甲醛检测方法、危害及常用治理方法 |
甲醛是无色有强烈刺激性的气体,易溶于水。甲醛在常温下是气体,对眼、鼻、喉、上呼吸道和皮肤均可产生明显的刺激作用。空气中的甲醛检测含量低于
1. 3 mg/ m3时,刺激作用较轻微,随着浓度的增大,刺激作用增强,高于65 mg/ m3时会引起肺炎、肺水肿,甚至造成死亡。研究表明,长期接触低浓度甲醛(0. 017～0. 068 mg/ m3) ,虽然引起的症状强度较弱,但甲醛积累产生的症状与甲醛产生的急性效应是一致的。因此甲醛作为室内空气的重要污染物之一正越来越受到重视。
以下是世界上一些国家对室内空气中甲醛的限量建议值:
德国:0. 12 mg/ m3 ;美国:0. 27 mg/ m3 ;加拿大、丹麦等:0.14 mg/ m3 ;新西兰和日本:0. 13 mg/ m3 ; 中国: 0. 08 mg/ m3 ; 荷兰:0. 12 mg/ m3 ;WHO: < 0. 01 mg/ m3总人群(30 min 内均值) ;瑞士:0. 24 mg/ m3 。
室内甲醛的主要来源有:
(1) 建筑材料。各种含脲醛树脂的建筑材料和泡沫绝缘材料。
(2) 装饰材料:墙壁涂料、用于
家具和装饰的木质胶合板、纤维板、油漆、粘合剂。
(3) 液化石油气燃烧等。甲醛(aldehyde)从这些材料中挥发出来,积存于空气中同时又吸附着其它物质。目前,检测甲醛的方法有实验室检测方法和现场检测方法两类。
实验室检测的标准方法有:
(1) 分光光度法。空气中甲醛气体与酚酞试剂反应生成嗪,嗪在酸性溶液中被高价铁离子氧化形成蓝绿色化合物,根据颜色的深浅用分光光度计比色定量。
(2) 酰丙酮分光光度法。甲醛气体经水吸收后,在pH = 6的乙酸- 乙酸铵缓冲溶液中与乙酰丙酮作用,在沸水浴条件下,迅速生成稳定的黄色化合物,在波长413 nm处测定。
(3) 气相色谱和液相色谱法。
目前现场检测甲醛多使用便携式甲醛测定仪,其原理一般是恒电位电解法。被测气体在特定的电位下分解,通过检出其生成电流的方法检测被检气体的含量。通过选定电极的触媒材料和设定电位,选择性地检测被测气体甲醛。这种检测方法的优点是方便、快速、操作简单,但是受环境空气中多种成分如水分、一氧化碳、乙醇、乙醛等的影响,便携式甲醛测定仪准确定量有一定难度,但可用作判断环境空气中甲醛浓度的范围,必要时要用实验室的检测方法作为仲裁进行准确定量。
1 甲醛的危害
甲醛HCHO，无色气体。有特殊气味，气体相对密度1.067（空气为1）。液体相对密度0.815（-20度），易溶于水和乙醇。具有活泼的化学性质和生物学性质,在水溶液中主要以水合甲醛存在,其37%水溶液即“福尔马林”,具有强烈的刺激性气味,可作为消毒剂和防腐剂 。甲醛是世界上公认的潜在致癌物,长期接触低浓度的甲醛引起的主要症状是流泪、打喷嚏、咳嗽,甚至出现眼结膜炎以及支气管炎等,高浓度的甲醛对于中枢神经系统、免疫系统、肝脏都有毒害,刺激眼结膜、呼吸道黏膜(mucous membrane)而产生流泪、流涕、引起结膜炎、咽喉炎、哮喘、支气管炎和变态反应性疾病。本文通过常用的室内净化甲醛的方法比较来寻求科学有效经济的治理办法。
2 甲醛的常用治理方法
2.1自然通风法
通风换气是最简单的清除甲醛(Formaldehyde)等室内有害气体的方法。这种方法主要用于污染程度较轻的场合,在春，夏，秋季要根据天气的差异和室内人数的多少确定换气频度，通常冬季每天至少开窗换气30min以上，但冬季里气温偏低,多数家庭在冬季里减少了开窗的次数,因此该种方法虽然简单经济,但周期较长，净化缓慢，对于持续释放污染物的空间不能从根源解决问题。
效率：吴泳等通过不同净化方式实际净化效果对比试验得到通风24h甲醛净化效率可达到30.5% 。
