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新型空气净化功能材料对甲醛净化效果研究
作者:管理员    发布于:2016-11-05 08:39:45    文字:【】【】【

  王静1冀志江1张连松1王继梅1颜学武1马变三2张有责2(1.中国建筑材料科学研究院,北京100024 2.河南安阳天正纳米工程技术有限责任公司,河南安阳455100)剂对甲醛24h净化效率达88.84,稀土激活空气净化涂料对甲醛24h净化效率达92.10;实地房间检测涂刷稀土激活空气净化涂料的房间一周内甲醛净化效率高可达80.80,同时探讨了材料净化甲醛的可能机理。

  关键固:空气净化;甲醛;涂覆材料近年来人们对居住环境办公环境的舒适性、美观性等要求越来越高,但随之而来的由于装修而导致的室内空气污染问题也曰趋严重,以及由此引起的人体健康问题已成为人们关心的热点问题。由室内装饰装修材料带来的甲酲、苯系物、氨、氡等污染物引发的“建筑物综合症”表现形式有头痛、头晕、咳嗽、眼睛不适、疲倦、皮肤红肿等症状,已经引起国家有关管理部门的高度重视,国家环保局、卫生部和建设部分别颁布了室内空气质量标准,以此来规范建材产品质量,改善室内空气质量。建材行业作为改善室内空气质量现状的关键一直在努力探求解决办法,从产品原材料选材、配方工艺调整到环境健康功能产品推出,建材企业在用实际行动改变人们的观念,真正为百姓做实事。目前在建材领域占比重较大的建筑涂料产品大多数已达到国家环保指标要求,许多涂料企业、科研院所正在陆续研发有益环境健康的功能涂料。抗菌功能涂料技术、市场较成熟,净化功能涂料是市场急需的产品但未见有成熟技术产品报道。

  本文就研发的无机净化功能材料及净化功能涂覆材料进行了净化甲酲效果评价,探讨了可能的净化机理,为净化功能涂覆材料走向实用化做好基础工作。

  内按东西南北中5个方位各采一点测定,再取平均2实验值,测试前关闭门窗12h. 3结果与讨论2.1实验室模拟检测材料净化甲酲性能1m3玻璃密闭箱,SP-1105型分光光度计,空气采样器(流量范围~2+/min),气泡吸收管。

  实验方法对净化粉体实验时将0.1品铺开在搪瓷托盘中,放入1个密闭的1m3玻璃箱内,同时将盛有0.01ml甲酲的培养皿放入箱中,对照组只是将盛有0.01ml甲酲的培养皿放入1m3空玻璃箱内看自然衰减状况,玻璃箱内装有30瓦曰光灯,24h连续照射,24h内在6个时间点取样测定两个玻璃箱内空气中甲酲的浓度,比较样品对甲酲的净化情况对净化功能涂料实验时将涂料按正常涂刷量涂在四块90:mx9;:m的玻璃板上放入密闭箱中,对照组将空白玻璃板放入密闭箱做本底实验。

  2.2实地房间检测净化功能涂料净化甲酲性能)北京采石路某院一套4室2厅150m2的正在装修的居民住宅,主卧面积16m2,次卧面积15m2,装修材料主要使用德国宏耐复合木地板、多乐士乳胶漆、实木门、金秋牌大芯板门框;在主卧和次卧的阳台中各有新制作衣柜一个,阳台与卧室间有推拉门。(2)北京三里河某小区一套3室2厅约70m2的居民住宅,大卧室面积12m2,装修已1年,装修材料主要使用复合木地板、大芯板制作衣柜一个,居住不适需要治理。(3)邯郸某单位25m2办公室,简单装修,房内主要污染源为办公桌椅、沙发床等。(4)河南安阳市文峰大道某2室1厅约120m2的居民住宅,简单装修,房内主要污染源为高密度板组合柜、衣柜、沙发等低档家具,甲酲超标严重,需要治理。

  实验方法对(1)和(2)采样地点测试甲酲含量,采样方法参照室内空气质量标准(GB/T18883-2002)中筛选法采样,对小于50m2的房间在房中间设1个点采样,采样前关闭门窗12h,采样时关闭门窗采样用分光光度计进行数据分析。而对(3)和(4)采样地点测试房间内甲酲含量采用美国产4160型甲酲分析仪直接测定,房间3.1实验室模拟检测材料净化甲酲性能将净化功能粉体和添加此粉体的净化功能乳胶漆送至建筑材料工业环境监测中心检测,测试结果见和。

