甲醛的危害和处理技术

杭州室内空气质量检测为大家讲述甲醛的来源、危害及污染现状, 介绍了目前治理室内甲醛污染的主要净化技术，包括物理吸附技术、催化技术、化学中和技术、空气负离子技术、臭氧氧化技术、常温催化氧化技术、生物技术、材料封闭技术等及其研究进展，并分析了各技术的优缺点。其中纳米光催化技术是空气净化技术研究的发展趋势。

一、     甲醛的性质

甲醛(HCHO) 是一种无色、强烈刺激性气味的气体, 易溶于水、醇和醚。甲醛在常温下是气态, 通常以水溶液形式出现。37%的水溶液称为福尔马林, 医学和科研部门常用于标本的防腐保存。此溶液沸点为 19. 5e , 故在室温时极易挥发, 随着温度的上升挥发速度加快。

二、     甲醛对人体健康的危害 

甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。其浓度在空气中达到 0. 06) 0. 07 mg/m3时, 儿童就会发生轻微气喘; 达到0. 1mg/m3时, 就有异味和不适感; 达到 0. 5 mg/m3 时, 可刺激眼睛, 引起流泪; 达到30 mg/m3时, 会立即致人死亡。甲醛对人体皮肤和粘膜有强烈的刺激作用, 可使细胞中的蛋白质凝固变性, 抑制一切细胞机能, 长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病, 引起细胞核的基因突变, DNA单链内交连和DNA与蛋白质交连及抑制DNA损伤的修复,妊娠综合症, 引起新生儿染色体异常、白血病, 引起青少年记忆力和智力下降。在所有接触者中, 儿童和孕妇对甲醛尤为敏感, 危害也就更大。甲醛在体内生成甲醇对视丘及视网膜有较强损害作用。

三、甲醛的来源 

甲醛为较高毒性的物质, 在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位。甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质, 是公认的变态反应源, 也是潜在的强致突变物之一。甲醛是室内空气主要污染物之一。主要来源于各种人造板材、贴墙布、涂料等各种装饰材料以及吸烟产生的烟雾等。居室空气中甲醛卫生标准6(GB/T16127) 1995) 规定 居室内甲醛量要小于0. 08 mg/m3, 但一般住宅装修后甲醛浓度平均为 0. 2 mg/m3, 最高可达0. 81 mg/m3, 严重超出标准。目前采用多种技术方法降低建材中的游离甲醛, 虽取得一定成效, 但由于技术与经济的限制, 室内甲醛污染仍然十分严 重。因此, 对室内甲醛污染的预防与治理非常重要。

四、室内甲醛污染的控制

由于甲醛的释放是一个长期的过程, 日本横滨国立大学研究表明, 室内甲醛的释放期一般为 3～15 年, 且其与室内的温度、相对湿度、室内换气数、室内建材等有关, 合理控制室内环境可降低甲醛浓度。

4.1 室内通风  室内通风是清除甲醛行之有效的办法, 可选用空气换气装置或自然通风, 这样有利于室内材料中甲醛的散发和排放,室内通风要注意根据季节、天气的差异和室内人数的多少来确定换气频度, 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, 但其只用于污染较轻的场合。

4.2 控制室内温度、湿度  经研究发现, 甲醛的释放随着湿度的增大而增加, 随温度升高而增大。温度由30℃降到25℃可降低甲醛 50%, 相对湿度由 70%降到30%时甲醛量降低 40%,温度和湿度效应降低室内甲醛量主要是靠降低污染源的扩散。要使室内材料中的甲醛尽快释放, 就应增加其温湿度, 因此一般在刚刚装修的房中采取烘烤的方法或在室内摆放一盆清水可使甲醛加快释放。要控制室内甲醛浓度就要降低其温湿度。

4.3 植物净化  美国国家空间技术实验室( NationalSpacetech- nologyLaboratory ) 的有关实验证明, 银苞芋、吊兰、芦 荟、仙人球、虎尾花、扶郎花等室内观赏叶植物对甲醛有较好的吸收效果。因此, 在室内放置上述植物既美化环境又起到净化空气的作用。

五、室内甲醛污染治理技术

目前, 国内外采取多种方法治理室内甲醛污染, 且现在已有一些产品问世。治理室内甲醛污染的空气净化技术归纳起来主要有: 物理吸附技术、光催化技术、化学中和技术、空气负离子技术、臭氧氧化技术、常温催化氧化技术、生物技术、材料封闭技术等。

5.1 物理吸附技术物理吸附  主要利用某些有吸附能力的物质吸附有害物质而达到去除有害污染的目的。常用的吸附剂为颗粒活性炭, 活性炭纤维、沸石、分子筛、多孔粘土矿石、硅胶等。物理吸附富集能力强, 简单易推广, 对低浓度有害气体较有效。但物理吸附的吸附速率慢, 对新装修几个月的室内的甲醛的去除不明显, 且会对环境产生二次污染, 吸附剂需要定时更换。

