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(tài)與環(huán)境學院，河南 鄭州 450001)

隨著人們對室內(nèi)裝飾需求提高，各種裝修板材不斷升級，以“室內(nèi)空氣污染”為標志的第三污染時期已經(jīng)到來[1-3]。長期處于空氣污染超標的環(huán)境中，會引起“病態(tài)建筑綜合癥”[4]，我國68%的城鎮(zhèn)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(nèi)濃度最高的污染物。目前，室內(nèi)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(nèi)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(chǎn)自于上海、山東、浙江、日本等地的6種市場銷量較好的室內(nèi)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(zhì)、環(huán)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(nèi)；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(yǎng)箱內(nèi)，試驗過程中并未對光照進行嚴格限制。試驗結(jié)束后參照國家標準《空氣質(zhì)量甲醛的測定乙酰丙酮分光光度法GB/T 15516—1995》對試驗箱內(nèi)空氣進行采樣和甲醛濃度分析。

2 結(jié)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(jīng)過12 h后的甲醛釋放對比情況。

圖1 板材材質(zhì)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(jié)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(chǎn)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(jù)室內(nèi)溫度實際情況，研究溫度最高設(shè)置為30 ℃。

由圖2可知，隨著環(huán)境溫度的逐漸升高甲醛釋放呈逐漸增加趨勢。當環(huán)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(nèi)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(fā)；另外，高溫下板材架構(gòu)會發(fā)生改變，使得甲醛散發(fā)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(huán)境溫度為15 ℃時試驗箱內(nèi)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(nèi)甲醛濃度逐漸增加，并在 10 h后穩(wěn)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(nèi)部的膠合劑由于板材結(jié)構(gòu)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(nèi)有效物質(zhì)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(huán)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(chǎn)品前后甲醛釋放對比情況。

圖5 4號產(chǎn)品對不同板材的凈化效果

由圖5可知，4號產(chǎn)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(jié)構(gòu)和板材使用的膠合劑不同，使得板材釋放機制及板材內(nèi)甲醛的形態(tài)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(chǎn)品對不同板材均有良好的凈化效果。

2.4 產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品對于板材的處理有一定的時效性。這可能是因為多數(shù)產(chǎn)品不能深入到板材內(nèi)部去除板材的甲醛。在處理時間為 2 d 時，產(chǎn)品大量附著在板材表面，可以處理板材揮發(fā)到環(huán)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(chǎn)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(jié)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(nèi)，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(wěn)定。

(2)所測試的大多數(shù)市售甲醛凈化劑產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，但對于板材均有一定處理效果。大部分產(chǎn)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(guī)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(huán)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(chǎn)品的甲醛處理效果進行了研究，后續(xù)還需加大樣本量進一步測試。