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北方环境气候箱法检测人造板及其制品中甲醛释放量的探析

2020-12-21

北方建筑 2020年6期
关键词:板材甲醛试件

贾 成 娟

(延边州住建工程质量检测鉴定中心,吉林 延吉 133000)

0 引言

《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》GB 18580—2017[1]取消了对产品的分类。即所有产品(中密度纤维板、高密度纤维板、刨花板、定向刨花板等试验方法为穿孔萃取法;胶合板、装饰单板贴面胶合板、细木工板等试验方法为干燥器法;饰面人造板包括浸渍纸层压木质地板、实木复合地板、竹地板、浸渍胶膜纸饰面人造板等试验方法为气候箱法和干燥器法)均改为1 m3气候箱法为试验方法,而(9~11)L 干燥器法、穿孔萃取法仅用于生产质量控制。该标准于2018 年5 月1 日开始实施。

1 室内环境质量检测

细木工板是指在胶合板生产基础上,以木板条拼接或空心板作芯板,两面覆盖2 层或多层胶合板,经胶压制成的一种特殊胶合板。细木工板的特点主要由芯板结构决定,又名大芯板,即将小木块用含有甲醛的胶水以挤压的形式拼接在一起,然后上下贴附2 层木皮表面的人造板。细木工板不能单独使用,必须配以贴面板,里外共7 层,由于中间的6 层都涂抹了甲醛胶水,甲醛含量不言而喻。

本次试验所采用的细木工板检测方法有干燥器法和环境气候箱法,在试验时,会详细介绍每种试验方法,通过对比最终数据结果以验证环境气候箱法的弊端。

在用2 种方法检测本组板材之前,对某住户6个房间的甲醛浓度进行检测,结果均不合格,说明这组板材甲醛含量超标,为验证这2 种方法中哪一种方法具有普适性,分别用这2 种方法对本组板材进行检测。

按国家标准《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325—2010[2]的要求检测结果见表1。

结果显示,某住户6 个房间的甲醛检测均不合格。经实地了解情况:各房间使用的装修主材均为本组板材的同一批次,即衣柜、橱柜均为本板材(本住户室内地砖属于无机材料,无甲醛存在)。

表1 某小区某住户室内环境污染物浓度检测mg/m3

2 两种试验方法检测室内环境质量所用板材

现用干燥器法(密闭条件下吸收甲醛气体,可有效证明甲醛的存在)和环境气候箱法(理论上是模拟室内环境,有充分的通风)做试验比对。

先将2 种试验方法分别进行阐述,以便更好佐证试验结论,2 种方法如下。

2.1 干燥器法

2.1.1 试验过程[3]

试件长14.9 cm,宽4.6 cm,厚1.6 cm,共9 块,总表面积1 795.32 cm2。试验前,用水清洗干燥器和结晶皿并烘干。在直径240 mm 的干燥器底部放置结晶皿,在结晶皿内加入300 mL 蒸馏水,水温20℃,把结晶皿放入干燥器底部中央,金属丝支撑网放置在结晶皿上方;试件插入试样支架,见图1。试件不能有松散的碎片,然后把装有试件的支架放入干燥器内支撑网的中央,使其位于结晶皿的正上方。

干燥器放置在没有振动的平面上,在(20±0.5)℃下放置24 h±10 min,蒸馏水吸收从试件释放出的甲醛。充分混合结晶皿内的甲醛溶液,用甲醛溶液清洗1 个100 mL 的单标容量瓶,然后定容至100 mL。用玻璃塞封上容量瓶。

空白试验:在干燥器内不放试件,同上述步骤,作空白试验,空白值不得超过0.05 mg/L。

在干燥器内放置温度测量装置,连续监测干燥器内部温度,或不超过15 min 间隔测定,并记录试验期间的平均温度。

甲醛质量浓度测定:准确吸取25 mL 甲醛溶液到100 mL 带塞三角烧瓶中,并量取25 mL 乙酰丙酮-乙酸铵溶液,盖紧瓶塞,摇匀。再放到(65±2)℃的水槽中加热10 min,然后把溶液放在避光处20 ℃下存放(60±5)min。使用分光光度计,在412 nm 波长处测定溶液的吸光度。

2.1.2 标准曲线的绘制

标准溶液的信息见表2。

把0 mL,0.015 mL,0.03 mL,0.06 mL,0.15 mL,0.3 mL 的甲醛标准溶液分别加入到100 mL 的容量瓶中,并用蒸馏水稀释到刻度,然后分别取出25 mL溶液到100 mL 的带塞三角烧瓶中,并量取25 mL乙酰丙酮-乙酸铵溶液,盖紧瓶塞,摇匀。再放到(65±2)℃的水槽中加热10 min,然后把溶液放在避光处20 ℃下存放(60±5)min。使用分光光度计,在412 nm 波长处测定溶液的吸光度。

当甲醛质量浓度分别为0 mL,0.015 mL,0.03 mL,0.06 mL,0.15 mL,3 mg/L,其对应的吸光度为0,0.026,0.050,0.093,0.226,0.444,据此以吸光度为横坐标,甲醛标准溶液质量浓度为纵坐标绘制图2,即为干燥器法标准曲线,得斜率f 为6.794 mg/L。