5.2 光催化技术  光催化技术以催化为主, 结合超微过滤, 从而保证在常温常压下使多种有害有味气体分解成无害无味物质, 由单纯的物理吸附转变为化学吸附, 不产生二次污染。目前市场上的有害气体吸附器和家具吸附 宝都属于这类产品。 纳米光催化技术是近几年发展起来的一项空气净化技术, 它主要是利用二氧化钛的光催化性能氧化甲醛, 生成二氧化碳和水。该技术在紫外光照射下用于治理空气污染越来越受到重视, 成为空气污染治理技术的研究热点。有实验表明, 在紫外光条件下, 纳米 TiO2 光催化反应器对低浓度甲醛去除率为 100%, 但用太阳光照射时, 净化效率仅为 35%。利用纳米 TiO2制备出一种完全不含有机物的水性涂料, 涂在内上可长时间有效分解有害气体。在实际应用中可见光比紫外光易得, 将具有可见光活性的Fe-TiO2光催化剂与耐光催化氧化的硅酸钾基料进行复配, 可得到能够有效而持久地在普通日光灯环境下降解甲醛的复合建筑涂料。催化技术可以与物理吸附技术或其他技术结合运用, 效果更佳。催化技术与物理吸附技术相结合, 可利用物理吸附技术为催化技术提供高浓度反应环境, 催化技术降解甲醛使吸附剂得到再生。纳米TiO2光催化剂与一些气体吸附剂 ( 沸石、活性炭、SiO2 等) 相结合在弱紫外光激发下就可以有效降解低浓度有害气体。 催化技术具有反应条件温和、能耗低、二次污染少、可以在常温常压下氧化分解结构稳定的有机物等优点, 一般室内甲醛的浓度较低, 在居室、玻璃、陶瓷 等建材表面涂敷TiO2薄膜或安放TiO2空气净化设备可有效降解甲醛。但其需要纳米TiO2和紫外光照射, 存在经济和技术的局限性, 还未进入大面积使用推广阶段。

5.3 化学中和技术  化学中和技术一般采用络合技术, 破坏甲醛、苯等有害气体的分子结构, 中和空气中的有害气体, 进而逐步消除。目前, 专家研制出了各种除味剂和甲醛捕捉剂, 属于该技术类产品。该技术最好结合装修工程使用, 可以有效降低人造板中的游离甲醛。

5.4 空气负离子技术  其主要选用具有明显的热电效应的稀有矿物石为原料, 加入到墙体材料中, 在与空气接触中,电离空气及空气中的水分, 产生负离子; 可发生极化, 并向外放电, 起到净化室内空气的作用。应用天然矿物的改性活化技术和纳米稀土激活技术研制的健康环保型建筑内墙涂料, 不仅具有较为优越的常规性能, 还对人体健康有益。该涂料只需在可见光激发下便可产生大量的负离子, 使室内负离子数增加 200~400 个/cm3。

5.5 常温催化氧化法  又称为冷触媒法, 主要是利用一些贵金属特殊的催化氧化性能, 使室内污染物变成为 CO2和H2O。一般载体为ZrO2、CeO、SiO、活性炭、分子筛等, 经常采用的贵金属有 Pd、 Pt、Rh、Ru 和 Ir。

5.6 生物技术  生物法净化有机废气是微生物以有机物为其生长的碳源和能源而将其氧化、降解为无毒、无害的无机物的方法。有实验表明, 通过筛选、培育的适宜微生物菌种接种挂膜制作的生物膜填料塔对入口浓度小于20mg/m3 的甲醛废气具有较好的净化效果, 净化效率达到90%以上, 净化操作时, 液体喷淋量维持在20 L/h有利于净化。有研究表明, 生物酶对甲醛降解 有潜在能力, 此方法操作简单、运行成本低, 无二次污染而被欧洲广泛使用并已工业化。生物活性温度一般为 10℃～40 ℃ , 因此室内温度必须维持在特定微生物的活性温度范围内, 使其应用受到限制。

5.7材料封闭技术  对于各种人造板中的甲醛，专家们研制出了一种封闭材料，称作甲醛封闭剂，用于家具和人造板材内的甲醛气体封闭。目前出现在我国市场上的美嘉保护盾，具有封闭甲醛的作用，可涂刷于未经油漆处理的家具内壁板和人造板，以减少各种人造板中的甲醛释放量。但其治标不治本。

随着国家环保法规的日益严格，环境意识的深入人心，室内甲醛污染的控制与治理越来越受到重视。国内外对甲醛污染的空气净化技术已经有较多应用于实际，同时各种新方法新技术也在不断得到研究，其中纳米光催化技术是空气净化技术研究的发展趋势，同时由于每种方法都有自己的优缺点，针对实际情况选用适当的技术，尤其是多种技术相结合利用可对室内甲醛污染进行有效的控制与治理。