裝修產(chǎn)生的室內(nèi)化學(xué)氣體污染防治方法研究

倫琳琳

摘 要：室內(nèi)裝修裝飾的大量涌現(xiàn)，使得室內(nèi)化學(xué)污染物超標(biāo)現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，現(xiàn)代人已經(jīng)繼第一污染時(shí)期—煤煙型污染和第二污染時(shí)期—光化學(xué)煙霧污染后，進(jìn)入以室內(nèi)化學(xué)污染為標(biāo)志的第三污染時(shí)期，為此提出裝修產(chǎn)生的室內(nèi)化學(xué)氣體污染防治方法研究。根據(jù)室內(nèi)化學(xué)氣體質(zhì)量濃度范圍，選擇膨化土鈉化改性、酸化改性、有機(jī)改性制備方案;將制備后的膨化土搭配空氣凈化裝置，設(shè)定合理的位置和放置時(shí)間，對(duì)裝修產(chǎn)生的室內(nèi)化學(xué)氣體進(jìn)行凈化。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，提出方法室內(nèi)化學(xué)氣體吸附量高于傳統(tǒng)方法。

關(guān)鍵詞：化學(xué)氣體;污染;防治方法;裝修

中圖分類號(hào)：X131.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2021）09-0052-03

Research on the Prevention and Control Method of Indoor Chemical Gas Pollution from Decoration

Lun Linlin

（School of Architecture and Rail Transit， Xi an Vocational and Technical College ， Xi an 710077， China）

Abstract：The emergence of a large number of interior decorations has caused the phenomenon of indoor chemical pollutants to be more and more serious. The modern people have entered the third pollution period marked by indoor chemical pollution after the first pollution period-soot-type pollution and the second pollution period-photochemical smog pollution. For this reason， the research on prevention and control methods of indoor chemical gas pollution caused by decoration has been proposed. According to the indoor chemical gas mass concentration range， choose the preparation method of bentonite sodium modification， acid modification， and organic modification; mix the prepared bentonite with the air purification device， set a reasonable location and placement time， and purify the indoor chemical gases generated by the decoration. The experiment proves that the indoor chemical gas adsorption capacity of the proposed method is higher than the traditional method.

Key words：chemical gas; pollution; prevention methods; decoration

0 引言

室內(nèi)裝修過(guò)程中，由于使用的裝修材料中含有有害的化學(xué)物質(zhì)，化學(xué)物質(zhì)與空氣接觸，使室內(nèi)空氣產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，裝修產(chǎn)生的室內(nèi)化學(xué)氣體主要包括甲醛、乙醇、三氯乙烯、丙酮、乙酸乙酯、三氯氟甲烷等，這些化學(xué)氣體會(huì)嚴(yán)重危害到人的生命安全，所以需要采取有效室內(nèi)化學(xué)氣體污染防治方法。由于傳統(tǒng)方法對(duì)室內(nèi)化學(xué)氣體的吸附量較低，防治效果較差，所以提出裝修產(chǎn)生的室內(nèi)化學(xué)氣體污染防治方法研究。

1 裝修產(chǎn)生的室內(nèi)化學(xué)氣體污染防治方法

提出的方法主要從物理角度出發(fā)，主要利用膨潤(rùn)土對(duì)裝修產(chǎn)生的室內(nèi)化學(xué)氣體污染進(jìn)行吸附防治，膨潤(rùn)土又叫做斑脫巖，是火山巖經(jīng)過(guò)蝕變和風(fēng)化而形成的礦物質(zhì)，屬于單斜晶系，其主要組成成分為蒙脫石，化學(xué)方程式表示如下：

根據(jù)有關(guān)研究表明，膨潤(rùn)土化學(xué)組成為76.25%的SiO2，28.39%的Al2O3，5.48%的H2O。膨潤(rùn)土是由4層硅氧四面體片和雙層夾在其中間的硫或鎂氧八面體片構(gòu)成的2比1型層狀硫酸鹽礦物，其晶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

由圖1可知，膨潤(rùn)土的晶體結(jié)構(gòu)屬于四面體片，這種結(jié)構(gòu)單元層沿各軸向無(wú)限延伸，當(dāng)間隔有一定距離重疊，就形成了晶體，因此膨化土晶體結(jié)構(gòu)決定了其具有一定的吸附和膨脹性能[1]。此次利用膨潤(rùn)土的吸附性能將其作為載體，用于裝修產(chǎn)生的室內(nèi)化學(xué)氣體污染防治中，形成一種新的方法，以下將對(duì)該方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