表2 标准溶液

2.1.3 试验数据

测得吸光度值(As-Ab)为0.827,通过公式:G=f×(As-Ab)×1 800/A,计算得甲醛释放量为5.63 mg/L。

2.1.4 试验结果

GB 18584—2001《室内装饰装修材料 木家具中有害物质限量》[4]标准规定的甲醛质量浓度限量值≤1.5 mg/L,所以可以判定本试件不合格,即甲醛含量超标,不可直接用于室内装饰装修。

2.2 环境气候箱法

2.2.1 试验过程[3]

2 个试件尺寸均为长500 mm、宽500 mm。

1)试件平衡处理:试件在23 ℃、相对湿度50%条件放置15 d,试件之间距离≥25 mm,使空气在所有试件表面上自由循环。因实验室内很难达到恒定的温湿度,所以试件的平衡在环境气候箱内进行,环境气候箱内空气置换率至少1 次/h,箱内甲醛质量浓度不能超过0.10 mg/m3(该项指标只能由厂家控制)。

2)试件封边:试件平衡处理后,采用不含甲醛的铝胶带封边,未封边的长度l 与试件表面积比例为:l/A=1.5 m/m2。

3)试验条件:在试验过程中,气候箱内保持如图3 所示条件。

温度:(23±0.5)℃;相对湿度:(50±3)%;承载率:(1.0±0.02)m2/m3;空气置换率:(1.0±0.05)次/h;试件表面空气流速:0.1 m/s~0.3 m/s。

4)试件放置:试件完成平衡处理后,在1 h 内放入气候箱。试件应垂直放置于气候箱的中心位置,其表面与空气流动的方向平行,试件之间距离≥200 mm。

5)取样:在2 个100 mL 的吸收瓶中各加25 mL 蒸馏水,串联一起。管路连接详见图4,开动抽气泵,抽气速度控制在2 L/min,每次至少抽取120 L气体,取样时记录检测室温度。

6) 样品分析:将2 个吸收瓶的溶液充分混合,用移液管取10 mL 吸收液至50 mL 容量瓶中,再加入10 mL 乙酰丙酮溶液和10 mL 乙酸铵溶液,塞上瓶塞,摇匀,再放到(60±1)℃的水槽中加热10 min,然后把这种黄绿色的溶液放在避光处室温下存放约1 h。使用分光光度计,在412 nm 波长处,以水做参比测定溶液的吸光度。

2.2.2 标准曲线的绘制

当甲醛质量浓度分别为0 mg/L,0.15 mg/L,0.3 mg/L,0.6 mg/L,1.5 mg/L,3 mg/L,其对应的吸光度为0,0.026,0.032,0.069,0.130,0.255,据此以吸光度为横坐标,甲醛标准溶液质量浓度为纵坐标绘制图5,即为环境气候箱法标准曲线,得斜率f 为0.012 1 mg/mL。

2.2.3 试验数据

每次采样体积均为120 L,测得吸光度值(As-Ab)值分别为0.045,0.043,0.044,0.041,0.044,0.042,通过公式1:G=f×(As-Ab)×Vsol,公式2:C=G/Vair,计算得甲醛释放量分别为0.027 mg/m3,0.026 mg/m3,0.027 mg/m3,0.025 mg/m3,0.027 mg/m3,0.025 mg/m3,最终求得平均值为0.026 mg/m3。

2.2.4 试验结果

通过环境气候箱法得到本组板材的甲醛释放量最终结果为0.026 mg/m3,远小于《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》GB 18580—2017[1]和《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325—2010[2]规定的限量值0.124 mg/m3。即用干燥器法检验不合格的板材,用环境气候箱法检测合格。

3 环境气候箱法的试验弊端

1)试件封边:1 cm 厚的板材,要求未封边长度为0.75 m,而试件总边长为4 m,即3.25 m 要求封边,封边比例达81.25%,如此之高,也就是说即使板材甲醛释放量很高,但由于封边比例较高,最终的检测结果就会很低。本试验因试件少,试验人员封边较为仔细,操作完全符合规范,而工厂属于大规模生产,如用不合格的胶粘剂,在不封边的情况下用干燥器法和穿孔萃取法可测出较高含量,如果封边不完全,则板材含有的有害物质就会散发出来,威胁人体健康。

2)空气置换率。试件表面空气流速为0.1 m/s~0.3 m/s:环境气候箱要求空气置换率为(1.0±0.05)/h,即箱内空气能够很好的进行更新,即使板材释放出甲醛等有害物质,也会通过空气置换到箱外,所以在抽气检测时结果合格。

3)试件表面空气流速为0.1m/s~0.3 m/s,而居民家无法保证全天24 h 保持门窗打开状态,尤其是北方地区,在寒冷的冬季很少开窗。

4)温度。以北方地区为例,夏季和冬季室内温度远不止23 ℃,夏季高温天气室内温度可达30 ℃,高温可导致板材更多的甲醛释放。

5)相对湿度。以北方地区为例,夏季湿度在70%左右,冬季湿度则在30%左右,很难达到试验50%左右的要求。

6)承载率。以小户型为例,如果柜体较多,则承载率一定是>1.0 m2/m3的。

4 结论

本文利用干燥器法和环境气候箱法分别对1组细木工板的甲醛质量浓度(和释放量)进行检测,然而两者检测结果并不一致,干燥器法检测板材甲醛质量浓度超标,其结果与采用本组板材的室内污染物浓度检测结果一致,都为不合格,说明室内所采用的板材(即试验细木工板)甲醛释放量超标;然而环境气候箱法检测的甲醛释法量为合格,因此环境气候箱法虽是模拟室内环境,但其检测过程及最后结果并不适用于我国北方地区。

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