2.2.1活性炭纤维（Activated Carbon Fiber,ACF）
机理：一是使吸附质分子快速深入活性炭（acticarbon）内部较小的孔隙中去，二是作为催化载体，催化剂少量沉淀在微孔，大都沉淀在大孔和中孔中。
影响因素(factor)：炭表面积微孔比表面积大，官能团的比例增加，有利于甲醛气体的吸附 。
效率：吴泳等通过不同净化方式实际净化效果对比试验得室内放置活性炭雕塑24h甲醛净化效率可达到43.1% 。
优点：价格低，可做催化载体。
缺点：周期短，需定期更换。当温度、湿度、风速升高到一定程度时所吸附的污染物颗粒有可能游离出来,造成二次污染。
经济(jīng jì)性：市场价格40-100元/kg
2.2.2改性活性炭
原理：活性炭改性方法: 将商品普通活性炭制成碳(C)酸钠和亚硫酸氢钠活化的活性炭。改变活性炭的表面酸、碱性,引入或除去某些表面官能团,使其具有某种特殊的吸附或催化性能。
效率：由物理吸附转变为以化学吸附为主, 伴随有物理吸附的复合吸附。改性活性炭穿透时间比市售活性炭延长25%, 吸附容量比市售活性炭大33.90% 。
2.3臭氧净化法：
机理：臭氧(Oxygen)与甲醛反应，导致不饱和的有机分子破裂，使臭氧分子在有机分子的双键上，生成臭氧化物，分解甲醛分子。产物为水和二氧化碳。
效率：汪耀珠等通过测量低浓度臭氧对甲醛气体的净化率（有紫外灯照射）发现，臭氧浓度0.050―0.075mg/m3，甲醛浓度3.03―8.70mg/m3，5min后检测，臭氧对甲醛净化效率为41.74% 。
优点：臭氧(Oxygen)同时可以杀菌，消毒，分解有机物
缺点：但是净化效率(efficiency)不高，同时本身也是一种空气污染物，也可能造成二次污染。在反应期间人不能进入。
经济性：需要臭氧制备装置并且要紫外灯照射 。市场臭氧净化机价格在千元以上。
2.4负离子净化法：
原理：空气负离子借助凝结吸附作用，依附在固相或者液相污染物微粒上，从而形成大离子并且沉降下来。反应式：
OH + HCHO → H2O +CHO
OH +CHO → HCOOH
OH + HCOOH → H2O + CO2
方法：
1 以具有明显的热电和压电效应的稀有矿物石为原料,加入到墙体材料中,在与空气的接触中电离空气及空气中的水分,产生负离子 。
2 把负离子粉末负载到纤维中如滤料中，载体的纤维材料(Material)、细度等都能影响空气污染物与纤维拦截、惯性、重力沉降和扩散四种过滤效应 。
3 实际应用的负离子发生器则是通过电晕放电（3kv-5kv）左右产生高浓度的空气负离子，然后将负离子吹送向所需处 。
优点：空气负离子对人体具有镇静，降压，改善睡眠等作用。
缺点：负离子发生器电晕放电易产生臭氧、氮氧化物等有害气体，过高的负离子浓度也会造成人体头晕，恶心等不良反映。负离子与空气尘埃结合沉降在室内家具电器表面，会再次飞扬到空气中。
效率：吴泳等通过不同净化方式实际净化效果对比试验得室内实用臭氧净化器24h甲醛净化效率可达到32.7% 。
经济性：需要臭氧发生装置，或者可发生负离子的矿石建筑涂料
2.5植物净化法：
原理：赵玉峰等研究认为,绿色植物对室内空气中某些有害物质所具有的净化作用主要取决于植物的根部与土壤中的微生物和水分,而叶子具有一定的净化作用,但不是主体 。
周晓晶等通过13 种常用室内观赏植物对甲醛净化效果实验准确比较各植物种类之间吸纳甲醛能力的大小。常州空气检测是指对空气的组成成分的检测。狭义的空气检测，主要是从应用的角度，重点研究的是室内空气检测。它是指室内指装饰材料、家具等含有的对人体有害的物质，释放到家居、办公环境中造成的装修污染，来检测空气质量。全天24小时植物吸纳甲醛能力较强的有：合果芋、香兰、花叶万青 。植物净化与植物自身的代谢，周围环境有十分重要的关系。
