室内甲醛污染治理技术探讨
随着室内装修的日益普及, 室内空气污染也越发严重,其中甲醛是主要污染物之一。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。世界卫生组织( WHO)为此曾专门研讨室内甲醛来源、污染状况、致癌机理及治理技术。利纯环保嘉兴除甲醛公司对国内外治理室内甲醛污染研究总结, 为室内环保同行提供技术参考。
1、室内甲醛的来源及对人体的危害
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。
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。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。
2、甲醛污染治理技术的主要方法
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。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。
臭氧氧化是最早开始研究的治理室内甲醛污染的方法。它是利用臭氧( O3) 的强氧化性将甲醛氧化为CO2 和 H2O。研究证明,O3 对室内空气中其他污染物去除效果较好, 但对甲醛的去除效果不明显, 原因可能是: 一方面 O3 与甲醛的化学反应速度很慢, 25℃时其速率常数<2.1×10- 24cm3/(mol·s), 另一方面, O3 与室内空气中其他有机物发生反应时可能重新生成甲醛。
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:
( 1) 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。
(2) 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) 65%硝( 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。
( 3) 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。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。 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。利纯甲醛甲醛治理公司也是采用此方法。
金属氧化物法
金属氧化物表面一般有表面羟基等各种吸附质。常温大气中,通常金属氧化物表面吸附有水,多数情况下最终解离生成羟基, 表面羟基作为酸或者碱在吸附和催化反应中具有重要作用, 此外还能发生各种表面反应。金属氧化物中有两种键型: 一种是 M- O- M 型,另一种是 M=O 型。二氧化锰( MnO2) 等不含 M=O 链的化合物是深度氧化的催化剂, 有资料表明 MnO2 在酸性条件下氧化性最强。
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