜法在獲得甲醛腙之后，用CHCl3進(jìn)行提取，用稀釋甲醇脫洗，經(jīng)色譜柱分離后在流動(dòng)相中測(cè)定，其靈敏度高但成本高昂。離子色譜法以氫氧化鉀溶劑作為介質(zhì)，將甲醛氧化成甲酸，通過測(cè)定甲酸離子濃度來測(cè)定甲醛濃度。

2.3 電化學(xué)法

電化學(xué)法分為示波極譜法和吸附伏安法。示波極譜法利用甲醛與氨以及乙酰丙酮的反應(yīng)物在電極上還原產(chǎn)生的還原波進(jìn)行甲醛濃度的快速標(biāo)定。吸附伏安法則利用緩沖溶液獲得甲醛與格式試劑的反應(yīng)物吸附在電極表面，產(chǎn)生的伏安特性變化來進(jìn)行甲醛的監(jiān)測(cè)。

3 甲醛污染降解與治理

3.1 通風(fēng)換氣

在降低室內(nèi)甲醛濃度的過程當(dāng)中，最為簡(jiǎn)單的方法就是通風(fēng)換氣，只進(jìn)行開窗換氣或者通風(fēng)換氣機(jī)的使用就可以達(dá)到目標(biāo)的。通過將室內(nèi)的空氣進(jìn)行稀釋能夠有效地降低室內(nèi)的甲醛濃度。在具體實(shí)施當(dāng)中，可通過室內(nèi)甲醛污染檢測(cè)判斷甲醛的濃度，然后通過局部通風(fēng)或者全面通風(fēng)的方式控制甲醛的污染，這種方法主要應(yīng)用于甲醛濃度較低的場(chǎng)所。有很多因素會(huì)對(duì)室內(nèi)甲醛含量帶來影響，包括：排放速率、溫度、濕度、材料所含甲醛濃度，在保證通風(fēng)量的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)對(duì)換氣速率進(jìn)行提升，從而才能夠?qū)⑹覂?nèi)甲醛含量進(jìn)行更好的降低。

3.2 生態(tài)治理法

在一些研究中發(fā)現(xiàn)，甲醛能夠被一些植物吸收。例如研究人員以蘆薈作為研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)采用元素標(biāo)記法進(jìn)行，將甲醛環(huán)境用C-14標(biāo)記，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在一段時(shí)間后，C-14出現(xiàn)在蘆薈的細(xì)胞組織當(dāng)中，這就表明蘆薈在新陳代謝時(shí)對(duì)甲醛進(jìn)行了吸收。同時(shí)還有一些研究人員以吊蘭為研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)環(huán)境為封閉空間，在一段時(shí)間后對(duì)室內(nèi)的甲醛含量進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)有著明顯的較少，這表明吊蘭也能夠在新陳代謝時(shí)吸收甲醛。此外，通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究表明，虎尾蘭、龜背竹和一葉蘭等也有著吸收甲醛的作用，因此在甲醛的治理中可采用一些綠色植物，對(duì)居住環(huán)境能夠起到改善作為，這種生態(tài)治理法在甲醛治理中應(yīng)用的較為廣泛。

3.3 化學(xué)處理

化學(xué)處理方式主要是選用一些化學(xué)物質(zhì)通過與甲醛發(fā)生反應(yīng)或者結(jié)合，從而生產(chǎn)甲醇。其一，二氧化氯氧化法。對(duì)甲醛利用氧化性進(jìn)行氧化分解，但在實(shí)際操作過程當(dāng)中效果不理想，不能達(dá)到預(yù)期效果，仍需要不斷地改進(jìn)和完善。其二，臭氧氧化法，臭氧分體通過與有機(jī)分子進(jìn)行雙鍵結(jié)合，與甲醛發(fā)生一定的反應(yīng)，從而生成臭氧化物，進(jìn)而得到分解甲醛的目的。通過這種方法的使用能夠?qū)κ覂?nèi)甲醛的含量進(jìn)行控制，但是在臭氧與甲醛發(fā)生反應(yīng)的過程當(dāng)中，也會(huì)產(chǎn)生一些其他的污染物。

3.4 物理處理

物理處理主要通過吸附或者催化技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，主要包括兩種。其一，活性炭法，由于活性炭有著吸附作用，活性炭?jī)?nèi)部的小孔隙中能夠?qū)⒓兹┓肿游肫渲?，并且大孔隙?duì)于微粒也有著吸附作用，活性炭法在室內(nèi)甲醛控制中被廣泛地應(yīng)用，但更換較為頻繁，給使用帶來一定的難度，同時(shí)在溫度較高時(shí)，污染物會(huì)從孔隙內(nèi)飄出來污染空氣。其二，光催化法。通過紫外線的照射，催化劑會(huì)具有氧化還原的作用，從而能夠?qū)諝膺M(jìn)行凈化，材料以半導(dǎo)體材料為主，包括ZnO2、TiO2、Fe2O3等，光催化法也在生活中被廣泛應(yīng)用，并且成本較低，發(fā)展前景良好。

4 結(jié)語

隨著甲醛的快速檢測(cè)研究逐漸深入，人們也不斷地開發(fā)各種新方法新產(chǎn)品，來滿足大家越來越高的要求。未來研究靈敏度更高、準(zhǔn)確度更高、可靠性更好、更加簡(jiǎn)單易操作的快速檢測(cè)方法依然是科學(xué)工作者的追求目標(biāo)。同時(shí)，基于現(xiàn)有的甲醛分析方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)居室內(nèi)甲醛氣體的靈敏檢測(cè)，并運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕到夥椒▽⑵浣到?，?shí)現(xiàn)對(duì)甲醛的防治治理，是與人們的健康生活息息相關(guān)的重要內(nèi)容。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 相廣東.甲醛對(duì)室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的影響分析及其控制措施的研究[D].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

[2] 朱玉玲.室內(nèi)空氣中甲醛的去除研究[D].山東大學(xué)，2010.

[3] 宋潔瓊.室內(nèi)空氣中甲醛的檢測(cè)及吸附研究[D].山西大學(xué)，2011.