金属氧化法降解空气中的甲醛技术研究.doc

此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 审定成绩 审定成绩 毕毕 业业 设设 计计 论 论 文 文 设计 论文 题目 设计 论文 题目 金属氧化法降解空气金属氧化法降解空气 中的甲醛技术研究中的甲醛技术研究 系系 部部 名名 称 称 学学 生生 姓姓 名 名 专专 业 业 班班 级 级 学学 号 号 指指 导导 教教 师 师 答辩组负责人 答辩组负责人 填表时间 填表时间 年年 月月 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 摘要 随着社会经济的发展 人民生活水平的提高 人们对室内生活的舒适度提 出了更高的要求 室内空气污染对人体健康的影响也越来越受到人们的关注 而甲醛因来源广 毒性大 污染时间长等已成为室内主要污染物 严重影响人 体健康 控制室内甲醛污染已是当务之急 本文通过对甲醛的来源 甲醛的危害等的分析 结合国内外近几年来对甲 醛治理技术的研究 考虑到了用金属氧化物降解室内甲醛 而因为活性炭对气 体具有富集作用 所以选择活性炭为载体 因此 本次实验采用的就是金属氧化物来降解室内甲醛 在研究中发现 在所有的金属氧化物中 二氧化锰对甲醛有最高的反应性 在实际应用中工艺 流程简单 操作条件容易控制 无二次污染等特点 此次课题研究就通过对二 氧化锰催化氧化室内甲醛的实验 并通过与活性炭 植物等的对比实验 通过 实验数据 结合分析讨论 得出二氧化锰催化氧化甲醛的效果 关键词 关键词 室内空气污染 甲醛 金属氧化法 二氧化锰 活性炭 Abstrac With the development of social economy the improvement of people s living standard people on indoor comfort put forward higher request indoor air pollution on human health effects also are more and more concerned And formaldehyde for source wide toxic pollution has become a long main pollutants such as indoor seriously affecting human health and control indoor formaldehyde pollution has is a priority This article through to the source formaldehyde formaldehyde analysis of the harm in recent years at home and abroad and the research of formaldehyde management technology consider to use metal oxide degradation indoor formaldehyde Mainly because adsorption materials aging need often clean or replace in the degradation of indoor formaldehyde nano tio2 the role of obvious but the 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 response must have high intensity of ultraviolet light shines on pollution concentration lower still is Therefore this experiment used is metallic oxide degradation indoor formaldehyde In the study found that in all metal oxides the highest to formaldehyde mno2 reactive in actual application process is simple the operation conditions easily to control and free of secondary pollution this paper is based on characteristics of the indoor formaldehyde catalytic oxidation manganese dioxide experiment research through experimental data and activated carbon plant it is concluded that the contrast experiment of catalytic mno2 effect Keywords indoor air pollution Formaldehyde Metal oxidation Manganese dioxide Activated carbon 目录 摘要摘要 I ABSTRAC