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專業除甲醛公司介紹最有效除醛方法及原理
利純環保是國內知名的甲醛治理公司,公司研究探索匯總了國內外除甲醛的方法。主要介紹了強氧化劑、親核試劑、催化劑、生物質甲醛捕捉劑四類常見甲醛清除劑的除甲醛原理及效果。并進行了評價,從安全高效的角度分析,光催化氧化方法除甲醛應用范圍最廣,從節能環保角度分析,生物質甲醛捕捉劑具有更廣闊的發展前景。此外,國外對除甲醛產品的評價方法基本處于對產品進行定性或半定量的比較研究,并沒有一個足夠客觀足夠系統的分析方法,而國內關于除甲醛產品效果的檢測方法尚缺乏系統性。
甲醛是一種良好溶劑,具有較強粘合性,可以加強板材硬度并有防蟲、防腐的作用,因而被廣泛應用于生產用來做裝修材料以及家具粘合劑的脲醛樹脂,而脲醛樹脂能夠緩慢釋放甲醛長達數十年之久。目前,隨著現代化學工業的飛速發展和人民生活水平的進一步提高,室內裝修材料的應用量與日俱增,室內空氣中甲醛濃度超標現象十分普遍,對住戶的人體健康產生嚴重的威脅。經毒理學分析認定,甲醛是一種高毒性原生質物質,其進入動物體內后,首先是損害細胞中的 DNA,導致細胞中非程序 DNA 的合成,造成細胞的基因突變,可能引發腫瘤。同時,甲醛可抑制人紅細胞中乙酰膽堿酯酶的活性,抑制組織器官的 SOD 酶活性,進而擾亂人體細胞的正常代謝功能。此外,甲醛是一種強氧化劑,對人體組織和器官均有氧化損傷作用。從宏觀角度分析甲醛對人體的危害可知,甲醛可以引起中樞神經系統的紊亂、體內酶活性的改變以及內分泌免疫系統的失調。1981 年,美國國家職業安全與衛生研究所將甲醛定為可疑致癌物,并已有足夠的證據表明甲醛對動物有強烈的致癌作用。在 2004 年的“致癌公報”上,國際癌癥研究中心(IARC)將甲醛列為致癌物。
1 、常用的除甲醛方法
物理法
物理法主要利用物理吸附、催化、空氣負離子和非平衡態等離子體等方法。其中,活性炭吸附法以其價格低廉,適用范圍廣等優勢得到較廣泛的應用,但經實驗驗證其對甲醛的去除效率較低。
化學法
化學法主要是利用以氧化、分解、絡合等原理制造出空氣凈化劑和甲醛捕捉劑等來凈化空氣。目前常見的甲醛清除劑按其活性成分可分為強氧化劑、親核試劑、催化劑、生物質甲醛捕捉劑四大類。
可以氧化甲醛的強氧化劑
次氯酸、過氧化氫、二氧化氯等氧化劑可利用甲醛的還原性和自身的氧化性將甲醛氧化成甲酸,甚至生成二氧化碳而將其去除。其中,市面上以二氧化氯為主要成分的甲醛去除劑占有一定份額,池致超研究表明,高濃度二氧化氯對甲醛去除效果最高可達 99.7%,但丁震等人的研究表明,雖然高濃度二氧化氯降解甲醛效果明顯,但會很快恢復,故其消除室內空氣中甲醛的效果還亟待進行更為準確的實驗研究。
親核試劑
親核試劑,又叫親核基,是自身具有未共用電子對的中性分子或負離子的電子對供體,這類物質在反應過程中易于正電性物種結合,即具有親“正電性”。親核試劑的親核性是指其在反應中提供電子及進攻試劑對過渡態中碳的結合能力,受試劑本身所帶電荷量、溶液的堿性強弱、空間位阻、α-效應、可極化性大小和溶劑化作用等因素的影響。一般情況下,堿性強、體積小、可極化性強,不容易被溶劑化的試劑給電子能力強、成鍵快,故親核性強。常見的親核試劑主要包括含有有多重鍵的 π 電子對具有次甲基活潑氫(α-H)的化合物、負離子、Lewis 堿、氨類、胺衍生物類、酚類等幾類物質,如今市面上大部分甲醛消除劑常含有上述兩種或兩種以上活性成分。
