厨柜中甲醛释放量的检测方法研究现状①

2019-05-28杨越飞

热带农业工程 2019年6期

杨越飞

（厦门市产品质量监督检验院福建厦门361000）

厨房家具是人们日常生活中不可缺少的消费品，特别是中国式的传统家庭，新装修的房子，厨房家具是必不可少，家家户户都要安装厨柜（包括吊柜、地柜、旋转柜等）。由于大部分家庭的厨房面积小，厨柜的原材料是由各种各样的人造板组成，如：饰面刨花板、饰面胶合板和饰面中密度纤维板等。原材料产品质量参差不齐，劣质原材料造成甲醛超标，严重影响了人们的健康。研究挥发性有害物质——甲醛的释放量的检测方法，制定人体可接受的甲醛释放限量值，达到有效控制甲醛的释放，是目前我国乃至全球家具行业、科研院校关注的热点之一。

笔者长期从事家具的有害物质检测，对这方面有较系统的研究，本文对国内外有关这方面检测甲醛的研究现状进行分析比较，重点对甲醛收集、定量分析的研究现状进行总结，为相关人员今后在家具检测方面提供参考。

1 厨柜中甲醛释放量的来源

家用厨房的厨柜有多种柜体，见图1［1]。图1中1 为厨房家具中的高柜，7 为厨房家具的吊柜，12为厨房家具台上柜，18 为厨房家具的地柜以及其它柜体。

厨房家具中主要就是吊柜和地柜，吊柜主要是由门板、搁板、顶板、侧板和底板组成，见图2。地柜主要是由门板、侧板、后挡板、背板、底板等组成，见图3。这些板材一般是由饰面人造板组成，而甲醛主要来自板材的胶水中。此外，厨柜的原材料在加工过程中，添加的一些有机化学原料，比如：厨柜门板的喷漆、高分子材料台面等。除甲醛外，还有其它有害物质，如：来自油漆中的苯、甲苯、乙基苯、邻-二甲苯、苯乙烯等。因此，检测厨柜中甲醛释放量的核心就是要检测板材，那么板材中甲醛释放量的检测方法是否与厨柜的检测方法一致。目前，厨柜都是私人定制，无法统一厨柜的规格尺寸。因此，板材的甲醛检测合格并不能说明厨柜的甲醛释放量就一定没有问题。

图1 厨房家具设备部件

2 国外厨柜中甲醛释放量的检测方法研究现状

根据国外相关资料，家具含有多种挥发性有机化合物，如：游离甲醛、VOC（挥发性有机化合物）。美国、欧盟等发达国家和地区对家具有害物质的限定，主要是通过监控原材料——人造板，进入这些发达国家和地区的家具原材料必须要通过相关认证。如：美国的Carb 认证（现变更为EPA 认证），欧盟是EN 认证。国外人造板及其制品中甲醛释放限量标准见表1［2]。由表1 可以看出，美国对人造板中的硬木胶合板、中密度纤维板、刨花板中甲醛释放量有明确的限定值。检测方法主要有干燥器法、小气候箱法和大气候箱法。日本则采用干燥器法，用一种方法来对所有板材进行评价，更容易比较不同板材的环保性能。欧盟则采用穿孔萃取法和小气候箱法。穿孔萃取法主要检测板材中甲醛含量，其单位为mg/100g，表示每100 g 板材中含有多少毫克甲醛，这反映了欧盟、美国更侧重于板材生产企业对出厂产品的质量把控。干燥器法主要检测单板类的人造板中甲醛释放量，单位为mg/L，表明每升空气中，甲醛挥发出来多少毫克。这种方法也是企业内控甲醛的一种方法，由于该方法所需仪器设备简单、成本低、效率高，深受企业青睐。但是相关资料表明，该方法多用于胶合板、细木工板、地板等板材甲醛检测。而中密度纤维板、刨花板等板材用此法则不适合，主要是空气湿度对该类型板材含水率影响较大，从而导致甲醛释放量产生变化，测定数值不准确。气候箱法适用于任何一种板材，单位为mg/m3，表示每立方米空气中板材释放的甲醛含量，以毫克为计量单位。虽然检测板材的甲醛挥发量有很多种检测方法，但是美国、欧盟等发达国家和地区主要采用气候箱法来作为仲裁法检测木制品中的甲醛释放量。

图2 吊柜零部件

图3 地柜零部件

3 国内厨柜中甲醛释放量检测方法研究现状

目前，厨柜标准有国家标准GB/T 18884-2015.1～GB/T 18884-2015.4《家用厨房设备》和行业标准QB/T 2531-2010《厨房家具》，2个标准都规定了厨柜的甲醛释放量是按照GB 18584-2001《室内装饰装修材料木家具有害物质限量》来进行检测，甲醛释放量限量值为≤1.5mg/L，采用（9～11）L 干燥器法［3]。国家标准GB/T 18884.3-2015《家用厨房设备第3 部分：试验方法与检验规则》规定［4]，人造板的甲醛释放量符合GB 18580-2017《室内装饰装修材料人造板及其制品中有害物质限量》中E1的规定［5]。新国标GB 18584.2《家具安全有害物质限量第2部分木家具》报批稿已经出台。与旧标准不同，新修订标准原则是采用无损检测方法，模拟家具在室内的使用状况。因此，新标准采用气候箱法来收集甲醛，客观反映木质家具的甲醛释放量对室内环境的影响。新标准还制定了甲醛释放量的限量值，与现行国家空气质量标准保持一致［6]。