II 1 绪论 绪论 1 1 1 课题研究的背景及意义课题研究的背景及意义 1 1 2 室内空气污染概述室内空气污染概述 1 1 2 1 室内空气污染简介 1 1 2 2 室内空气污染源和污染物 3 1 3 我国室内空气污染的典型污染物 4 2 室内装修的头号室内装修的头号 杀手杀手 甲醛甲醛 5 2 1 甲醛的物理化学性质甲醛的物理化学性质 5 2 2 甲醛的来源与危害甲醛的来源与危害 7 2 2 1 室外空气的污染 7 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 2 2 2 室内污染源污染 7 2 2 3 甲醛的危害 8 2 3 影响室内甲醛浓度的因素影响室内甲醛浓度的因素 10 2 4 甲醛治理的方法甲醛治理的方法 10 2 4 1 通风换气法 11 2 4 2 吸附法 11 2 4 3 高温烘烤 12 2 4 4 空气负离子技术 12 2 4 5 化学氧化法 12 2 4 6 生物法 13 2 2 7 催化氧化法 13 2 2 8 非平衡等离子体空气净化法 14 2 2 9 液体吸收法去除甲醛的研究进展 15 2 5 甲醛的监测方法甲醛的监测方法 15 2 5 1 分光光度法 15 2 5 2 色谱法 17 2 5 3 电化学法 18 2 5 4 化学滴定法 19 3 金属氧化物降解甲醛的实验金属氧化物降解甲醛的实验 21 3 1 本次实验中主要涉及到的药品及材料本次实验中主要涉及到的药品及材料 21 3 1 1 二氧化锰 21 3 1 2 活性炭 22 3 1 4 植物 23 3 1 5 空气舱 23 3 1 6 甲醛测定仪 24 3 2 实验内容及步骤实验内容及步骤 25 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 3 2 1 实验目的 25 3 2 2 实验仪器 25 3 2 3 实验药品 25 3 2 4 植物去除甲醛的实验 26 3 2 5 活性炭去除甲醛的实验 27 3 2 6 二氧化锰降解甲醛 29 3 2 7 注意事项 31 4 结论结论 32 致谢致谢 33 参考文献参考文献 34 附录附录 35 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 1 绪论 1 1 课题研究的背景及意义 随着经济发展和生活水平的提高 人们越来越崇尚办公和居室环境的舒适化 高 档化和智能化 由此带动了装饰装饰热潮和室内设施现代化的兴起 新建筑 装潢材 料的推广和更多家用化学剂的使用 如 各种香味剂 除臭剂 杀虫剂 灭蚊剂等 造成室内空气严重污染且比室外空气污染严重得多 据中国预防医学科学院提供的资 料 随着电视等室内娱乐设备的普及 现代人在室内工作 学习 生活的时间随之增 多 人们约 80 以上的时间是在室内度过的 室内环境质量的好坏直接关系到人们的 身体健康 室内空气中污染物种类较多 按性质可分为物理污染物 化学污染物 生物污染 物和放射污染物 有关资料归纳出的室内主要的污染物有 苯 多环芳烃等挥发性 有机化合物 Volatile Organic Compounds VOCs 甲醛 氨气 颗粒污染物 包括悬浮粒子和微生物等 氡及其衰变子体 CO 和 CO NOx SOx 和 2 O 而空气中的甲醛被称为室内装修的头号 杀手 是室内空气污染危害最严重且 3 最常见的污染物之一 而且甲醛的室内污染具有长期存在性 甲醛的释放期长达 3 15 年 室内装修后 1 2 年内甲醛不可能完全挥发掉 从而导致了室内甲醛有害气体 的超标 所以应引起特别重视 随着现代医学的发展 发现许多的疾病的发生发展与甲醛对人们的毒害作用息息 相关 流行性病学研究表明 甲醛对人体有害 美国职业安全卫生研究所 NIOSH 已 将甲醛列为人体可疑致癌物 在 2004 年 6 月世界卫生组织国际癌症研究中心 IARC 发表的报告中称高浓度的甲醛能导致耳 鼻和喉癌 近年来随着人们环保意识的加强 以及对室内环境质量要求的提高 甲醛污染问题刺激着各国科技人员研究和开发非醛 替代品 确定快速简便的监测方法和安全有效的净化手段已经是当务之急 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 1 2 室内空气污染概述 1 2 1 室内空气污染简介 室内主要是指居室内 从广义上讲室内包括办公室 会议室 教室 医院等室内 环境和宾馆 餐馆 影剧院 图书馆 商店 体育馆 网吧 候车室 候机室 托儿 所 养老院等各种室内公共场所以及交通工具内等闭合空间 健康的室内环境主要是 指无污染 无公害 有助于消费者身体健康的室内环境 室内的建筑 设计和装饰 不仅要满足人的生存 审美的需求 还要满足人的健康和安全需求 由国家质量监督 检验检疫局 国家环保总局 国家卫生部制定的我国第一部 室内空气质量标准 明 确提出 室内空气应无毒 无害 无异常嗅味 1 2 1 1 我国室内空气质量状况 20 世纪 90 年代 随着人们生活水平的提高 引起居室室内空气污染的最主要原 因是不良装修 即人们在装修过程中使用了含有大量有害物质如 甲醛 挥发性有机 物 VOCs 等的一些装饰材料 而传统的室内污染物 如 SO CO CO NOx 等 22 由于抽油烟机的广泛采用和燃料结构的变化 对室内空气的污染程度已大大降低 我国目前室内空气质量的状况不容乐观 与城市现代化的发展不相适应 