1.1 膨潤(rùn)土制備

為了充分體現(xiàn)出膨潤(rùn)土對(duì)室內(nèi)化學(xué)氣體吸附作用，需要對(duì)其進(jìn)行改性制備，膨潤(rùn)土的改性有鈉化改性、酸化改性以及有機(jī)改性，針對(duì)不同的室內(nèi)環(huán)境采用不同的制備方法，對(duì)于室內(nèi)面積大，且化學(xué)有害氣體濃度嚴(yán)重超標(biāo)，采用的鈉化改性;對(duì)于室內(nèi)面積適中，范圍在150～250m?左右，室內(nèi)化學(xué)氣體污染主要以甲醛為主，采用酸化改性;對(duì)于室內(nèi)面積較小，且室內(nèi)化學(xué)氣體污染較輕，采用有機(jī)改性[2]。3種膨潤(rùn)土改性對(duì)應(yīng)的室內(nèi)化學(xué)氣體質(zhì)量濃度范圍如表1所示。

膨潤(rùn)土的鈉化改性是通過(guò)加入改性劑完成的，改性劑一般選用經(jīng)過(guò)堿活化處理后的碳酸鈉或氯化鈉，對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行一定的加工處理，利用鈉元素將膨潤(rùn)土晶體結(jié)構(gòu)層間的可置換的低價(jià)陰離子置換出來(lái)，將非納基膨潤(rùn)土改性為鈉基膨潤(rùn)土，其反應(yīng)機(jī)理用公式（2）表示：

該反應(yīng)過(guò)程是依靠離子濃度差的作用進(jìn)行的，所以膨潤(rùn)土鈉化改性過(guò)程中所需要的鈉離子濃度必須要低于膨潤(rùn)土中的鈣或鎂離子等陰離子濃度，才能取得良好的膨潤(rùn)土改性效果[3]。在膨潤(rùn)土鈉化改性過(guò)程中，當(dāng)Na達(dá)到一定濃度時(shí)，Na與Ca置換反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，如果此時(shí)繼續(xù)加入Na，則Na會(huì)使電離率過(guò)大，電動(dòng)電位過(guò)高，增加鈉離子活動(dòng)性，使原有的置換平衡狀態(tài)遭到破壞，所以在改性過(guò)程中要嚴(yán)格把握改型劑的用量，改型劑的用量最好為膨潤(rùn)土質(zhì)量分?jǐn)?shù)的4.5%。其具體鈉化改性過(guò)程為：首先根據(jù)待防治化學(xué)氣體污染室內(nèi)面積大小，取相應(yīng)的膨潤(rùn)土原料，在膨潤(rùn)土中加入一定的蒸餾水將其調(diào)制成泥漿，然后向其中加入膨潤(rùn)土質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%的氯化鈉，同時(shí)加入膨潤(rùn)土質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.5%的碳酸鈉，對(duì)其進(jìn)行攪拌，再加入膨潤(rùn)土質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的蒸餾水，使其固液比為1∶5。在45℃的恒溫水浴中連續(xù)攪拌30min，得到人工納質(zhì)膨潤(rùn)土泥漿，待鈉離子與鈣離子反應(yīng)置換完畢后，利用離心器分離出懸浮液，并且去掉清液，然后在135℃下將人工納質(zhì)膨潤(rùn)土泥漿干燥至恒重，過(guò)150目篩，粉碎后得到粉末狀的納質(zhì)膨潤(rùn)土，以此實(shí)現(xiàn)膨潤(rùn)土的鈉化改性。

膨潤(rùn)土的酸化改性是通過(guò)一定濃度的硫酸將膨潤(rùn)土進(jìn)行熱硫酸化，利用硫酸中二階氫離子置換出膨潤(rùn)土中二階鈣鎂離子，同時(shí)將膨潤(rùn)土中的三階鐵離子、二階鐵離子、二階鎂離子等，在硫酸的作用下充分溶解出來(lái)，達(dá)到膨潤(rùn)土產(chǎn)生化學(xué)活性的目的?；罨蟮呐驖?rùn)土的晶體結(jié)構(gòu)層間距增大，從而提高膨化土的吸附以及離子交換性能。膨潤(rùn)土酸化改性過(guò)程如下：①首先在膨潤(rùn)土原料中加入35%濃度的硫酸溶液，將固化液比盡量控制在1∶7，將其加熱到85±4.5℃，并對(duì)其進(jìn)行攪拌，保溫活化時(shí)間為45min;②待膨潤(rùn)土與硫酸溶液反應(yīng)完畢之后，用蒸餾水對(duì)膨潤(rùn)土反復(fù)沖洗，直到膨潤(rùn)土pH值在4.5～5.5范圍之間;③利用離心器對(duì)其進(jìn)行離心處理，然后取出沉淀物，將其在250℃的溫度下進(jìn)行烘干，碾磨成粉末狀，以此完成膨潤(rùn)土酸化改性。

膨潤(rùn)土的有機(jī)改性是基于有機(jī)季銨鹽陽(yáng)離子與膨潤(rùn)土晶體結(jié)構(gòu)中可置換鈉鎂離子，發(fā)生離子交換反應(yīng)，使膨潤(rùn)土表面覆蓋一層有機(jī)基團(tuán)，將膨潤(rùn)土原來(lái)的親水性能改變?yōu)橛H油性能，使其具有良好的膨脹和分散的疏水性。其有機(jī)改性過(guò)程如下：首先在膨潤(rùn)土原料中加入一定濃度的陽(yáng)離子表面活性劑，在95～115℃恒溫下振蕩反應(yīng)30min，反應(yīng)過(guò)后得到的產(chǎn)物經(jīng)過(guò)洗滌離心后在250℃下烘干，研磨過(guò)150目篩，最后得到有機(jī)膨潤(rùn)土。

