随着室内装修的日益普及和密闭程度的增加, 室内空气污染越来越严重,甲醛(HCHO) 是主要污染物之一。据统计,装修后 1～6 个月内,甲醛超标率居室内达 80%,会议室和办公室内接近 100%; 装修 3 年后,超标率都仍达50%以上,这直接影响到人们的身体健康,世界各国对此都非常关注。在 2005 年召开的“世界卫生组织( WHO)致癌公报”研讨会上,专家们研讨了目前室内甲醛来源、污染状况、致癌机理及治理技术。最近国内外治理室内甲醛污染的最新研究进展, 旨在为从事控制室内甲醛污染的研究人员探索和优化实验条件提供参考。

  来源

  室内甲醛主要来源于室内装修所用的人造板材。人造板材最常用的胶黏剂是脲醛树脂,而脲醛树脂中有游离甲醛且已固化的脲醛树脂能长时间缓慢降解而释放甲醛。研究表明,人造板中甲醛的释放期一般可达 3～15 年。此外,室内地毯、油漆、清漆、化妆品、烹饪和烟草等也是室内甲醛的重要来源。

  危害

  甲醛是一种有刺激性气味的有毒气体,对人体的影响包括嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常、免疫功能异常、中枢神经系统受影响,还可损伤细胞内的遗传物质,其中, 最敏感的是嗅觉和刺激。在低浓度下刺激眼黏膜,浓度稍高时刺激上呼吸道,引起咳嗽、胸闷、头痛、恶心,浓度更高时引起鼻炎、咽炎、肺气肿,甚至死亡。在 2004 年的“致癌公报”上,国际癌症研究中心( IARC) 公布甲醛能引起鼻腔癌和鼻窦癌, 并将甲醛列为致癌物。

  甲醛污染治理技术的研究现状

  早在 20 世纪 70 年代,一些发达国家就提出了“致病建筑物综合症”或“不良建筑物综合症”,从此人们开始注意并研究室内甲醛污染治理措施。特别是近几年来,国内外诸多学者对此进行了研究。目前室内甲醛污染治理方法主要有:臭氧氧化法、吸附法、光催化氧化法和金属氧化物法。

  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,因此,吸附剂( 如活性炭、沸石和多孔粘土矿石等) 不仅需要有较大的比表面积和适宜的孔径分布, 表面官能团种类也十分重要。目前用于吸附甲醛的炭吸附材料的改性方

  法和改性后的特征主要如下:

  活性炭原料放在氯化锌( ZnCl2) 溶液中浸泡、烘干后,在氮气气氛中活化,得到的活性炭中亲水基团 O- H、C=O和 C- O 明显增加,此种活性炭吸附甲醛量比普通活性炭大 1～2 倍，用氧化剂将活性炭表面进行氧化,常用的氧化剂是30%双氧水(H2O2) 和65%硝酸( HNO3) 。其中,用30%H2O2氧化的活性炭纤维表面极性基团明显增加,吸附甲醛效果好于用65%HNO3氧化的活性炭纤维这可能是因为30%H2O2的氧化性较小,在增加表面极性基团的同时把纤维的轴向纹理和沟槽等结构能保存下来。在氮气气氛中热处理活性炭。热处理后的活性炭的比表面积略有下降,微孔更加集中,含氧官能团羰基和羧基变化不大, 而呈碱性的酚羟基明显下降而使活性炭表面碱性基团降低。实验证明,经 450℃恒温0.5h 的活性炭对甲醛的去除效果最好, 为900mL/g。改性后的活性炭的吸附甲醛能力明显提高, 但用于室内甲醛的治理还远远不够, 有待进一步改进, 使其有足够大的比表面积接触甲醛, 并增加内外表面的极性基园。

  光催化氧化法

  TiO2是一种N型半导体, 它最突出的特征是它具有光敏导电性。带隙能为3.2eV,相当于波长为387.5nm光子的能量。当TiO2受到波长<387.5nm的紫外光照射时, 价带上的电子跃迁到导带上, 形成空穴和光激电子 ,此时空气中的氧气和水蒸气与之作用便形成了高活性地氧化表面吸附物质的自由基•O和•OH, 从而将甲醛等有机物分子降解为CO2和H2O等无机小分子物质。些学者用光催化氧化法进行治理室内空气污染物( 包括 HCHO、CO、NO2) 的研究,有更多学者研究用此方法治理室内空气中的甲醛,其主要材料都是 TiO2 和活性炭纤维(或分子筛等) 的混合物,这种混合物主要是靠多孔材料的吸附和富集功能使催化剂周围污染物浓度更高,催化反应的速度更快。研究发现, 光催化剂 TiO2 以活性炭纤维作载体, 在波长254nm 的紫外光下对甲醛进行吸附和光催化氧化,可以达到96%的去除率; 催化剂对水的吸附未达到饱和前,增大水分子含量,甲醛去除率提高,而达到饱和后,增大水分子含量, 甲醛去除率反而降低; 活性炭纤维和TiO2 之比为 1∶0.5 时甲醛去除率最大。光催化氧化法只能利用太阳光、荧光灯中含有的紫外光源,从太阳光的利用效率看存在半导体载流子的复合率高,量子化效率低,半导体的光吸收波长范围窄( 主要在紫外区) ,以及利用太阳光的比例( 只占5%) 低等缺陷。此外,光催化氧化法选择性较差,低浓度时反应速率慢。