出现多 起室内污染事故 南开大学环境科学与工程学院 2000 年冬季曾对天津市某新建小区新 装修的家庭进行了室内空气污染物监测 结果表明 装修后的室内空气中的甲醛 苯 系物等污染物浓度明显高于装修前 且出现了超标现象 2004 年 2 月北京劳动保护研 究所室内环境检测中心对 52 辆新车和 54 辆旧车内的甲醛 苯系物和其他可挥发的有 机物进行了检测 结果表明汽车内空气污染严重 此外来自混凝土 水泥 花岗岩等 建筑材料中的放射性元素 氡 亦成为不容忽视的无形杀手 据不完全统计 中国每 年因氡致肺癌的人数约在五万以上 目前 全国室内污染投诉显著增加 据全国消费 者协会统计 装饰 装修造成室内环境污染成为消费者投诉的五大问题之一 1 2 1 2 国外室内空气质量的现状 在美国 西班牙 澳大利亚 英国以及其他发达国家都曾爆发因室内污染引起的 军团病 系军团菌引起 因美国退伍军人大会期间发现而命名 并导致大量人员死亡 美国 120 万商业建筑物中有 2500 万工作人员患建筑综合症 日本约有 30 的住宅因 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 为使用有害的化学物质而引发居住者的 新居综合症 荷兰住房与建设部的报告指出 被调查的雇员中因患与工作环境质量有关的疾病平均每年请病假两天半 估计每年造 成办公或营业场所员工的工作日损失达 100 万个 美国一项历时 5 年的专题调查发现 许多居民和商用建筑室内空气污染是室外的 2 5 倍 有的甚至超过 100 倍 需要特别指出的是 控制污染由室外到室内的变化之间并没有不可逾越的界线 日本 20 世纪 50 70 年代的经济高速发展 带来了比较严重的环境污染问题 自 20 世 纪 60 年代后期开始 日本政府在治理室外环境污染的同时 也着手制定有关法规 加 强室内空气污染的控制并取得良好的效果 日本至今没有出现过普遍和严重的室内空 气污染问题 1 2 2 室内空气污染源和污染物 室内空气污染物包括物理 化学和生物污染 来源分为室内和室外两部分 室内来源主要包括 日用消费品和化学品的作用 建筑材料和个人活动 如各种 燃料燃烧 烹调油烟及吸烟产生的 CO NO SO 悬浮颗粒物 甲醛 多环芳烃 22 等 室内淋浴 加湿空气产生的卤代烃等化学污染物 建筑 装饰材料 家具和家用 化学品释放的甲醛和挥发性有机物 VOCs 等以及放射性氡及其子体 家用电器和某 些办公设备导致的电磁辐射等物流污染和臭氧等 通过咳嗽 打喷嚏等喷出的流感病 毒 结核杆菌 链球菌等生物污染物 室内用具产生的生物性污染 如床褥 地毯中 孳生的尘螨等 室外来源主要有 室外空气中的各种污染物包括工业废气和汽车尾气通过门窗 孔隙等进入室内 人为带入室内的污染物 如干洗后带回家的衣服 可释放出四氯乙 烯等挥发性有机化合物 将工作服带回家中 可使工作环境中的苯进入室内等 二氧化氮 NO 环境烟草烟雾 Environmental Tobacco Smoke ETS 病原微 2 生物 甲醛污染是室内引起呼吸系统健康效应的主要因子 在发达国家 ETS 可能是 导致室内空气污染的最重要的因子 吸烟者家庭中室内空气中悬浮颗粒物质浓度明显 高于无人吸烟的家庭 许多研究者都研究了 ETS 对儿童呼吸系统症和肺功能的影响 而对成人非癌症生物效应的研究还不充分 通风和空调系统是军团菌的主要来源 此外 传染性微生物也可在其他地方繁殖 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 也就是说只要有符合他们生长的需要基质 温度和湿度传染性微生物即可繁殖 居室 中 生物污染源更经常地形成于厨房或厕所的墙壁和地板潮湿处 室内装修采用的木 制人造板和脲醛隔热泡沫材料是室内甲醛污染的主要来源 特别地 劣质材料的使用 将会导致室内空气甲醛的长期污染 ETS 也是甲醛的重要来源 1 3 我国室内空气污染的典型污染物 根据目前的研究发现 室内空气污染主要来源于燃煤 燃气 室内吸烟 装修活 动 家用电器 室内烹调 化妆品与生活化学用品的使用 归结起来 室内空气主要 有 8 类污染物质 燃烧副产物 微生物和过敏源 甲醛和其他有机化合物 VOCs 石 棉纤维 烟草烟雾 氡 氨 颗粒物等 本次实验研究主要是针对室内污染物的头号 杀手 甲醛 2 室内装修的头号 杀手 甲醛 2 1 甲醛的物理化学性质 甲醛又名蚁醛 分子式为 HCOH 是由霍夫曼 1867 年发现的 甲醛是一种原生 霉素 其分子量为 30 03 与空气相对密度非常接近 在常温下位无色有辛辣刺激气味 的气体 易溶于水 醇 醚 溶解过程系放热反应 甲醛被确认为有效的杀菌和消毒 物质 其 35 40 的水溶液通常被称为 福尔马林 是医学上常用的防腐剂 也因 此 医学解剖室的空气甲醛含量通常比较高 很多关于甲醛监测工作的文献都是以解 剖室为调查研究对象的 甲醛是一种工业原料 是生产树脂的主要原料 这些树脂主 要用作黏合剂 各种人造板 新式家具的制造 墙面 地面的装饰铺设都要使用黏合 剂 因而会有甲醛释放出来 甲醛还具有加强板材的硬度及防虫 防腐的功能 所以 被广泛应用于各种建筑装饰材料之中 此外 某些纤维地毯 塑料地板砖 油漆涂料 等均含有一定的甲醛 所以甲醛是室内空气的主要污染物之一 甲醛可经呼吸道吸收 也可经消化道吸收 深入了解甲醛的化学性质对于寻找适合的甲醛去除剂具有重要意义 甲醛分子结 