催化劑
催化劑用于除甲醛的原理是由于其可以催化甲醛與空氣中的氧反應,生成二氧化碳和水從而將甲醛去除,主要可分為光催化和金屬氧化物催化兩大類。金屬氧化物作為催化劑的研究只有日本的 Sekine 等人采用一定比例的活性炭和某些過渡金屬氧化物的混合物在常溫常壓無光的實驗條件下進行的去除室內空氣中甲醛的研究。結果顯示,在所有實驗用金屬氧化物中 MnO2 和甲醛的反應效率最高,它能將室內空氣中的甲醛濃度從 0.33mg/m3降為 0.049mg/m3同時反應的主要產物為對人體無害的 CO2。金屬氧化物法由于其反應條件溫和、操作簡便、去除效果較好,故具有良好的發展前景,但缺陷在于目前其反應機理尚不明確,需進一步研究。而光催化氧化法具有能耗低,可以在常溫常壓下氧化分解結構穩定的有機物,且不會產生二次污染物等優點。其中納米二氧化鈦(TiO2)以其具有良好的綜合性能,已成為治理室內空氣的研究與應用中使用最為廣泛的單一化合物催化劑。
生物質甲醛捕捉劑
生物質甲醛捕捉劑是以自然界天然生物為原料,利用其含有如氨基化合物、酚類等的能夠與甲醛進行化學反應的成分實現對甲醛的固定和捕捉。常用的生物質甲醛捕捉劑主要有天然樟科植物基甲醛捕捉劑、茶葉基甲醛捕捉劑、樹皮基甲醛捕捉劑、蛋白質基甲醛捕捉劑、中草藥基甲醛捕捉劑,其中利用茶葉作為甲醛捕捉劑主要分為直接利用和提取有效成分兩種途徑。林志聰[19]利用改進后的空氣凈化裝置對茶葉直接去除甲醛的能力進行實驗考察,結果表明,反應 8 h 后,茶葉對氣體濃度為 1 mg/m3 甲醛的去除率高達 89.5%,對濃度為 7 mg/m3 的甲醛的去除率為 49.1%。而將用無水乙醇萃取出的茶多酚配制而成溶液加入含有甲醛的粘合劑以及涂料中,或者直接將此溶液噴灑于新生產的家具表面,能夠使甲醛在涂料層中的含量下降至國家標準的水平之下。松樹皮中含有大量的縮合單寧類物質,縮合單寧在酸、堿的催化作用下可以與甲醛發生聚合反應,生成不溶于水的高聚物,從而將甲醛捕捉固定。大分子的蛋白質中含有大量游離型胺基,這些游離型胺基能夠與脲醛樹脂中的羥甲基以及游離的甲醛在一定的溫度條件下發生交聯反應,其對甲醛捕捉能力可高于尿素的 3 倍。樟科植物中含有大量的天然樟腦類物質,人們可以通過蒸餾或萃取技術制得揮發性樟腦原油,再經過一系列物理、化學提取純化技術可得到甲醛活性因子。這種活性因子對甲醛具有非常好的捕捉作用,通過一段時間的揮發甲醛的累計去除率高達 89.72%。甲醛治理公司國內研究者用 95%乙醇冷凝回流法和水蒸氣蒸餾法從吳茱萸、苦木、決明子、青黛等數味中草藥中提取出揮發精油和生物堿類有機物,后將其加工成一種原料天然的甲醛捕捉劑。這種天然的捕捉劑可以高效、快速地清除室內空氣中的甲醛。此外,若將蘆薈提取液(含有蒽醌類化合物、糖類、氨基酸等物質)與納米 TiO2 按不同的比例混合后加入成分混合均勻的納米乳膠材料中可制成除甲醛涂層,其對室內緩慢釋放的甲醛有永久性清除的能力。研究了稻殼粉對甲醛的去除或捕捉能力。研究結果顯示,向 E2 級刨花板中使用的脲醛膠中添加用膠總質量 15%的稻殼粉,可以使該等級刨花板提升至 E1 級的水平。
