裝修板材甲醛釋放特征及凈化劑性能評價

王璐璐，默路祥，朱仁成，梅慧，王夢雷，陳新，李順義

(鄭州大學 生態與環境學院，河南 鄭州 450001)

隨著人們對室內裝飾需求提高，各種裝修板材不斷升級，以“室內空氣污染”為標志的第三污染時期已經到來[1-3]。長期處于空氣污染超標的環境中，會引起“病態建筑綜合癥”[4]，我國68%的城鎮居民患病是由空氣污染造成的[5]。Zhang等[6]研究表明甲醛是室內濃度最高的污染物。目前，室內甲醛污染凈化方法主要有通風換氣法、植物吸收法、吸附凈化法和光觸媒法，但均存在一定局限性和不徹底性[7-9]。

為評價市售甲醛凈化劑效果，本研究首先采用單一變量法對典型裝修板材甲醛釋放特征進行研究，然后以從市場上選取的常見甲醛凈化劑為受試對象，對其甲醛去除效果進行評價。

1 實驗部分

1.1 試驗板材及凈化劑

本試驗選擇密度板[10]、膠合板[11]、細木工板[12]、竹模板、奧松板和刨花板[13]6種常見室內裝修板材作為試驗對象，所有板材均取自于市場。為便于檢測，所有板材均截成25 cm×25 cm的正方形。

選擇產自于上海、山東、浙江、日本等地的6種市場銷量較好的室內甲醛凈化劑作為評價對象，其中5種是采用光觸媒原理，另外一種成分及原理未知。

1.2 實驗及分析方法

本課題主要采用單一變量法研究板材材質、環境溫度和釋放時間等因素對板材甲醛釋放量的影響。首先，將受試板材置于一個 30 cm×30 cm×30 cm 的自制透明玻璃箱內；然后，將該玻璃箱整體置于一個溫度、濕度可控的SHP型生化培養箱內，試驗過程中并未對光照進行嚴格限制。試驗結束后參照國家標準《空氣質量甲醛的測定乙酰丙酮分光光度法GB/T 15516—1995》對試驗箱內空氣進行采樣和甲醛濃度分析。

2 結果與討論

2.1 典型板材甲醛釋放特性研究

圖1為密度板、膠合板、細木工板、竹模板、奧松板和刨花板等6種典型板材在24 ℃溫度下，經過12 h后的甲醛釋放對比情況。

圖1 板材材質對甲醛釋放影響

由圖1可知，甲醛釋放量由高到低依次是奧松板、密度板、膠合板、細木工板、竹模板和刨花板。造成這種結果的主要原因是不同板材膠合劑的使用量不同。膠合劑使用的越多，甲醛釋放量也越多。同時，膠合劑種類的不同、甲醛的鍵和類型及板材制作工藝的不同也對會甲醛釋放量產生一定的影響[14]。另外，刨花板材料甲醛釋放量較低，也可能是因為放置時間過長，導致甲醛釋放量較少。

圖2是不同溫度下奧松板2 h甲醛釋放變化情況。根據室內溫度實際情況，研究溫度最高設置為30 ℃。

由圖2可知，隨著環境溫度的逐漸升高甲醛釋放呈逐漸增加趨勢。當環境溫度為 5 ℃ 時，甲醛濃度僅為 0.01 mg/m3，當溫度升高到 30 ℃ 時，甲醛濃度高達為 0.52 mg/m3。由此可見，溫度對板材甲醛釋放有促進作用，這主要是因為脲醛樹脂分解甲醛的速度隨溫度升高會有所提高，且隨著溫度升高，板材內甲醛分子熱運動加強，使得動能增加，甲醛分子加速向表面散發；另外，高溫下板材架構會發生改變，使得甲醛散發過程更加順利，造成甲醛濃度升高。