构中存在羰基氧原子和 a 氢原子 化学性质很活泼 能与许多化合物进行反应 总结 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 甲醛发生的反应 主要有以下几种 1 甲醛极易聚合 条件不同 生成的聚合物不同 气体甲醛在常温下 即能自行 聚合 生成三聚甲醛 工业上是将 60 65 的甲醛水溶液 约在 2 硫酸催化下煮沸 就可得到三聚甲醛 在甲醛水溶液中 甲醛与其水合物成平衡状态存在 将甲醛水溶 液慢慢蒸发 甲醛水合物分子间即发生失水聚合 生成链状聚合物多聚甲醛 多聚甲 醛是白色固体 甲醛水溶液贮存久了 也易析出多聚甲醛 三聚或多聚甲醛加热 都 可解聚为甲醛 因此 工业上常用此法来制备无水的气态甲醛 许多涉及甲醛的实验 中 也采用此法制备甲醛气体 高纯度的甲醛 99 5 以上 在催化剂如 BF 等的催化下 3 可生成相对分子质量为数万至十多万的高聚物 称为聚甲醛 聚甲醛是具有优良物理 性能和化学性能的工程塑料 它可代替某些金属制造轴承 齿轮 泵叶轮等多种机械 配件 2 甲醛与氨反应 生成环状化合物 六亚甲基四胺 俗称叫乌洛托品 乌洛托品 为白色晶体 熔点 263C 在医药上用于抗流感 抗风湿和尿道消毒 氨基生成的 能进一步反应凝结变性 使蛋白质变硬 不溶 解 性质稳定 失去原有的生命活性 这就是甲醛水溶液能防腐杀菌的原因 3 在微量碱的作用下 与氢氰酸加成 生成氰醇 HOCH CN 此即 Manish 反应 2 4 与亚硫酸盐进行加成反应生成甲醛基酸式硫酸钠盐 进一步处理可得甲醛基次 硫酸钠盐 此反应可逆 5 与亚硫酸氢钠的饱和水溶液发生加成反应 生成 a 羟基磺酸钠 此物质易溶于 水 不溶于饱和的亚硫酸氢钠溶液 6 在干燥氯化氢存在下 与无水醇加成 生成办缩醛 办缩醛不稳定 容易分解 成原来的醛和醇 但在酸性条件下 办缩醛可继续与另一分子醇失水 即得稳定的缩 醛 7 甲醛可以与格式试剂加成 生成伯醇 8 与氨的衍生物 如羟胺 苯肼 氨基脲 加成 生成不稳定化合物随即发生脱 水消除反应 最终反应物为甲醛 甲醛苯腙 甲醛缩氨脲 9 品红是一种红色染料 将二氧化硫气体通入品红溶液中可得无色品红醛试剂 也称 Schiff 试剂 这种试剂与醛类作用显出紫红色 反应非常灵敏 是醛特有的检 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 验方法 这一方法也可用于醛的比色分析 甲醛所显的颜色加硫酸后不消失 而其他 醛所显的颜色则退去 因而也可以用以区别甲醛与其他醛类 10 在中性或碱性条件下与酰胺进行加成反应生成单甲醇基和二甲醇基的衍生物 11 在碱存在下 可与正丁醛缩合生成三羟甲基丙烷或与异丁醛缩合生成新戊二 醇 12 在 NaOH 溶液中自身缩合生成羟基乙醛 即 Formose 反应 13 与苯酚缩合生成酚醛树脂 14 在 Lewis 酸存在下 芳香族化合物与甲醛和 HCl 或 HBr 反应 在芳环上可引 入 CH Cl 或 CH Br 这一反应称为卤甲基化反应 22 15 在过渡金属催化剂 如碳基钴 氧化铑 氟化氢 氟溴酸 液体或固体催化 剂作用下与一氧化碳生成乙醇酸 在醇条件下 在 Co 或 Rh 过渡金属催化剂作用下 与一氧化碳生成丙二酸或丙二酸酯 16 甲醛在催化剂的作用下能还原成甲醇 甲酸甲酯 甲烷或使用甲醛深度氧化 成甲酸 CO 和 H O 这些催化剂可以是金属 如 Pt Cr Cu 等 或金属氧化物 22 如 MnO Cr O 等 223 17 甲醛的 连有氢原子 所以比较容易被氧化 以下几种弱氧化剂可以与甲醛 反应 作为区分醛和酮的依据 多伦试剂 氢氧化银的氨溶液 菲林试剂 硫酸铜溶液 氢氧化钠和酒石酸钾钠混合 液 班乃狄克试剂 硫酸铜 碳酸钠和柠檬酸的混合液 18 甲醛还可与强氧化剂 如 K Cr O H SO KMnO H SO 等作用 生 22724424 成甲酸进而生成二氧化碳和水 2 2 甲醛的来源与危害 了解掌握室内空气中甲醛 对甲醛污染的净化控制才能有的放矢 分析室内空气 中甲醛污染的来源 要从室内室外两个方面综合考虑 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 2 2 1 室外空气的污染 自然界中存在的天然甲醛是多种自然过程的产物 例如在森林火灾时有甲醛产生 腐殖质被阳光照射也能产生甲醛 多种细菌 藻类 浮游生物和植物也能释放甲醛 工业废气 汽车尾气 光化学烟雾等在一定程度上均可排放或产生一定量的甲醛 但是这一部分含量很少 据有关测定结果 城市空气甲醛的年平均浓度大约是 0 005 0 01mg m 一般不超过 0 03mg m 这一部分气体在一些时候可进入室内 是构成室 33 内甲醛污染的一个来源 2 2 2 室内污染源污染 1 来自建筑和装饰材料 因为甲醛具有较强的黏合性 还具有加强板材的硬度及防虫 防腐的功能 所以 用来合成多种黏合剂 如脲醛树脂 三聚氰甲醛 氨基甲醛树脂 酚醛树脂等 因此 用作室内装饰的胶合板 细木工板 中密度纤维板和刨花板等人造板材中均含有甲醛 目前生产人造板使用的胶黏剂是以甲醛为主要成分的脲醛树脂 板材中残留的和未参 与反应的甲醛会逐渐向周围环境释放 是形成室内空气中甲醛的主体 脲醛树脂制成 的和未参与反应的甲醛会逐渐向周围环境释放 是形成室内空气中甲醛的主体 脲醛 树脂制成的脲 甲醛泡沫树脂隔热材料 urea