效果：不同环境下不同植物净化污染物种类与效果不同。
优点：兼美化环境与净化与一体
缺点：净化机理有待深入研究，有些植物对人体健康不利，植物吸收感染后会净化性能会衰减，净化效率不稳定。
经济性：有些植物市场不容易购买。
2.6光催化法：
原理：光催化净化技术是在光的照射下, 污染物在催化剂表面与自由电子或空穴结合, 发生氧化（oxidation)还原反应, 将污染物氧化为CO2 和H2O , 从而将其去除。研究发现, 采用溶胶―凝胶法制备的含70 %的锐钛矿和30 %金红石型的纳米TiO2 半导体材料的催化活性最佳 。
优点：纳米TiO2 光催化技术工艺简单, 成本便宜,无二次污染, 无毒无刺激性, 对有机、无机、臭气及微生物都有良好的降解作用。
缺点：不能解决室内空气中的悬浮物及危害很大的细微颗粒物问题, 催化剂微孔容易被灰尘和颗粒物等堵塞而致使催化剂失活; TiO2 光催化剂带系较宽(312ev) , 只能被较短的紫外激发, 使得太阳能利用率低; 光激发产生的电子空穴的复合快, 催化剂在湿度、污染物浓度等因素影响下容易失活。需要定时更换紫外灯管。
效果：真空紫外-光催化（VUV-Ti2/UV）甲醛净化效率可达37.4% 。
2.7纳米TiO2 与ACF复合材料净化法：
原理：纳米光催化利用ACF的活性碳纤维(ACF)具有比表面积大、微孔丰富、吸附速度快等特点,当室内空气中的污染物浓度较低时,利用ACF的吸附性形成微细范围内的局部高浓度,达到一定浓度后再通过TiO2 的光催化降解脱附,解决二次污染问题,同时也可提高纳米光催化光降解反应速率。
优点：高效，适用浓度范围广。
缺点：对于高浓度甲醛除去率不是很高，同时室内湿度，风速，温度，污染初始浓度均对净化效率(efficiency)有比较大的影响(influence)。
效果：王珊等通过利用ACF 负载（load）TiO2 光催化降解甲醛的两种控制方法的研究，当实验进行稳定之后，紫外光＋水蒸气控制法净化率可达61.2%, 紫外光＋臭氧控制法净化率可达65.5% 。
经济性：纳米TiO2 负载在ACF上的牢固性、均匀（jūn yún)性问题以及在工艺操作过程中对光催化剂纳米TiO2 表面羟基含量、晶相组成、薄膜的晶粒尺寸、薄膜的厚度等方面的控制技术仍需完善。
2.8甲醛(Formaldehyde)清除剂
原理：在甲醛释放的物品材料表面形成致密的分子薄膜，以隔绝甲醛等污染物。
优点：高效，持久，对物品表面无影响(influence)。
缺点：不能完全清除，只是隔离。不可与其他净化方法混用。
3各类方法综合比较
甲醛的自然释放率和温湿度有很大关系，湿度一定时，在温度在20-25摄氏度，甲醛释放率随温度升高而升高最快，25-35摄氏度，甲醛释放率升高速度减慢，但是依然保持较高速率。常州甲醛检测操作简单、使用方便的简易检测方法的产品，也是目前最适合个人家庭检测甲醛的检测方法。体积小巧方 便放置，用于家具治理前后对比甲醛浓度，判断治理效果再方便合适不过啦！甲醛自测盒的最大特点就是消费者可以自己动手检测甲醛，操作方法简单！温度一定时，相对湿度在50%-80%，甲醛释放率随湿度升高而升高很快 。
1对于新建房屋采取通风处理甲醛时，可在夏天甲醛释放率高的情况下尽量增加通风时间，并且增加室内空气相对湿度，例如洒水,喷水雾，室内悬挂湿布等措施，有利于室内装修材料的甲醛快速释放。使用机械通风时，在春秋两季可对新风做加湿处理。通风方法可以让建筑在人们使用前最大限度地除去室内甲醛污染。可应用于体积较大空间以及厂房等气密性较差的地方。
