地板VOCs釋放成分及濃度的實驗研究

張安 李御鋒 劉偉娟

摘 ? ? ?要： 通過液相色譜法測定實木地板、塑料地板、強化復合地板中13種醛酮類化合物的濃度，得出三類地板中各化合物含量信息。根據連續6 d化合物濃度變化，計算出13種化合物的揮發速率。分析得出，實木地板中甲醛和己醛含量最高，塑料地板中環己酮含量明顯高于其他化合物，強化復合地板其初始散發速率小但增長快。實驗研究為地板在使用過程中對于室內環境質量控制提供參考依據。

關 ?鍵 ?詞：揮發性有機化合物;地板;液相色譜法;檢測

中圖分類號：O622.4 ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2019）12-2746-04

Abstract： The concentrations of 13 aldehydes and ketones in VOCs released from wooden floor， plastic floor and reinforced composite floor were determined by liquid chromatography， and the content information of each compound in three kinds of floor was obtained. The volatilization rates of 13 compounds were calculated according to the concentration change of the compounds for 6 consecutive days. The results showed that the content of formaldehyde and hexaldehyde in VOCs released from wooded floor was the highest， and the content of cyclohexanone in VOCs released from plastic floor was obviously higher than that of other compounds. The initial emission rate of reinforced composite floor was small but the growth was fast. The experimental research provides reference basis for indoor environmental quality control in the process of floor use.

Key words： Volatile organic compounds; Floor; Liquid chromatography; Detection

揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）常來源于室內裝飾，如建筑涂料、木器等產品中。VOC對人體產生氣味、感官、黏膜刺激、基因毒性和致癌性，苯中毒會使神經系統與肝功能產生紊亂的癥狀[1，2]。VOC檢測方法可采用氣相色譜法、氣體傳感器檢測儀法、環境測試艙法、吸附劑收集法等方法[3-5]。氣相色譜法和液相色譜法均常用于測定揮發性鹵代烴、苯系物和抗氧化劑等[6-8]，乙腈是常作為內墻涂料檢測溶劑[9]。

實木復合地板應用于地板采暖也可能造成室內有機污染物含量超標的情況[10]，膠合板中VOC釋放量大于刨花板與中密度纖維板[11]，且膠合板與實木復合地板的VOC釋放濃度都會隨溫度的升高而增大[12]。

1 ?實驗部分

1.1 ?實驗原理說明

提取出樣品，樣品里羰基化合物中所含有的羰基屬于不飽和基團，易與親和試劑發生加成反應，利用羰基親核加成的特性來檢測地板中醛酮類化合物。本實驗采用液相色譜法，利用2，4-二硝基苯肼（DNPH）衍生劑與羰基類化合物在酸性條件快速反應，根據圖1中相關反應過程，生成苯腙縮合產物。

1.2 ?實驗設備介紹

1.2.1 ?實驗儀器介紹

實驗采用1m3 VOC測試艙，如圖2所示。該測試艙符合國家標準GB/T 29899-2013，測試艙凈容積為1 m3，艙內采用低吸收與低釋放的密封材料，密封性良好。樣品檢測采用Agilent 1200 LC高效液相色譜儀，包含柱溫箱、進樣器、紫外檢測器等實驗儀器。恒流大氣采樣器型號為QCS-3000，包含兩臺抽氣泵、過濾器、流量計、抽氣泵、調節與控制裝置，流量范圍為0.1～3.0 L/min，兩臺抽氣泵組成兩個獨立的采樣系統。數顯恒溫水浴鍋型號為HH-4，控溫范圍為RT-100 ℃，控溫精度小于1 ℃。

1.2.2 ?待測材料介紹

選取實木地板、塑料地板、復合強化地板共三種不同地板作為測試對象，此三種地板材料分別代表所對應的三類不同地板材料，實驗材料如圖3所示。實驗時對于材料進行封邊處理模擬地板實用情況，使實驗情況更符合地板材料實際實用情況。

2 ?實驗過程

將所設置的DNPH采樣小柱和大氣采樣器進行連接，DNPH采樣小柱另一端與 VOC釋放艙所對用的采樣端進行連接，并將實驗設備的采樣量設置為5 L，采樣流量設置為250 mL/min。將適量的乙腈通過注射器吸取并注入已完成采樣的DNPH采樣小柱中，再將已通過酸性條件下化合反應所生成的的衍生物與DNPH一起洗脫，將洗脫后的溶液存放至5 mL容量瓶中，使用乙腈繼續對于溶液進行稀釋至相應刻度，后將溶液均勻混合存放至2 mL樣品瓶。

在酸性環境下配制醛酮-2，4-二硝基苯腙待測樣，取適量混合標樣（20μg/mL），用乙腈稀釋至刻度，逐級稀釋標準混合溶液，再進行衍生，然后分裝于2 mL樣品瓶中待測。

配置濃度為4.0 mg/L的DNPH衍生物混合標樣，色譜柱為ZORBAX SB-C18，設置相關色譜條件，粒度5μm，流動相分別為乙腈和水，柱溫為保持35 ℃恒溫狀態，進樣量設置為25μL，流速設定為1.0 mL/min，色譜柱中紫外檢測器的檢測波長為360 nm，得出混合標樣的色譜圖如圖4所示，各峰值所對應DNPH化合物按順序依次為甲醛、乙醛、丙烯醛、丙醛、丁烯醛、甲基丙烯醛、丁酮、正丁醛、苯甲醛、環己酮、戊醛、間甲基苯甲醛、己醛。