formaldehyde foaminsulation UFFI 可制 成预制板作建筑物的维护结构 也可作填充材料起隔热保暖作用 国外的可移动房就 是大量使用 UFFI 作为建筑材料 据研究 用 UFFI 的室内甲醛一般为 3 35mg m 有 3 时可达 13 4mg m 所以 丹麦 美国等国家相继作出规定 限制或禁止向家庭出售 3 以脲醛树脂作为黏合剂的板材 或者在使用前要对产品进行检测 另外 新式家具 墙面 地面的装修辅助设备中都采用粘合剂 因此凡是有用到粘合剂的地方中会有甲 醛气体释放 对室内环境造成危害 检测表明家庭居室空气中甲醛的浓度可达 0 05 2 m 3 2 来自烟叶和燃料的不完全燃烧 香烟主流烟雾中甲醛平均浓度为 212mg m 侧流烟雾为 18 58mg m 每天吸一 33 包烟主流烟雾甲醛累计暴露为 0 188 2 382mg 平均 1mg 在 30m 的室内吸两支烟 3 可使室内空气中甲醛高达 0 1mg m 以上 3 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 3 来自化妆品 清洁剂 杀虫剂 印刷油墨 纺织纤维以及医院和科学实验室内使用 的消毒剂和防腐剂 这些物质中有些可能含有甲醛 尤以病理及解剖实验室常直接用 福尔马宁作防腐剂时甲醛对空气的污染最为严重 4 来自于食物 食物中也都含有甲醛 荷兰的一项调查表明 162 种谷类食品中 53 样品甲醛含量 超过 1mg kg 20 样品超过 2mg kg 一些肉制品含量高达 20mg kg 食品中甲醛的来 源一是生食中天然存在的 而是烹调加工过程中形成的 人每天通过食品摄入的甲醛 含量为 1 5 14mg 2 2 3 甲醛的危害 人们日常室内生活中主要是通过呼吸道和消化道来接触甲醛污染的 甲醛对人体 的危害是近年来医学上研究的一个热点 对甲醛危害的认识经历了一个初识危害 怀 疑危害到确认危害的过程 自从 04 年 6 月份世界卫生组织的国际癌症研究中心称高浓 度的甲醛可引发耳 鼻 喉之后 甲醛对人体的诸多危害研究摆到了人们面前 在通常条件下 纯甲醛是一种带有窒息性气味的无色气体 对人的眼睛和呼吸系 统有着强烈的刺激作用 现代研究表明 甲醛对人体有负面健康影响 甲醛是世界上 公认的潜在致癌物 长期接触低浓度的甲醛引起的主要症状是流泪 打喷嚏 咳嗽 甚至出现眼结膜炎以及支气管炎等 高浓度的甲醛对于中枢神经系统 免疫系统 肝 脏都有毒害可以引起中枢神经系统 体内酶活性的改变以及内分泌 免疫系统的改变 且潜伏期长 甲醛引起人体不适感的试剂量见表 2 1 表表 2 1甲醛质量浓度与人体不适感的关系甲醛质量浓度与人体不适感的关系 质量浓度 mg m3 对人体的影响 0 06 0 07嗅到臭味 0 12 0 2550 的人闻到臭味 粘膜受到刺激 2 5 6 2眼睛 感官受刺激 打喷嚏 咳嗽 起催眠作用 12刺激加强 呼吸困难 60引发肺炎 肺气肿 导致死亡 近年来 国家先后制订了 居室空气中甲醛的卫生标准 GB T 16127 1995 室 内空气质量标准 GB T 18883 2002 等室内环境标准 对室内甲醛最大容许浓度进 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 行了限值 世界各国对室内甲醛的浓度也有明确的限制 表表 2 2世界各国室内甲醛浓度的指导限值或最大容许浓度世界各国室内甲醛浓度的指导限值或最大容许浓度 国家或组织限值 mg m3 评述 WHO 0 1总人群 30 分钟指导限值 丹麦0 15总人群 基于刺激作用的指导限值 德国0 12总人群 基于刺激作用的指导限值 芬兰0 30 0 15 对老 新 1981 年为界 建筑物的指导 限值 意大利0 12暂定指导限值 荷兰0 12 基于总人数刺激作用的敏感者的致癌 作用 标准值推荐指导限值 挪威0 06推荐指导限值 西班牙0 48 仅适用于室内安装脲醛树脂泡沫材料 的初期 瑞典0 13 0 20 指导限值 室内安装胶合板 补救措施 控制水平 瑞士0 24指导限值 美国0 486联邦目标环境水平 日本0 10室内空气质量标准 新西兰0 12室内空气质量标准 中国0 10室内空气质量标准 中科院生态环境研究中心对北京市一些室内环境进行了调查 结果显示 居民家 庭中甲醛浓度为 0 062 0 705mg m3 其平均值为 0 207 mg m3 宾馆中甲醛的平均浓度 为 0 130 mg m3 办公室中甲醛的平均浓度为 0 293 mg m3 杨双喜对 127 家居室甲醛 检测结果显示合格率为 11 81 15 127 总检测点的超标率为 81 03 615 759 其中超标的检测点的平均值为 0 246 mg m3 超标 146 倍 未超标 0 10 mg m3 的 检测点的平均值为 0 069 mg m3 检测点最高超标 10 7 倍 张涛等人对安阳室内空气 污染的检测结果显示装修后室内甲醛浓度超标率达 75 2 浓度范围值为 0 1 0 7 mg m3 高浓度超标幅度所占比重非常大 由此可见 近几年很多地区室内空气中甲 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 醛浓度都超过了居室内空气中甲醛卫生标准 所以 对甲醛的治理迫在眉睫 2 3 影响室内甲醛浓度的因素 室内甲醛浓度与以下因素有关 来源 温度 相对湿度 通风率 