2. 國內外對除甲醛產品的評價方法
國外對除甲醛產品的評價方法
由于在絕大部分發達國家和地區,建材類產品的生產和進口均有極為嚴格的質量評價體系和污染控制指標,尤其是對室內裝飾裝修材料的環保性能均有較高的要求,所以由裝飾裝修材料而引起的室內空氣污染問題較少,因而發達國家對室內空氣凈化產品市場需求量較少。正因如此,國外有關空氣凈化產品的標準較少。眾所周知,日本在室內空氣凈化領域的研究一直處于國際領先水平,但其針對于室內空氣凈化產品的標準僅有《空氣凈化器》和《精細陶瓷(高級陶瓷、高級工業陶瓷)光催化材料的空氣凈化性能試驗方法》(JISR1701-4-2008)[30]用于控制某單一材料的標準。此外,國外對于空氣凈化材料的研究主要集中于吸附和催化材料上[13,17,31–33],而對于市場上琳瑯滿目的用于凈化空氣的植物提取劑或化學藥劑的實際凈化效果,還基本處于對其進行定性或半定量的比較研究,并沒有一個足夠客觀足夠系統的分析。
除甲醛產品相關檢測標準
國內對于與除甲醛產品效果相關的檢測標準有兩份,其一為于 2006 年由國家發改委正式發布的《室內空氣凈化產品凈化效果測定方法》(QB/T 2761-2006)[39],該標準作為對各種室內空氣凈化產品凈化效果測定的統一規范,對空氣凈化產品的生產和使用有一定的指導作用?;緶y定方法為:配制一定濃度的甲醛、氨、苯系物等污染物的混合溶液,將卷在玻璃棒上的脫脂紗布在配制的溶液中浸透,作為污染物的釋放源。將一定量的待檢產品涂覆于一定面積的惰性材料上,與釋放源一同放入實驗艙,測定 24h 前后艙內的污染物濃度,計算凈化效率。另一份為發改委于 2008 年發布的建材行業的行業標準《室內空氣凈化功能涂覆材料凈化性能》(JCT 1074-2008)[40],該標準是針對于被動式凈化材料中的涂覆材料,以甲苯和甲醛作為檢測項目,以凈化效率和凈化效果持久性作為對產品的評價指標。其中凈化效率的測試方法為:將滴有一定量甲醛或甲苯溶液的表面皿作為污染釋放源,將涂抹一定量待檢測產品的玻璃上干燥一定時間后與釋放源一同放入實驗艙,其中若為光催化材料則要額外加日光燈照射,1h 后采樣作為起始濃度。對非光催化材料待 24h,光催化材料待 48h 后進行采樣作為污染物剩余濃度,通過濃度差計算凈化效率。凈化效果持久性的測試方法為:將待測產品攪拌均勻后,按照產品說明書提供的理論涂刷量,用均勻噴涂的方法涂刷到實驗樣品板表面,置于反應艙內干燥 24h 后作為試驗樣板。將備好的試驗樣板放入樣品艙中,連續 4d,每天定時定量向艙中加入甲醛或甲苯分析純溶液,第 5d 取出放置 24h 后放入實驗艙按照凈化效率的測試步驟測試其凈化效率。
這兩種方法中,由于《室內空氣凈化產品凈化效果測定方法》(QB/T 2761-2006)的測試方法較復雜,對于污染物的初始濃度難以掌握,目前應用較多的是《室內空氣凈化功能涂覆材料凈化性能》(JCT 1074-2008)。然而,這兩種方法都只關注凈化產品 24h 的凈化效率,而忽略了產品的飽和凈化量以及短時去除效果。