1.2 室內(nèi)化學(xué)氣體吸附凈化

改性制備后的膨潤(rùn)土表面結(jié)構(gòu)呈網(wǎng)格狀，具有多種細(xì)微孔隙，所以將制備改性過(guò)后的膨潤(rùn)土作為室內(nèi)空氣凈化的吸附材料，將其放置在空氣凈化裝置內(nèi)作為吸附芯體，從而起到對(duì)裝修產(chǎn)生的室內(nèi)化學(xué)氣體清潔過(guò)濾的作用。改性后的膨潤(rùn)土晶體的電子能譜由能量間隙所組成，能級(jí)將晶體結(jié)構(gòu)上的能力間隙填滿，并且由無(wú)電子能級(jí)的帶隙所分離，圖2為膨潤(rùn)土吸附凈化室內(nèi)空氣示意圖。

如圖2所示，當(dāng)膨化土放置到空氣中，空氣中的有害氣體與膨化土發(fā)生氧化反應(yīng)，一部分有害氣體可能直接與膨潤(rùn)土表面復(fù)合，一部分有害氣體可能在膨潤(rùn)土體內(nèi)復(fù)合。膨潤(rùn)土表面的吸附氧得到空氣凈化裝置的光生電子后形成強(qiáng)氧化性的自由基，自由基具有較強(qiáng)的反應(yīng)活性，能夠無(wú)選擇地將吸附在膨潤(rùn)土表面的有害氣體進(jìn)行氧化分解，并最終生成氧氣和水。

使用膨化土對(duì)空氣進(jìn)行清潔的時(shí)候，最好把它放在人們平時(shí)起居活動(dòng)比較多的地方，如沙發(fā)旁邊，或者是床頭旁邊，這主要是因?yàn)檫@種物質(zhì)在對(duì)空氣進(jìn)行清潔之時(shí)，并不能完全對(duì)整個(gè)室內(nèi)空氣進(jìn)行清潔，而只是對(duì)其周邊的空氣能起到比較好的清潔的作用。裝修產(chǎn)生的室內(nèi)化學(xué)氣體由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入到空氣凈化裝置內(nèi)部，首先經(jīng)過(guò)初效過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾掉室內(nèi)空氣中較大的顆粒物，然后氣體在進(jìn)入到膨潤(rùn)土吸附濾芯，膨潤(rùn)土表面的孔隙對(duì)氣體中的化學(xué)污染物具有一定的吸附作用，最后經(jīng)過(guò)膨潤(rùn)土過(guò)濾后的氣體排出空氣凈化裝置體外，以此循環(huán)反復(fù)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣化。在使用一段時(shí)間之后，例如使用二十天左右，最好把膨化土放在通風(fēng)干燥的地方，或者是陽(yáng)光之下曝曬數(shù)小時(shí)，正常情況下，可以用半年以上，以此完成對(duì)裝修產(chǎn)生的室內(nèi)化學(xué)氣體污染防治。

2 實(shí)驗(yàn)

試驗(yàn)利用此次提出方法與傳統(tǒng)方法，對(duì)新裝修后的屋子進(jìn)行室內(nèi)化學(xué)氣體污染防治，室內(nèi)面積為115m?，根據(jù)室內(nèi)化學(xué)氣體污染含量檢測(cè)，其中甲醛、乙醇、二氯苯、三氯乙烯、氯苯嚴(yán)重超標(biāo)，其中甲醛含量為64.45μg/m?，乙醇含量為86.48μg/m?，二氯苯含量為14.69μg/m?，三氯乙烯含量為48.95μg/m?，氯苯含量為14.64μg/m?。將室內(nèi)平均分成面積相等的兩部分，利用兩種方法對(duì)室內(nèi)化學(xué)氣體污染進(jìn)行防治，對(duì)比兩種方法室內(nèi)化學(xué)氣體吸附量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，此次提出方法室內(nèi)化學(xué)氣體吸附量高于傳統(tǒng)方法，防治過(guò)后，室內(nèi)化學(xué)氣體含量能夠達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明此次提出方法對(duì)裝修產(chǎn)生的室內(nèi)化學(xué)氣體污染具有良好的防治效果。

3 結(jié)語(yǔ)

此次利用膨潤(rùn)土吸附特性，將其應(yīng)用到化學(xué)氣體污染防治中，形成一種新的防治方法，膨潤(rùn)土廉價(jià)易得，資源儲(chǔ)量豐富，并且制備過(guò)程簡(jiǎn)單，對(duì)裝修產(chǎn)生的室內(nèi)化學(xué)氣體污染防治具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

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