加大通风量可 以降低甲醛的浓度 密封性强同时通风又少的房间的甲醛浓度会上升 温度和相对湿 度对甲醛的散发也有影响 高的浓度和相对湿度会促使甲醛的散发 室内甲醛浓度是 随时变化的 不同季节甚至是一天中的白天晚上都是不同的 热湿的天气里会高些 干燥的和干冷的天气里会低很多 物品甲醛的散发量也是会变化的 它一般随时间的 加长而减弱 新的家具 高温高湿的环境会加剧甲醛的散发 2 4 甲醛治理的方法 自从人们意识到室内污染的严重性 就开始致力于室内污染治理的研究 对于室 内污染 头号杀手 甲醛的治理主要经历了机械法 物理法 化学法和光催化法等几 个阶段 2 4 1 通风换气法 通风换气是最简单也是最早使用的清除甲醛等室内有害气体的方法 开窗自然通 风或机械排风 建材中甲醛的释放是连续的 空气中的甲醛浓度具有累积性 新装修 的居室 室内空气质量与通风效果密切相关 门窗关闭时间越长 甲醛的浓度越高 门窗关闭 8 小时后甲醛的浓度达到关窗前的 4 7 倍 通风能将室内的甲醛排出室外 将新鲜的空气带入室内 从而避免了甲醛在室内的积累 通常在春 夏 秋季都应留 适当的通风口 冬季每天至少开窗换气 30min 以上 但是此法只适用于污染较轻的场 合 2 4 2 吸附法 吸附分为物理吸附和化学吸附 物理吸附靠分子间力 无选择性 不稳定 易脱 附 化学吸附是吸附质和吸附剂之间形成新化学键 有选择性 稳定 不易脱附 吸 附法治理室内甲醛污染主要靠化学吸附 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 1 过滤净化法 应用不同类型的过滤材料可滤去空气中不同粒径的微粒 合成纤维过滤材料不耐 油雾和潮湿 性能不稳定 纤维素过滤材料易燃烧 使用受限 用玻璃纤维制成的 HEPA high efficiency particulate air 过滤材料是 20 世纪 80 年代发展起来的新型过滤材 料 可有效的捕集 0 3um 以上的可吸入颗粒物 烟雾 灰尘 细菌等 在过滤效率 气流阻力及强度性能指标上有很大改善 且耐高温 耐腐蚀和防水 防霉 2 化学吸附 该法是将污染空气通过吸附剂层 使污染物被吸附而达到净化空气的目的 常用 的吸附剂有多孔碳材料 活性炭纤维 新型活性炭 沸石 硅胶 分子筛 多孔粘土 矿石和活性氧化铝等 这些吸附剂不仅有较大的比表面积 而且有适宜的孔径分布 市场上大多数的空气净化器主要应用了该技术 一般而言 室内空气净化器是由壳体 铝材部分 风机 电控四个部分组成 其中滤材部分将过滤技术与吸附技术结合起来 利用活性炭等吸附剂对气体具有较强的吸附能力的特点 提高了对气体污染物的净化 效果 吸附法虽然简单易推广 但只能暂时吸附少量污染物颗粒 当温度 湿度 风速 升高到一定程度时 所吸附的污染物颗粒有可能游离出来 重新进入空气中 造成二 次污染 而且吸附剂存在吸附饱和状态 需定期更换 因而实际使用时不很方便 2 4 3 高温烘烤 装修材料和家具中的挥发性有机物释放会随着建筑物内部的温度增加而增加 为 了减少新装修建筑物中甲醛水平 可以采取在新装修 未入住的建筑物中维持一段时 间较高的温度 即将建筑物加温高到 32 C 以上 并保持通风 如果在足够的时间内 0 保持这样的条件 残留在建材中的甲醛会较快地蒸发 入住后的释放量也会相应的减 少 也正因为如此 室内甲醛的浓度在夏季时通常较高 条件许可的情况下 在装修 后经过一个夏季再入住 利用夏季的高温加速室内建材甲醛的释放 避开甲醛的最高 释放期 从另一方面看 对已经入住的居室 采取措施降低室内温度 湿度 也可以 起到抑制室内甲醛过多散发的作用 对于降低室内空气中甲醛浓度有一定的作用 并用日立 HITACHI X 650 型扫描电子显微镜进行分析 表明活性炭纤维特别是 改性活性炭纤维治理含甲醛的空气具有良好的应用前景 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 2 4 4 空气负离子技术 该方法利用一定浓度的空气负离子技术来净化空气及消毒 空气负离子被称为空 气中的 维生素 通过其所带的电荷作用 可以有效抑制和杀菌 使得空气中的污染 物得到有效的去除 以具有明显的热电和压电效应的稀有矿物石为材料 加入到墙体 材料中 装修粉刷后 在与空气的接触中电离空气及空气中的水分产生负离子 该材 料即可发生极化 并可向外放电 达到净化室内空气的作用 蒋耀庭等报道 在室内 用人工负离子作用 2h 室内空气中的悬浮微粒 细菌总数和甲醛等浓度都有明显的降 低 2 4 5 化学氧化法 臭氧很不稳定 在常温下即可分解为氧气 臭氧与极性有机化合物例如甲醛反应 导致不饱和的有机分子破裂 使臭氧分子结合在有机分子的双键上 生成臭氧化物 从而达到分解甲醛分子的目的 汪耀珠测量了在紫外光照射下 低浓度臭氧对甲醛气 体的净化率 其中甲醛初始浓度 3 03 8 7mg m 在臭氧浓度 0 075 mg m 的条件下 33 低浓度臭氧对甲醛的净化效率为 41 74 齐虹在研究甲醛的光催化反应过程中 发现 甲醛的降解随着臭氧量的增大明显升高 臭氧氧化与光催化工艺具有协同作用 另一 方面 臭氧本身也是一种空气污染物 超过一定限量后对人体也是有损害的 另外 室内许多污染物都能与臭氧直接或间接地发生反应产生二次污染物 而这些物质可能 加大对人体的刺激性及健康影响 因此臭氧并不是一种很好的净化室内甲醛的氧化剂 2 4 6 生物法 