市售凈化產(chǎn)品對(duì)空氣中甲醛去除效果的研究

劉　露，楊永強(qiáng)，張?jiān)龇?，萬分龍

（廣州市微生物研究所廣州工業(yè)微生物檢測(cè)中心，廣東廣州 510663）

市售凈化產(chǎn)品對(duì)空氣中甲醛去除效果的研究

劉露，楊永強(qiáng)，張?jiān)龇?，萬分龍

（廣州市微生物研究所廣州工業(yè)微生物檢測(cè)中心，廣東廣州 510663）

對(duì)比八種市售凈化產(chǎn)品對(duì)室內(nèi)化學(xué)污染物甲醛的去除效果。結(jié)果表明，所有的凈化產(chǎn)品對(duì)高濃度的甲醛污染物均有一定的去除能力，且有顯著性差異，但沒有一款產(chǎn)品在2 h內(nèi)能夠使得甲醛污染物濃度降至0.10 mg/m3以內(nèi)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)前后每款凈化產(chǎn)品重量，發(fā)現(xiàn)材料的增重率與其凈化效果并無顯著關(guān)系。通過比較同一品牌的活性炭在不同實(shí)驗(yàn)條件下的凈化效果可知，加大空氣流動(dòng)能夠顯著提高活性炭對(duì)甲醛的去除能力，且其實(shí)驗(yàn)前后的重量變化與去除甲醛的效率有極顯著的正相關(guān)關(guān)系，這說明活性炭的重量會(huì)隨著去除率的增加而增加，且極易達(dá)到吸附飽和。

凈化產(chǎn)品；室內(nèi)空氣；甲醛；去除效果

美國環(huán)境保護(hù)部開展的人類活動(dòng)模式調(diào)查顯示，城市居民有超過80 %的時(shí)間是在室內(nèi)度過的[1]，因此，室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞與人體健康密切相關(guān)。隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，人們對(duì)室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量的要求越來越高，由此，各類空氣凈化產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。根據(jù)凈化方式的不同，空氣凈化產(chǎn)品可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩大類[2]。被動(dòng)式凈化產(chǎn)品形式各種各樣，其中固體活性炭包類產(chǎn)品運(yùn)用較為廣泛，且在相對(duì)較小的空間使用居多，如汽車、衣柜等。

本文采用封閉試驗(yàn)艙體，對(duì)比了市售的凈化產(chǎn)品對(duì)高濃度甲醛的去除效果，并平行比較同一款凈化產(chǎn)品在不同試驗(yàn)條件下的甲醛凈化能力。

1　試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)樣品

隨機(jī)購買市售的八種凈化產(chǎn)品，依次將測(cè)試樣品編號(hào)為A～H。其參數(shù)如表1所示。

表1　市售凈化產(chǎn)品的凈化原理

1.2試驗(yàn)儀器與試劑

選用1.5 m3氣密性良好的全不銹鋼試驗(yàn)艙，換氣次數(shù)不大于0.05 h-1；氣態(tài)污染物發(fā)生裝置，TH-VOC，清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系；恒溫恒流自動(dòng)連續(xù)采樣器，嶗應(yīng)2021型，青島嶗山應(yīng)用技術(shù)研究所；紫外可見分光光度計(jì)，752N，上海精密科學(xué)儀器有限公司；37%～40%的甲醛溶液，分析純；酚試劑，阿拉丁，分析純。

1.3試驗(yàn)方法

將1.5 m3不銹鋼試驗(yàn)艙置于可控溫控濕的房間內(nèi)，啟動(dòng)溫濕度控制裝置，以保證艙內(nèi)環(huán)境的溫濕度的穩(wěn)定。待艙內(nèi)溫度達(dá)到（25±2）℃、相對(duì)濕度達(dá)到（50±10）%RH時(shí)，開始試驗(yàn)。本研究以GB/T 18883《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[3]中規(guī)定的甲醛濃度限值的（10±2）倍作為試驗(yàn)的初始濃度，采用氣態(tài)污染物發(fā)生裝置，將甲醛溶液通過氣流加熱轉(zhuǎn)換為氣態(tài)形式的污染物，向試驗(yàn)艙中輸入定量的甲醛氣體。待輸送的甲醛污染物達(dá)到（1.0±0.2）mg/m3后，關(guān)閉發(fā)生器。開啟攪拌風(fēng)扇，待污染物混合均勻后關(guān)閉攪拌風(fēng)扇。靜置一段時(shí)間后，用采樣器采集艙內(nèi)甲醛的初始濃度C0。對(duì)比不同品牌的凈化產(chǎn)品的甲醛去除能力，通過傳遞窗將品牌A的活性炭包（約400 g）平放在試驗(yàn)艙中央網(wǎng)架上，關(guān)閉窗門。2 h后，采集艙內(nèi)甲醛終濃度Ct。其他品牌（B～H）的樣品采用相同的方法進(jìn)行測(cè)試。對(duì)比同一款的凈化產(chǎn)品在不同測(cè)試條件下的甲醛凈化能力，以品牌A為代表，將等量的活性炭平鋪在網(wǎng)架上后，通過艙外電源控制，開啟風(fēng)扇，加快艙內(nèi)空氣流動(dòng)?；钚蕴繉?duì)甲醛的去除率根據(jù)式（1）計(jì)算。