另單取13種化合物配成適量濃度進行衍生，使用液相色譜儀對于待測液進行色譜分析，確定各類化合物衍生物所對應的保留時間，將色譜圖與保留時間進行對照并分析，從而確定所對應的物質。在實驗過程中，將配置的不同濃度衍生物待測液進行5次平行實驗，從而減小混合標準樣品的測量誤差，對于所得數據分析計算各樣品的相對標準偏差，根據測試與計算結果建立相應的線性回歸方程并與13種醛酮類化合物對應。

確定采樣管的穿透實驗確定選取15 L為最佳采樣體積，對應的時間為60 min，并根據采樣管的洗脫效率確定在采集到樣品后用5m L的乙腈進行洗脫，最后定容到5 mL。

在VOC測試艙內達到上文中所設置的試驗條件時，首先在空載狀態下運行進行背景濃度測試，得出空載狀態背景色譜圖如圖5所示。對同一狀態下的空白采樣管進行采樣并分析，結果只檢測到甲醛，且其含量與實際樣品中甲醛含量的比值在1%。

3 ?實驗結果分析

3.1 ?實驗結果計算方法

通過液相色譜儀分析實際樣品，得出保留時間和峰面積信息，將所得信息代入對應化合物標準曲線[13]進行對比，確定對應的物質并得出相應化合物衍生物的濃度，該濃度同時也為實際樣品中物質的濃度。由實際樣品測試結果確定定容至5 mL，計算實際樣品中該衍生物的質量，計算方法如下：

3.2 ?實驗結果分析

對樣品進行為期6 d的連續測試經3.1中計算方法計算，三種樣品計算結果見圖6-8。

由圖6-8中可知，實木地板中甲醛與己醛散發濃度明顯高于其他濃度，甲醛濃度6 d內由46.8μg/m3上升至59.6μg/m3，己醛濃度6 d內由90.6μg/m3上升至109.2μg/m3，間甲基苯甲醛濃度稍高，第6天達26.9μg/m3，其余醛酮類污染物濃度較低20μg/m3以下。塑料地板中環己酮濃度極高，第6 d達467.1μg/m3。強化復合地板中丙烯醛、苯甲醛、甲醛濃度較高，其中丙烯醛濃度最高，第6 d達106.8μg/m3。三類地板中塑料地板六天累計醛酮類污染物總量最高，塑料地板中散發的環己酮為主要因素。

已知設定測試艙空氣交換率n為每小時1次，VOC測試艙的空氣有效測試體積V為1 m3，根據各地板VOC測試艙內的釋放濃度以及對應地板的幾何尺寸，可求得各地板產生的污染物的釋放速率。比較實木地板、塑料地板以及強化復合地板中總污染物釋放速率，結果見圖9。從圖中可知，三類地板污染物釋放速率隨時間增大，其中實木地板總散發速率最大，由第一天1 091.2μg/（m2·h）增長至1662.5μg/（m2·h），強化復合地板散發速率增長最快，六天內增長約2.13倍。

4 ?結 論

通過測量6天內隨時間變化的實木地板、塑料地板和強化復合地板中VOC成分及濃度，并對相關數據進行計算分析，可得出以下兩條結論：

（1） 測出三類地板中13種醛酮化合物濃度及散發速率，實木地板中甲醛和己醛含量最高，共占醛酮化合物的51.3%;塑料地板中環己酮含量最高，為467.1μg/m3;強化復合地板中含量最高的是丙烯醛、苯甲醛和甲醛，共占醛酮化合物的53.05%。

（2） 強化復合地板其初始散發速率不大，但散發速率增長快。塑料地板中所含有的醛類污染物散發速率最小，塑料地板中醛酮化合污染物總量的散發速率為1 430.2μg/（m2·h）。

參考文獻：

[1] 趙琳，張英鋒，李榮煥，等. VOC的危害及回收與處理技術[J]. 化學教育，2015，36（16）：1-6.

[2] 張小苑.VOC的危害及回收與處理技術[J]. 綠色環保建材，2017（09）：247-248.

[3] 劉昌寧，劉鳳琴，許錚，等. 揮發性有機化合物分析方法的研究進展[J]. 電鍍與涂飾，2018，37（18）：856-863.

[4] 楊銳，徐偉，梁星宇，等. 實木家具VOC與異味檢測技術探索與分析[J]. 家具，2017，38（05）：99-103.

[5] 安靖，鄭姝倩. 涂料產品VOC檢測方法研究[J]. 科技風，2018（35）： 142.

[6] 任彬彬. 國內外VOC檢測方法及標準解讀[J]. 建材與裝飾，2017（43）： 58-59.

[7] 章勤，黃酉臘，舒天閣，等. 吹掃捕集-氣相色譜質譜法同步測定水中揮發性鹵代烴、氯代苯和苯系物[J]. 當代化工，2019，48（2）： 403-409.

[8] 徐澤峰. 高效液相色譜法測定溴化丁基橡膠中抗氧劑含量[J]. 當代化工，2018，47（11）： 2472-2476.

[9] 蔣昭瑜，唐振杰. 乙腈溶劑對內墻涂料中（VOC）檢測結果的影響[J]. 四川建材，2017，43（11）： 36-38.

[10]朱科，杜光月，鄭煥琪，等. 實木復合地采暖地板運行工況下的甲醛和VOC釋放濃度[J]. 林業科學，2018，54（11）： 73-78.

[11]王學川，路維娜，袁緒政，等. 室內環境VOC的釋放行為研究進展和展望[J]. 皮革科學與工程，2017，27（06）： 19-23.

[12]趙楊. 膠合板和實木復合地板VOC快速檢測研究[D]. 哈爾濱：東北林業大學，2015.

[13]劉偉娟. 室內環境VOC擴散影響研究[D]. 長春：吉林建筑大學，2018.