2、常用除甲醛方法的評價
杭州測甲醛公司通過模擬實際環境條件對湖南省內銷售的靜電吸附類、物理吸附類及化學消除類空氣凈化產品通過設置兩間國家級模擬現場空氣試驗室利用美國產 4160-2 型甲醛分析儀檢測其對甲醛的凈化效果。結果表明,不同類別的產品由于其作用機理不同,故對甲醛的去除速度和去除能力均有一定差別。因此,消費者在購買除甲醛產品時應先請權威機構給出的室內空氣檢測報告,然后根據報告采取綜合的、長期的科學治理方法,才能達到較為理想的效果。
杭州測甲醛公司利用 Formaldemeter400 甲醛測定儀對其自主研制的二氧化氯緩釋裝置在相對濕度分別為 29%~31%、59%~61%、和 89%~91%時去除游離型甲醛的效果進行了觀察。結果表明,當二氧化氯釋放效率為 7.4mg/h 時,才能清除上述三種相對濕度范圍下揮發出的絕大部分游離型甲醛,由此可以認為長效緩釋的低濃度氣態二氧化氯可以用于去除室內空氣中的游離甲醛。
杭州測甲醛公司利純環保參照《空氣質量——甲醛測定乙酰丙酮分光光度法》(GB/715516-19955)中的甲醛檢測方法測試抽屜內空氣中甲醛濃度,根據反應前后的甲醛濃度差值判定市面銷售的“家丁”牌甲醛清除劑對甲醛的去除效果。結果表明,在實驗模擬室內環境條件下該品牌甲醛消除劑有能力快速、高效地去除室內空氣中的甲醛,與此同時它還可以減弱室內裝修材料中游離甲醛的釋放,因此可以用于治理室內空氣中的甲醛污染。
杭州室內空氣質量檢測機構參照《國家室內空氣質量標準》(GB/T18883-2002)中室內甲醛濃度限定標準,在通過對某含甲醛的染毒柜進行加熱使甲醛蒸發釋放的同時向染毒柜中噴入定量待測甲醛清除劑,每隔一定時間測定一次甲醛的含量,以測定某品牌甲醛清除劑的除甲醛效果。結果表明,實驗中所用甲醛清除劑有一定的除甲醛效果。
杭州裝修污染治理公司通過分析幾種常用的除甲醛方法的原理、去除效率等方面對其進行比較,從而尋求科學經濟的去除室內空氣中甲醛的方法。他們提出減少室內空氣中甲醛含量首先要控制釋放源,要選購甲醛含量達標的裝修裝飾材料及家具,同時充分優化通風系統和空調系統,采取綜合性高穩定性強的治理方法,可在排風口以及二次回風處安裝二次過濾裝置從而除去空氣中由于各種凈化方式過程中吸附污染物的各類顆粒物及其產生的二次污染。
3 結論與展望
從目前研究成果來看,光催化氧化法是室內除甲醛方法中最大的研究趨勢。其中納米二氧化鈦(TiO2)以其具有良好的綜合性能,已成為治理室內空氣的研究與應用中使用最為廣泛的單一化合物催化劑。而生物質甲醛捕捉劑因天然生物質大多無毒,易于被生物降解的同時不會產生二次污染等優點而越來越受到研究人員的關注,具有廣闊的發展前景。同時,二氧化氯等新興產品也開始在市場上占有一定份額。但目前國內外對除甲醛產品的評價方法不能足夠客觀、系統地對產品的實效性進行分析。針對于品類繁多而原理迥異的除甲醛產品,亟需一種科學客觀、系統全面的檢測和評價方法對這些產品進行評判,為消費者選購產品過程中做出相對明確的技術指導。
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