  实验时将盛有0.01ml甲酲的培养皿同时放入对照箱和样品箱中,从和可以看出15h内样品箱甲酲浓度降低很多,24h内样品箱甲酲浓度降幅明显,而对照箱甲酲浓度下降不多。用同时间测试的对照组浓度减样品组浓度再除对照组浓度进行净化效率评价,稀土激活空气净化剂1.5h净化效率61.58、24h净化效率88.84,稀土激活空气净化涂料1.5h净化效率70.03、24h净化效率92.10.从测试数据看空气净化剂的净化效果没有空气净化涂料好,可能的原因是粉体存在团聚问题,消弱了光催化净化效率。

  3.2实地房间检测净化功能涂料净化甲酲性能(1)对北京采石路某院一套4室2厅住宅检测结果委托北京天衡城信室内环境成份监测评价中心对实验房间进行了3次测试,测试结果见表1.对北京三里河某小区一套3室2厅住宅检测结果建筑材料工业环境监测中心对治理房间进行了治理前后房间甲酲浓度测试,测试结果见表2.对邯郸某单位办公室检测结果无机空气净化材料由中国建材院提供,河南安阳天正纳米科技有限公司对治理房间进行了治理前后房间甲酲浓度测试,测试结果见表3.对河南安阳市某2室1厅住宅检测结果由河南安阳天正纳米科技有限公司对治理房间进行了治理前后房间甲酲浓度测试,治理材料由中国建材院提供,测试结果见表4.表1实际房间甲酲浓度检测实验房间日期主卧(mg/m3)(对比间)次卧(mg/m3)(实验间)实验条件温度(!)大气压(kPa)4月29曰0.276(阳台门开5 0.350(阳台门开5 5月2日用普通涂料涂刷用空气净化涂料涂刷5月9日0.295(阳台开门)0.240(阳台开门)表2治理房间甲酲浓度测试结果(1)表3治理房间甲酲浓度测试结果(2)验房间日期大卧室(mg/m3)温度(!)5月17日0.235257月2日用空气净化涂料涂刷7月28日0.15828实验房间日期房间内甲醛浓度均值(mg/m3)温度(!)9月29日0.336259月29日用空气净化涂覆材料喷涂墙面,喷涂面积86表4治理房间甲酲浓度测试结果(3)实验房间日期客厅甲醛浓度均值(mg/m3)南房甲醛浓度均值(mg/m3)北房甲醒浓度均值(mg/m3)温度(!)9月25日用空气净化涂覆材料喷涂墙面及家具,喷涂面积400m2,用料4kg 10月1日实验现象总结分析:按照国家质监总局、卫生部和国家环保总局新联合发布的室内空气质量标准中规定室内甲酲含量!0.1.//.3,而从表1至表4可见不论是刚装修好的房间还是装修1年以上的房间多数都存在甲酲浓度超标问题,一般超标2倍以上,所选测试点超标高的达5倍。房间中主要污染源是各种建筑装饰材料及家具板材等。

  从表1至表4的测试数据可看出,应用空气净化材料处理房间后几个实验点的甲酲浓度都有明显降低,对表1和表2的测试数据计算,净化甲酲效率为31,对表3计算显示净化甲酲效率为65.5,表4中3个房间净化甲酲效率分别为室内甲酲浓度受温度湿度等外在条件的影响较大,温度升高,甲酲挥发速度加快,室内甲酲含量会增多。表1中5月9曰测试主卧甲酲浓度就高于4月29曰测试结果,而次卧甲酲浓度未升高反而降低,说明净化功能涂料对甲酲起到了显著的净化效果表2中7月28曰温度高于5月17曰,但使用净化材料涂刷房间后甲酲浓度明显降低。