2活性碳纤维由于其局限性，很少用活性炭作为单独处理室内甲醛污染的方法。经常配合其他方法综合处理甲醛，利用活性炭的物理吸附和作为催化剂载体。由于一些气流组织原因，在甲醛浓度较高的角落，可放置活性炭艺术品等辅助净化。
3超氧(Oxygen)净化一般应用于臭氧净化机。常州空气检测新装修或新进家具的房子尽量通风。检测时，对采用自然通风的民用建筑，门窗关闭1小时后进行检测，“氡气”则应在对外门窗关闭1小时后进行检测；对采用中央空调的，应在空调正常运转的条件下进行检测。针对于气密性好的空间采取室内氧气转化为臭氧与污染物反应，因为反应时人员不宜进入，需要在净化机上安装定时开关或者远程遥控。或者让室内空气不断吸入一个到净化腔体与臭氧反应，可人机共室，但由于净化机的体积限制，在人进入房间之前要预开启一段时间，（预先开启时间根据空间体积，甲醛浓度而定，）也要加装电子定时装置，定时开启。进气口还要进行初净化，在出气口加设臭氧净化。而第二种方法对房间气密性无要求。
4负离子（作用：空气优化、疗养保健）净化不能分解有害气体，负离子存在时间短，在使用负离子净化装置时要让净化器在人员工作较近的位置，同时要加强室内的通风换气维持室内空气的电中性，还要在回风处加强对臭氧，和氮氧化物的净化过滤。不宜在大空间使用负离子净化。
5植物净化应该是同活性炭一样作为辅助净化方法，在角落摆放具有净化效果的植物景观。
6甲醛清除剂喷涂只是在甲醛释放物品表面或者切口形成一层隔离薄膜。也不能在根源净化甲醛。所以对于释放高浓度污染的物品使用喷涂法效果好，但是要避免物品表面的严重磨损（零部件失效的一种基本类型）和断裂。同时不可与其他净化产品叠用。
7 TiO2 与ACF复合材料净化法是在光催化法基础上的改进，净化彻底无二次污染，是现行最理想的方法。由于其净化效率受温湿度，气流速度和甲醛浓度影响，使用时要控制室内空气流速，或者控制光催化净化机的入口风速，0.6米/秒左右为最佳净化风速 。适用于甲醛浓度不是较高的场所。同时在对人员进入房间之前的空气预处理(chǔ lǐ)时可增加室内空气湿度以提高甲醛降解效率。
效率
缺点
成本
自然通风
★
通风时间季节限制
★
活性炭纤维
★★
使用周期短不稳定
★★
改性活性炭
★★★
同样需要定期更换吸附剂，周期较短
★★★
臭氧(Oxygen)净化
★★★★
臭氧量控制困难不能人机同室
★★★★
负离子净化
★★★
电晕会产生臭氧，室内空气负离子需要及时补充，且不能彻底清楚污染物
★★★★
植物净化
★★★★
净化效率不稳定，有些植物有害
★★★★
光催化法
★★★
需要定时更换催化剂，净化剂活性受温湿度影响。
★★★
TiO2 与ACF复合材料净化法
★★★★★
浓度，湿度，温度影响(influence)净化效率。
★★★★
甲醛清除剂喷涂
★★★★
不能完全清除，不可与其他方法混用
★★
★表示效果好坏程度。
4结论：
了解了各种方法的优缺点，效率和经济性。在面对市场上繁多的空气净化方法，空气净化剂以及空气净化装置时，要针对需要净化的空间实际情况，比如温度，湿度，甲醛释放量，工业工艺要求来选择合理并且经济的净化策略。结合物理，化学为一体的综合净化方法的效率十分理想。
甲醛释放是一个长期的过程，首先要尽量从根源解决甲醛释放问题，严格控制各种板材，皮革，装修饰品等材料中甲醛含量，同时在通风空调系统(system)设计时要充分考虑优化方法，针对甲醛的长期释放和检测含量采取综合稳定的治理方法，在排风以及二次回风处要采取二次过滤措施除去可能产生的二次污染和各种净化过程中吸附污染物的尘粒。
室内空气检测
Pm2.5检测(检查并测试)
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