圖2 溫度對板材甲醛釋放影響

圖3是在環境溫度為15 ℃時試驗箱內典型板材甲醛釋放濃度隨時間變化情況。

圖3 甲醛釋放隨時間的變化

由圖3可知，在相同條件下，隨著時間的增加，玻璃箱內甲醛濃度逐漸增加，并在 10 h后穩定在 0.36 mg/m3。這主要是因為隨著時間的推移板材表面的膠合劑含量降低，而板材內部的膠合劑由于板材結構及膠合劑分解條件的限制分解較慢，使得甲醛釋放速率逐漸降低，甚至趨于0。

2.2 不同凈化劑對膠合板除醛效果評價

圖4是膠合板分別使用 6 種不同市售甲醛清凈劑(編號分別為1號，2號，3號，4號，5號，6號)對板材處理2 d后，12 h甲醛釋放對比情況。

圖4 不同凈化劑對膠合板甲醛釋放影響

由圖4可知，所測試的 6 種甲醛凈化劑對所考察板材均有一定的除醛效果。其中，5 號和 6 號處理效果最好，甲醛釋放量分別降低了93.3%和95.5%；其次是1號，4號，3號，除醛效率為 75.5%～88.9%；效果最不明顯的是2號，除醛效率僅為 15.56%。6種清凈劑的平均除醛效率僅為75.18%。不同凈化劑處理效果不同的原因可能是凈化機理或凈化劑內有效物質的含量不同[15]。由于試驗是在理想條件下進行的，在實際應用過程中由于環境條件的多變可能會使得凈化效果有一定程度的降低。

2.3 某甲醛凈化劑對不同板材凈化對比分析

圖5是密度板、膠合板、細木工板和竹模板等板材分別使用4號產品前后甲醛釋放對比情況。

圖5 4號產品對不同板材的凈化效果

由圖5可知，4號產品對于各種板材的甲醛處理效果是十分顯著的。具體來說，對于密度板、膠合板和細木工板的甲醛去除率分別為57.7%，82.2%和94.1%。分析原因可能是板材結構和板材使用的膠合劑不同，使得板材釋放機制及板材內甲醛的形態有所差異，造成處理效果有一定程度的差異。總體來說，性能較好的產品對不同板材均有良好的凈化效果。

2.4 產品凈化效果時效性研究

圖6是膠合板分別使用4號和5號凈化劑處理后，不同時間段甲醛釋放量對比情況。

圖6 板材產品處理時效性

由圖6可知，使用4號和5號凈化劑處理后，處理時間為2 d時，甲醛釋放量由原來的 0.45 mg/m3分別降低至0.08，0.03 mg/m3，降幅分別為82.2%和93.3%；處理時間為7 d時，使用4號和5號凈化劑的膠合板甲醛釋放量均有明顯增加，達到0.25，0.15 mg/m3。說明所測試的兩種產品對于板材的處理有一定的時效性。這可能是因為多數產品不能深入到板材內部去除板材的甲醛。在處理時間為 2 d 時，產品大量附著在板材表面，可以處理板材揮發到環境中的甲醛，所以甲醛去除率高。而因為保存方式的影響或其他原因，隨后板材表層的產品減少或性能降低，對甲醛去除能力減弱，所以板材甲醛釋放濃度會不同程度地上升。

3 結論

(1)不同板材的甲醛釋放量差異較大，其中奧松板和膠合板甲醛釋放量較大，而竹模板和刨花板相對較低。一定范圍內，隨著溫度升高，板材甲醛釋放量呈增加趨勢；隨著時間增加，板材甲醛釋放量逐漸增加，且在10 h后趨于穩定。

(2)所測試的大多數市售甲醛凈化劑產品質量參差不齊，但對于板材均有一定處理效果。大部分產品對于膠合板的甲醛去除率能達到85%以上。

(3)基于本實驗研究，甲醛凈化劑對于板材的甲醛去除不徹底，處理后的板材在放置一段時間后甲醛釋放量仍會有所增加。

本次實驗研究理想條件下板材甲醛釋放的影響規律，且實驗時間、實驗條件和板材種類都有限，然而在日常生活中，板材所處的環境不斷被變化，甲醛的釋放必然更加復雜。本次實驗僅對研究市場上部分產品的甲醛處理效果進行了研究，后續還需加大樣本量進一步測試。