某些植物对甲醛气体有吸收 代谢作用 消除空气污染除了要经常开启门窗加强 通风外 在室内栽种绿色植物是去除化学污染简便而有效的途径 吊兰 鸭拓草 芦 荟 龟背竹 虎尾兰 一叶兰等叶片硕大的植物 都对甲醛有一定的吸收和积累能力 可以将甲醛通过自身的代谢反应将其转化为有机酸 糖和氨基酸 不过 利用植物对 甲醛的吸收作用净化室内空气需要在较低污染浓度下 且作用时间较慢 其作用的时 效和稳定性还有待进一步观察和研究 这就决定了此方法只能作为降解甲醛的辅助手 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 段 2 2 7 催化氧化法 催化氧化法去除甲醛具有处理量大 可处理浓度低 处理完全 二次污染少等优 点 是一种较有前途的技术 催化氧化法大致可分为热催化和光催化 热催化技术顾 名思义就是在高温下进行甲醛的催化降解反应 过高的反应温度限制了它在实际中的 应用 光催化氧化法是近年来快速发展的治污技术 它利用光催化剂将吸收的光能直 接转化为化学能 使许多通常情况下难以实现的化学反应在常温 常压的条件下顺利 进行 对室内的有机污染气体 光催化反应可将其氧化生成 CO H O 最终消除其 22 对环境的污染 该法现已成为空气污染治理研究和开发的热点 以光催化技术开发的 各种空气净化产品 目前在市场上主要有以下几类 在传统的空气净化器附加光催 化净化功能开发而成的新一代高效绿色健康产品 直接将光催化剂复合到各种结构 材料上 得到具有光催化功能的新型材料 将光催化剂直接复合到灯的外壁而制成 的各种洁净灯具 此法适合在通风较差的居室使用 1972 年日本藤岛昭教授和 Honda 报道了电极可见光电解水现象后 纳米半导体的 光催化剂研究引起了国内外学者的关注 而人们较清楚的认识到半导体催化剂对有机 污染物的矿化功能 则是在 Pruden 和 Ollis 发现 TiO 敏化体系中卤化有机物 如三氯 2 乙烯 二氯甲烷等 的光致矿化现象后 从此 利用光催化技术治理环境问题就成为 最活跃的研究领域之一 光催化是纳米半导体的独特功能之一 纳米半导体材料在光 的照射下 将光能转化为化学能 利用光催化降解手段消除有机污染物是近年来日益 受到重视的一项新技术 具有多相光催化剂的半导体包括 TiO WO SnO CdS ZnO ZnS MoO PbS 等 其中 TiO CdS 和 ZnO 23232 的催化活性最高 但后两者光照时阳极光腐蚀会产生 Cd Zn等对生物和环境都有 2 2 害的离子 而 TiO 是一种 n 型半导体材料 有强的氧化性 光催化技术直接用空气中 2 的 O 做作氧化剂 能氧化大部分的有机污染物及无机污染物 将其最终降解为 2 CO H O 等无害物质 而且其反应条件温和 常温 常压 活性高 热稳定性好 22 价格便宜 对人体无害而备受人们青睐 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 对光催化的研究主要集中在选择适合的光催化剂和光源上 实际应用中从成本 化学稳定性 抗光腐蚀能力 光匹配性等多种因素选择光催化剂 纳米二氧化钛由于 有较好的综合性能 是研究与应用中使用最广泛的单一化合物催化剂 钱昱研究了在 自制反应舱中纳米 TiO2对室内空气中甲醛的光催化降解反应的影响因素 比较了载体 对 TiO2光催化降解甲醛速率的影响 发现泡沫镍网最适合作为载体 分析了掺杂物的 影响 发现活性炭和纳米掺锑氧化锡 ATO 粉末的加入能明显提高甲醛光催化降解 速率 研究了粘结剂对 TiO2光催化作用的影响 水玻璃的加入能够提高降解速率 侯 一宁的实验表明当活性炭纤维和 TiO2的质量比为 1 0 5 且用紫外光照射时 对甲醛 的吸收效果最好 纳米 TiO2具有活性高 热稳定性好 价格便宜 对人体无害等优点 而它的光催化技术处理甲醛具有反应条件温和 能耗低 二次污染少等优点 因此成 为空气污染治理技术研究和开发的热点 但是其缺点是必须在紫外光照射条件下才能 作用 它只有在紫外光照射条件下才能表现出上述性能 为此人们正在研究能以可见 光为激发光源的光催化材料 但是目前研究得出的去除效率不是很理想 2 2 8 非平衡等离子体空气净化法 利用非平衡等离子体净化空气中挥发性有机化合物和杀灭细菌是近年来的研究热 点 将非等离子体应用于净化空气 是以高能电子与气体分子碰撞反应为基础催化净 化过程 等离子消毒洁净剂就是在其工作过程中激发出大量的高能自由基团 高速粒 子 以及高能紫外光子 能有效降解空气中的甲醛 现阶段国内外研究的室内甲醛净化手段 虽然方法很多 但是实际推广应用的并 不多 开窗通风 植物吸收缺乏长效性 只能作为辅助手段 化学氧化法借助的氧化 剂 如臭氧 二氧化氯等本身多为空气污染物 不适合家居使用 目前广受关注的光 催化法以环保高效而被看好 但光催化过程需借助紫外光引发这一缺陷又限制了其推 广 目前市场上比较常见的空气净化器多数是利用固体吸附法原理制成的 对液体吸 收法的研究比较少 考虑到物理吸附作用只是将甲醛束缚在多孔物质孔隙中 吸附可 能性很大 且气固传质速度 导致固体吸附效率低于液体吸收 此外 家居使用时 固体吸附剂更换比溶液要复杂 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 2 2 9 液体吸收法去除甲醛的研究进展 醛类物质的吸收剂应具有以下特征 能长期有效的除去大量的醛类物质 