  总之,我们对室内空气净化材料的研究和认识应注意下面的问题。

  首先,科学看待空气净化材料的效能问题。就本实验室条件而言,在实验室空气净化材料的净化效果可达90.以上,而实际房间在甲酲超标3倍以上,净化效率在31.但实际房间情况较复杂,装修材料中甲酲气体是不断释放的,若甲酲的释放速率高于净化材料的净化速率则测出的甲酲数据不会降低,只有材料的净化速率大于甲酲的释放速率时才有可能测得甲酲浓度降低。甲酲的释放速率受气温的影响比较大,这一点从表1中的数据可以看出。此外,空气中的有害气体只有和墙壁碰撞时,才有可能被吸附催化分解。根据气体分子运动理论,分子运动的平均速率较大,但自由程比较短,会使甲酲气体分子不能芫全运动到材料表面被分解净化。因此净化效果达31°~80.8°虽未达标,但已充分表明材料对甲酲有显著的净化能力,这个结果是符合科学规律的。

  其次,随着人们健康意识的提高,对居室空气污染特别是甲酲治理的需求曰益迫切,但从目前国内外净化甲酲产品来看,不论是材料、化学喷剂还是机器净化设备对甲酲的净化都有一定的局限性。化学喷剂虽然当时有效但没有长期效果,多数是单纯吸附或者封闭作用,未根本解决问题净化设备耗电且需要定期更换滤芯使用不便无机净化材料根据净化原理只要有光存在就对有害气体产生催化分解作用,其净化作用是长期有效,但其净化速度相对缓慢。因此,人们在选购低污染材料、多开窗通风、多摆放植物的基础上,可以使用无机空气净化材料及其净化功能涂料处理房间,对室内甲酲进行长期持久净化作用,终达到改善居住环境空气质量的目的。

  3.3稀土激活空气净化材料净化甲酲的机理甲酲作为小分子气体很难净化,目前市场上常用的净化材料主要是活性炭、沸石等多孔材料的吸附,TiO光催化材料催化分解。但单纯的吸附是不能根本解决甲酲的净化,环境温度升高就存在解吸问题纯TiO光催化材料虽然有净化效果但存在光催化效率低以及只有在紫外光条件下起光催化作用等问题。我们研发的材料综合了化学吸附、物理吸附、光催化等多元催化技术,HCHO等极性分子通过竞争吸附在极性矿物材料表面,稀土激活Ti2光催化产生羟基自由基(-04)(04与吸附的HCH0进行作用,反应生成无害物质,达到净化空气目的。

  主要净化作用机理反应如下!C2+H2该材料不仅在紫外光下产生羟基自由基(0H)远多于纳米Ti02,而且在可见光和无光照下也产生大量0""通过电子自旋共振(ESR)实验对材料产生0"进行了研究,结果见。

  该实验将催化材料装入石英毛细管中,加入DMP0稀释溶液,使纳米Ti0,测试部位被DMP0稀溶液洇湿,然后用紫外线照射毛细管,用瑞士产BrukerESP-300E型ESR波谱仪测试其羟基自由基浓度。ESR波谱仪使用的参数为扫描场3435~由可见稀土激活光催化材料在紫外光条件下产生很强的0H特征波谱,在可见光、无光照条件下也都能产生明显的0H特征波谱;而纳米Ti02在紫外光条件下产生较强的0H特征波谱,而在可见光、无光照条件下没有0H特征波谱。由实验可知,稀土激活光催化材料具有较大的光谱吸收范围,在可见光范围甚至无光照射也能产生大量的羟基自由基,对比纳米Ti0,材料光催化效率大幅度提高。由于0H是对有害气体净化起主要作用物质,因此稀土激活空气净化材料净化甲酲有害气体的性能优于其他材料,具有实际应用。

  实验室模拟检测稀土激活空气净化剂对甲酲24h净化效率达88.84,稀土激活空气净化涂料对甲酲24h净化效率达D2.10;实地房间检测涂刷稀土激活空气净化涂料的房间1周内甲酲净化效率高可达B0.B0,净化甲酲有害气体效果显著,但应科学看待空气净化材料的效能问题。

  稀土激活空气净化材料综合了化学吸附、物理吸附、光催化等多元催化技术,对甲酲的净化是持久的,长期使用有益于人们的生活健康。

  空气净化功能涂料作为有益环境、有益健康的功能涂料是当今涂料工业发展方向。建材工业的发展和保护生态环境、污染治理有机结合起来,是21世纪建材工业的战略目标。生态环境建材必将成为21世纪建材工业发展的主流。

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