甲醛濃度的測(cè)定參照GB/T 18204.2-2014《公共場(chǎng)所衛(wèi)生檢驗(yàn)方法第2部分：化學(xué)污染物》中7.2酚試劑分光光度法。用電子天平稱量實(shí)驗(yàn)前后活性炭的重量變化，用W表示。

2　結(jié)果與討論

2.1不同品牌的凈化產(chǎn)品對(duì)甲醛的凈化效果

圖1顯示A～H的活性炭包對(duì)甲醛的去除效果和增重率。從圖1可以看出，在2 h內(nèi)，所有的凈化產(chǎn)品都不能使艙內(nèi)甲醛的濃度降至GB/T 18883《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中要求的限值范圍內(nèi)。其中，凈化效果最好的品牌B對(duì)甲醛的去除率也只達(dá)到60%。這說明，在高濃度的甲醛污染物下，被動(dòng)式的活性炭在短時(shí)間內(nèi)對(duì)污染物的去除能力有限。

圖1　不同品牌的活性炭包（A～H）對(duì)甲醛的凈化效果及增重率

SPSS13.0是一種社會(huì)科學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件包（SPSS公司），廣泛應(yīng)用于社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域[4-5]。它包括t檢驗(yàn)、不同試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的方差分析、協(xié)方差分析、相關(guān)分析和回歸分析等。其中S-N-K法是SPSS13.0方差分析中的常用的一種，用于組間均數(shù)的兩兩比較，主要采用Student Range分布進(jìn)行所有各組均值間的配對(duì)比較。

本文采用SPSS13.0對(duì)品牌A～H的活性炭包的甲醛去除效果進(jìn)行方差分析，得到表2。由表2可知，F(xiàn)＝12.142，P(sig.)＝0.001＜0.01，可以看出這8個(gè)不同品牌的活性炭對(duì)甲醛的去除效果存在極顯著差異（其中F值和P值為模型的顯著性檢驗(yàn)）。故進(jìn)而對(duì)不同品牌的去除率采用S-N-K法作組間均數(shù)兩兩比較（見表3，以P(sig.)＜0.05為顯著水準(zhǔn)），可以看出8個(gè)品牌分為4各組別，每一組別中的各品牌間均無顯著差異（P(sig.)＞0.05）。但是，品牌C、D、E、H分別與品牌B、F、G均有顯著差異。通過表1可知，相對(duì)于普通的活性炭產(chǎn)品，通過對(duì)其進(jìn)行物理和化學(xué)方面的改性（如品牌B和F），或者采用硅藻純（硅藻土+電氣石）新技術(shù)（如品牌G），都顯著提高了產(chǎn)品對(duì)甲醛的吸附和降解的能力，但其對(duì)污染物的長期凈化能力還需實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步論證。

表2　不同品牌的活性炭包（A～H）對(duì)甲醛的凈化效果的方差分析表

表3　不同品牌的活性炭包（A～H）對(duì)甲醛的凈化效果的兩兩比較（S-N-K法）

表4　不同品牌的活性炭包（A～H）對(duì)甲醛的去除率和增重率的相關(guān)系數(shù)

由圖1還可看出，不同品牌的活性炭包增重率各不相同。采用SPSS13.0分析去除率和增重率之間的相關(guān)性可知，這8個(gè)不同品牌的產(chǎn)品對(duì)甲醛的去除率與炭包增重率無顯著關(guān)系（見表4，P(sig.)＝0.301＞0.05）。這與材料凈化原理的不同相關(guān)，說明現(xiàn)今被動(dòng)式凈化產(chǎn)品不僅僅停留在活性炭的物理吸附上，還有其它改性技術(shù)方法以除去相應(yīng)化學(xué)污染物。