4 甲醛的收集和分析方法的研究

4.1 甲醛的收集

甲醛的收集主要有干燥器法、穿孔萃取法、气体分析法和气候箱法等。

干燥器法的原理是在一定温度下，把已知表面积的试件放入干燥器，试件释放的甲醛被一定体积的蒸馏水吸收，测定24 h 内蒸馏水中的甲醛含量。干燥器见图4。

表1 国外人造板及其制品中甲醛释放量

图4 干燥器

穿孔萃取法测定甲醛含量的原理，首先是穿孔萃取，把游离甲醛从板材中全部分离出来，然后再对分离出来的甲醛含量进行测定和分析。收集甲醛所用装置为穿孔萃取仪，穿孔萃取仪主要有5个部分，冷凝管、穿孔器、穿孔器附件、圆底烧瓶和液封装置，详见图5。

气体分析法的原理是将一个已知表面积的试件放在温度、湿度、气流和压力均控制在给定值的密闭检测室内。从试件中释放出来的甲醛与检测室内的空气混合。气体从检测室里连续抽取并通过气体洗瓶，瓶内装有用于吸收甲醛的蒸馏水，然后再对溶于蒸馏水的甲醛进行定量测定与分析。气体分析仪见图6。

图5 穿孔萃取仪

图6 气体分析仪

气候箱法的原理是将一定表面积的样品放入温度、相对湿度、空气流速和空气置换率控制在一定值的气候箱内。甲醛从样品中释放出来，与箱内空气混合，定期抽取箱内空气，将抽出的空气通过盛有蒸馏水的吸收瓶，空气中的甲醛全部溶于水。然后再对溶于水的甲醛进行定量分析和测试。气候箱的设备结构见图7。

图7 气候箱的设备结构

这几种收集方法中，用于家具检测甲醛释放量的就是气候箱法和干燥器法。气候箱法既能确保家具无损，又能模拟家具在空气中甲醛释放，同时还可以准确检测出家具的甲醛释放量。但是弊端就是气候箱测试周期长，设备占地面积大，对用水、电量以及周围环境温度湿度要求高，整个设备的投入费用大。干燥器法检测精度具有局限性，在对家具进行取样时，只能锯切家具来制备样品，无法真实反映家具的甲醛释放量。此外，穿孔萃取法和气体分析法则主要是用于人造板中的甲醛检测，不适用于家具的甲醛释放量检测。

4.2 甲醛的分析方法

近年来，随着科技的不断进步，化学分析手段也是推陈出新，分析手段也是越来越丰富。目前甲醛测定的分析方法主要分为3 类：化学分析法、电化学法和色谱分析法［7]。

4.2.1 化学分析法

甲醛的化学分析定量方法主要是用紫外分光光度定量法，通过使用不同的化学试剂，在可见光波长范围内，测试样品的吸光值，然后利用标准曲线进行计算得到样品的甲醛浓度。目前，国内外标准中常用的就是乙酰丙酮法、酚试剂法和变色酸法等。

乙酰丙酮法是甲醛分别与乙酰丙酮（优级纯）和乙酸铵（优级纯）发生作用生成黄色3，5-二乙酰基-1，4-二氢二甲基吡啶。这是木制品中常用的定量分析甲醛的一种方法，该方法操作简单，性能稳定，误差度小。但是由于厨柜中使用的原材料较为复杂，对于含有醛基的其它气体，如：乙醛、异丁醇等，会对检测结果造成干扰，影响甲醛释放量的检测结果［8]。

酚试剂法是空气中的甲醛与酚试剂溶液发生反应生产嗪，嗪在酸性条件下，与高价铁离子氧化形成蓝绿色化合物。该方法不需要水浴加热，显色时间短，操作简单，精密度高，检出限低。这个方法更适用于厨柜中甲醛释放量的分析。

变色酸法是在浓硫酸溶液中与变色酸反应生成蓝紫色化合物，其呈色强度与甲醛含量呈正比。该方法显色稳定、快速、定量准确，但是该方法中由于使用浓硫酸，增加试验的风险，并且在试验过程中产生的气泡不容易消除，影响曲线的稳定性，导致检测结果重复性差，不适用于厨柜中甲醛释放量的检测。

4.2.2 电化学分析法

目前，电化学法发展迅猛，主要有2 种方法，分别是极谱法和生物传感器法。极谱法是利用甲醛在酸性条件下能被阱还原的特点，从而检测样品中的甲醛释放量。该方法所需仪器设备简单、易操作、灵敏度较高，适用于粗放型检测。生物传感器法是用生物传感器，在烟酰胺腺嘌呤二核苷（NAD）和还原性谷肤甘肤作用下，甲醛被还原型黄素二核苷酸（FADH）催化氧化生成甲酸，它会导致电晶体的震荡频率在特定电场下发生变化，从而检测出甲醛浓度。生物传感器法操作简单，分析速度快，可用于在线检测。但是该方法的仪器设备贵，检测成本高，对操作人员的能力和要求也更高［7]。

4.2.3 色谱法

气相色谱、气质（GC-MS）以及液相质谱（HPLC-MS）等色谱法用于甲醛的定量分析，目前色谱法主要是检测有机挥发物（VOC）、农残等。然而，该方法较少用于家具的甲醛释放量检测。

气相色谱FID检测器定量法，可以直接用气相色谱检测空气样品中甲醛含量，该方法适用于气体样本的检测，检测周期短、准确度高。但是该方法对采样要求高，在检测过程中需要用活性炭吸附甲醛后再用二硫化碳进行脱洗，由于活性炭差异较大，检测结果重现性差。不适用于厨柜的甲醛释放量检测。

二硝基苯阱衍生高效液相色谱定量法是利用2，4-二硝基苯肼和甲醛反应生产甲醛腙，再利用液相色谱进行定量分析。该方法使用的有机溶剂量小，具有选择性强、精度高，适用于批量样品的检测［7]。