装修板材甲醛释放特征及净化剂性能评价

王璐璐，默路祥，朱仁成，梅慧，王梦雷，陈新，李顺义

(郑州大学 生态与环境学院，河南 郑州 450001)

随着人们对室内装饰需求提高，各种装修板材不断升级，以“室内空气污染”为标志的第三污染时期已经到来[1-3]。长期处于空气污染超标的环境中，会引起“病态建筑综合症”[4]，我国68%的城镇居民患病是由空气污染造成的[5]。Zhang等[6]研究表明甲醛是室内浓度最高的污染物。目前，室内甲醛污染净化方法主要有通风换气法、植物吸收法、吸附净化法和光触媒法，但均存在一定局限性和不彻底性[7-9]。

为评价市售甲醛净化剂效果，本研究首先采用单一变量法对典型装修板材甲醛释放特征进行研究，然后以从市场上选取的常见甲醛净化剂为受试对象，对其甲醛去除效果进行评价。

1 实验部分

1.1 试验板材及净化剂

本试验选择密度板[10]、胶合板[11]、细木工板[12]、竹模板、奥松板和刨花板[13]6种常见室内装修板材作为试验对象，所有板材均取自于市场。为便于检测，所有板材均截成25 cm×25 cm的正方形。

选择产自于上海、山东、浙江、日本等地的6种市场销量较好的室内甲醛净化剂作为评价对象，其中5种是采用光触媒原理，另外一种成分及原理未知。

1.2 实验及分析方法

本课题主要采用单一变量法研究板材材质、环境温度和释放时间等因素对板材甲醛释放量的影响。首先，将受试板材置于一个 30 cm×30 cm×30 cm 的自制透明玻璃箱内；然后，将该玻璃箱整体置于一个温度、湿度可控的SHP型生化培养箱内，试验过程中并未对光照进行严格限制。试验结束后参照国家标准《空气质量甲醛的测定乙酰丙酮分光光度法GB/T 15516—1995》对试验箱内空气进行采样和甲醛浓度分析。

2 结果与讨论

2.1 典型板材甲醛释放特性研究

图1为密度板、胶合板、细木工板、竹模板、奥松板和刨花板等6种典型板材在24 ℃温度下，经过12 h后的甲醛释放对比情况。

图1 板材材质对甲醛释放影响

由图1可知，甲醛释放量由高到低依次是奥松板、密度板、胶合板、细木工板、竹模板和刨花板。造成这种结果的主要原因是不同板材胶合剂的使用量不同。胶合剂使用的越多，甲醛释放量也越多。同时，胶合剂种类的不同、甲醛的键和类型及板材制作工艺的不同也对会甲醛释放量产生一定的影响[14]。另外，刨花板材料甲醛释放量较低，也可能是因为放置时间过长，导致甲醛释放量较少。

图2是不同温度下奥松板2 h甲醛释放变化情况。根据室内温度实际情况，研究温度最高设置为30 ℃。

由图2可知，随着环境温度的逐渐升高甲醛释放呈逐渐增加趋势。当环境温度为 5 ℃ 时，甲醛浓度仅为 0.01 mg/m3，当温度升高到 30 ℃ 时，甲醛浓度高达为 0.52 mg/m3。由此可见，温度对板材甲醛释放有促进作用，这主要是因为脲醛树脂分解甲醛的速度随温度升高会有所提高，且随着温度升高，板材内甲醛分子热运动加强，使得动能增加，甲醛分子加速向表面散发；另外，高温下板材架构会发生改变，使得甲醛散发过程更加顺利，造成甲醛浓度升高。

图2 温度对板材甲醛释放影响

图3是在环境温度为15 ℃时试验箱内典型板材甲醛释放浓度随时间变化情况。

图3 甲醛释放随时间的变化

由图3可知，在相同条件下，随着时间的增加，玻璃箱内甲醛浓度逐渐增加，并在 10 h后稳定在 0.36 mg/m3。这主要是因为随着时间的推移板材表面的胶合剂含量降低，而板材内部的胶合剂由于板材结构及胶合剂分解条件的限制分解较慢，使得甲醛释放速率逐渐降低，甚至趋于0。

2.2 不同净化剂对胶合板除醛效果评价

图4是胶合板分别使用 6 种不同市售甲醛清净剂(编号分别为1号，2号，3号，4号，5号，6号)对板材处理2 d后，12 h甲醛释放对比情况。

图4 不同净化剂对胶合板甲醛释放影响

由图4可知，所测试的 6 种甲醛净化剂对所考察板材均有一定的除醛效果。其中，5 号和 6 号处理效果最好，甲醛释放量分别降低了93.3%和95.5%；其次是1号，4号，3号，除醛效率为 75.5%～88.9%；效果最不明显的是2号，除醛效率仅为 15.56%。6种清净剂的平均除醛效率仅为75.18%。不同净化剂处理效果不同的原因可能是净化机理或净化剂内有效物质的含量不同[15]。由于试验是在理想条件下进行的，在实际应用过程中由于环境条件的多变可能会使得净化效果有一定程度的降低。

2.3 某甲醛净化剂对不同板材净化对比分析

图5是密度板、胶合板、细木工板和竹模板等板材分别使用4号产品前后甲醛释放对比情况。

图5 4号产品对不同板材的净化效果

由图5可知，4号产品对于各种板材的甲醛处理效果是十分显著的。具体来说，对于密度板、胶合板和细木工板的甲醛去除率分别为57.7%，82.2%和94.1%。分析原因可能是板材结构和板材使用的胶合剂不同，使得板材释放机制及板材内甲醛的形态有所差异，造成处理效果有一定程度的差异。总体来说，性能较好的产品对不同板材均有良好的净化效果。

2.4 产品净化效果时效性研究

图6是胶合板分别使用4号和5号净化剂处理后，不同时间段甲醛释放量对比情况。

图6 板材产品处理时效性

由图6可知，使用4号和5号净化剂处理后，处理时间为2 d时，甲醛释放量由原来的 0.45 mg/m3分别降低至0.08，0.03 mg/m3，降幅分别为82.2%和93.3%；处理时间为7 d时，使用4号和5号净化剂的胶合板甲醛释放量均有明显增加，达到0.25，0.15 mg/m3。说明所测试的两种产品对于板材的处理有一定的时效性。这可能是因为多数产品不能深入到板材内部去除板材的甲醛。在处理时间为 2 d 时，产品大量附着在板材表面，可以处理板材挥发到环境中的甲醛，所以甲醛去除率高。而因为保存方式的影响或其他原因，随后板材表层的产品减少或性能降低，对甲醛去除能力减弱，所以板材甲醛释放浓度会不同程度地上升。

3 结论

(1)不同板材的甲醛释放量差异较大，其中奥松板和胶合板甲醛释放量较大，而竹模板和刨花板相对较低。一定范围内，随着温度升高，板材甲醛释放量呈增加趋势；随着时间增加，板材甲醛释放量逐渐增加，且在10 h后趋于稳定。

(2)所测试的大多数市售甲醛净化剂产品质量参差不齐，但对于板材均有一定处理效果。大部分产品对于胶合板的甲醛去除率能达到85%以上。

(3)基于本实验研究，甲醛净化剂对于板材的甲醛去除不彻底，处理后的板材在放置一段时间后甲醛释放量仍会有所增加。

本次实验研究理想条件下板材甲醛释放的影响规律，且实验时间、实验条件和板材种类都有限，然而在日常生活中，板材所处的环境不断被变化，甲醛的释放必然更加复杂。本次实验仅对研究市场上部分产品的甲醛处理效果进行了研究，后续还需加大样本量进一步测试。