不因环境温度和被吸收气体浓度的变化而放出被吸收气体和其他污染物 目前国内外对于这方面的研究还不是很多 文献涉及的主要液体吸收剂多为无机 胺盐 有机胺类及亚硫酸盐 而且一般是在多孔担体上涂敷反应物质 利用化学反应 和物理吸附相结合的方式来达到甲醛去除的目的 2 5 甲醛的监测方法 甲醛的测定方法主要有分光光度法 色谱法 电化学法 化学滴定法等 2 5 1 分光光度法 分光光度法是基于不同分子结构的物质对电磁辐射的选择性吸收而建立的一种定 性 定量分析方法 是居室 纺织品 食品中甲醛检测最常规的一种方法 目前涉及 到的有乙酰丙酮法 酚试剂法 AHMT 法 品红一亚硫酸 变色酸法 间苯三酚法 催 化光度法等 每种检测方法所偏重的应用领域不同 并各有其优点和一定的局限性 酚试剂法原理是甲醛与酚试剂 MTBH 反应生成嗪 嗪在酸性溶液中被高铁离子 氧化形成蓝绿色化合物 颜色深浅与甲醛含量成正比 该化合物在 660nm 处摩尔吸光 系数 可达 7 0 104 该法对甲醛的测定非常灵敏最低检测限为 0 015mg L 方法的 缺点是乙醛 丙醛的存在会对测定结果产生干扰 反应受温度限制 室温低于 15 显 色不完全 20 35 时 15min 显色最完全 放置 4 小时 吸收情况稳定不变 1 变色酸分光光度法 CTA 法 变色酸法是测定甲醛的较为成熟的分析方法 美国职业安全卫生研究所 NIOSH 把 其列为标准的分析方法 NIOSH 方法 3500 变色酸法也称铬变酸法 甲醛在浓硫酸溶 液中可与变色酸 1 8 二羟基萘 3 6 二磺酸 作用形成紫色化合物 该化合物最大吸收 波长在 580nm 处 可用分光光度法进行分析测定 改变变色酸浓度和采用不同的采样 手段 可满足不同浓度甲醛检测需要 用 0 1 变色酸 86 硫酸溶液作吸收液 检测限 可达 20 g L 用 1 亚硫酸钠溶液吸收甲醛 变色酸浓度改为 5 方法更稳定 更 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 灵敏 该法的优点是操作简便 快速灵敏 缺点是在浓硫酸介质中进行 不易控制 且醛类 烯类化合物及 NO2 等对测定有干扰 2 乙酰丙酮分光光度法 甲醛与乙酰丙酮及氨作用生成黄色 2 5 二乙基 1 4 二氢卢剔啶后 412nm 下进行分光光度测定 检出限为 0 25mg L 当酚含量为 15mg 以下和乙醛量为 3mg 以 下时不干扰测定 此法最大的优点是操作简便 性能稳定 误差小 不受乙醛的干扰 有色溶液可稳定存在 12h 缺点是灵敏度较低 最低检出浓度为 0 25mg L 仅适用于 较高浓度甲醛的测定 方法缺点是反应较慢 需要约 60min SO2 对测定存在干扰 使 用 NaHSO3 作为保护剂则可以消除 该方法非常传统 也是测定甲醛的较为理想的分 析方法 应用极为广泛 3 副品红法 PRA 副品红法原理是在甲醛存在下 亚硫酸根离子与副品红生成紫色络合物 其最大 吸收峰在 570nm 处 检测限为 50 g L 本法的优点是简便灵敏 其它醛和酚不干扰 测定 缺点是褪色快 灵敏度不高 易受温度影响 使用了有毒的汞试剂 而且生色 化合物需要至少 60min 才能达到稳定的吸收 使用流动注射技术 可消除分光光度法 显色慢 灵敏度低和稳定性差的缺点 4 AHMT 法 AHMT 法原理是甲醛与 4 氨基 3 联氨 5 巯基 1 2 3 三氮杂茂 AHMT 在碱性条 件下缩合 然后经高碘酸钾氧化成 6 巯基 5 三氮杂茂 4 3 四氮杂苯紫红色化 合物 比色定量 该方法优点是抗干扰能力强 对乙酰丙酮法 MBTH 法及副品红法干 扰严重的六胺对此测定方法无干扰 因此 该法是测定树脂交联过程释放甲醛的有效 方法 灵敏度较高 最低检出限为 0 01mg m3 较适宜与一般情况下室内空气的检测 缺点是颜色随时间逐渐加深 要求标准溶液的显色反应和样品溶液的显色反应时间必 须严格统一 在显色体系最大吸收波长 550nm 测定 Co2 Cu2 干扰测定 5 溴酸钾 次甲基蓝法 溴酸钾 次甲基蓝法原理是在酸性介质中 甲醛可促进溴酸钾氧化次甲基蓝反应 降低体系吸光度的特点来快速测定甲醛含量 次甲基蓝在 665nm 处有最大吸收峰 在 H2SO4 介质中加入 KBrO3 能使其吸收峰微降 而再加入甲醛后 其吸光度会显著下降 A 降低与甲醛浓度成正比 6 银 Ferrozine 法 此文档收集于网络 如有侵权 请联系网站删除 此文档仅供学习与交流 银 Ferrozine 法原理为水合氧化银能氧化甲醛并被还原为 Ag 产生的 Ag 与 Fe3 定 量反应生成 Fe2 Fe2 与菲洛嗪 Ferrozine 形成有色配合物 在 562nm 处测定吸光 度 Fe2 Ferrozine 配合物与甲醛浓度成正比 摩尔吸光系数 5 58 104 灵敏 度比铬变酸法高 3 5 倍 2 5 2 色谱法 色谱法测定根据样品中甲醛含量的多少 又可以分为直接进样检测和衍生后进样 直 接进样一般采用加酸蒸馏法 把甲醛蒸馏出来 用水吸收 再进样 此方法一般用于 甲醛的常量测定 衍生后进样一般使用 2 4 二硝基苯肼衍生 再用极性小的溶剂 环己烷 氯仿等 提取 再经色谱柱分离 检测器检测 此方法一般用于甲醛的微 量测定 2 5 2 1 气相色谱法 气相色谱法操作简便 测定线性范围宽 分离度好 气相色谱法主要由直接法 2 4 二硝基苯肼 DNPH 法和巯基乙胺法 直接法 直接法方法简单 快