2.2不同測(cè)試方法下同一品牌活性炭對(duì)甲醛的凈化效果

圖2為不同測(cè)試方法下品牌A的活性炭包對(duì)甲醛的凈化效果及增重率。

從圖2可以看出，與不開攪拌風(fēng)扇相比，開啟攪拌風(fēng)扇下的活性炭對(duì)甲醛的去除率提高了約50.1 %，增重率提高了約5倍。這說明加速艙內(nèi)空氣流動(dòng)，能夠顯著提高活性炭包對(duì)甲醛的去除能力（P(sig.)＜0.05）。因此，凈化產(chǎn)品在流動(dòng)空氣條件下，其凈化效果才能極大化展現(xiàn)。這也是空氣凈化器等主動(dòng)式空凈產(chǎn)品其凈化效果遠(yuǎn)大于被動(dòng)式吸附材料的原因。對(duì)品牌A在不同測(cè)試方法下對(duì)甲醛去除率及增重率的相關(guān)分析結(jié)果表明，去除率與增重率兩者間存在極顯著的正相關(guān)關(guān)系（見表5，P＝0.000＜0.01），即增重率會(huì)隨著去除率的增加而增加。然而這種增加速度會(huì)使得活性炭極易達(dá)到飽和，因此，在對(duì)活性炭產(chǎn)品做改性或其他方面的應(yīng)用以加大其凈化效果時(shí)（如空氣凈化器過濾器），需要考慮活性炭吸附飽和和二次污染的問題。

圖2　不同測(cè)試方法下品牌A的活性炭包對(duì)甲醛的凈化效果及增重

表5　不同測(cè)試方法下品牌A的活性炭包對(duì)甲醛的去除率和增重率的相關(guān)系數(shù)

3　結(jié)論

被動(dòng)式凈化產(chǎn)品對(duì)空氣中的甲醛污染物具有一定的去除能力，在沒有空氣循環(huán)的條件下，所選的八種品牌的被動(dòng)式凈化產(chǎn)品在短時(shí)間內(nèi)對(duì)高濃度的甲醛去除效果普遍較低，2 h內(nèi)空氣中甲醛的濃度均不能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求的限制范圍內(nèi)。而這八種品牌采用的基質(zhì)材料相同，但因采取了不同的改進(jìn)方法，故對(duì)甲醛的去除效果存在極顯著差異。由于凈化原理的不同，各個(gè)品牌的產(chǎn)品的增重也不盡相同，而增重與其凈化效果并無顯著關(guān)系。通過比較同一品牌在不同實(shí)驗(yàn)條件下的凈化效果可知，增加空間內(nèi)空氣流動(dòng)能夠顯著提高活性炭對(duì)甲醛的去除能力。然而對(duì)于這種沒有經(jīng)過化學(xué)改良的活性炭材料，其凈化效率越高，其吸附能力會(huì)更快的達(dá)到飽和狀態(tài)，因此二次污染的安全性問題需要納入考慮的范圍內(nèi)。如何保證活性炭材料較高的凈化效果的同時(shí)，延長其凈化壽命是需要突破的課題。

[1] Klepeis N E, Nelson W C, Ott W R, et al. The National Human Activity Pattern Survey(NHAPS): A resource for assessing exposure to environmental pollutants[J]. J Expo Anal Environ Epidemiol, 2001, 11(3): 231-52.

[2] 中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì). QB/T 2761-2006 室內(nèi)空氣凈化產(chǎn)品凈化效果測(cè)定方法[S]. 北京: 中國輕工業(yè)出版社, 2006.

[3] 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局, 衛(wèi)生部, 國家環(huán)境保護(hù)總局. GB/T 18883-2002 室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2009.

[4] 孫影. SPSS13.0軟件在化學(xué)正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)中的應(yīng)用[J]. 化學(xué)教育, 2006, 27(8): 48-49.

[5] 姜傳佳, 李申屾, 張彭義, 等. 北京市某家具城室內(nèi)空氣污染水平與特征[J]. 環(huán)境科學(xué), 2010, 31(12): 2860-2865.

Study on the Removal Efficiency of Formaldehyde in Air by the Commercially Available Decontamination Products

LIU Lu, YANG Yong-qiang, ZHANG Zeng-feng, WAN Fen-long
（Guangzhou Institute of Microbiology, Guangzhou Testing Center of Industrial Microbiology, Guangzhou 510663, China）

The removal efficiency of formaldehyde in air by the decontamination products was contrasted in the study. The results showed that the efficiency to remove the high concentration formaldehyde was significant different among all the products. However, no product could reduce the formaldehyde pollutant concentration to 0.10 mg/m3within 2 h. There was no significant relationship between the weight gain of the material and its purification effect. By comparing the purification effect of the activated carbon from same brand under different experimental conditions, it could be found that increasing the air flow could significantly improve the ability of activated carbon to remove formaldehyde. Additionally the weight changes before and after the experiment of the activated carbon did a significant positive correlation with the removal efficiency of formaldehyde. It showed that the weight of the activated carbon would increase with the increase of removal rate, so that the carbon was easy to reach adsorption saturation.

decontamination product; indoor air; formaldehyde; removal efficiency

O657.32

A

1009-220X(2016)03-0057-05

10.16560/j.cnki.gzhx.20160308

2016-03-30

廣東省協(xié)同創(chuàng)新與平臺(tái)環(huán)境建設(shè)專項(xiàng)（2014B040404014）；廣州市創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)與共享專項(xiàng)（201509030003）。

劉 露（1987~），女，湖北襄陽人，工程師，碩士；主要從事室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和凈化技術(shù)的研究。