人造板工業(yè)游離甲醛污染及防治

姚麗萍

摘要：人造板工業(yè)中，大量使用脲醛、酚醛和三聚氰胺甲醛樹脂作為膠粘劑及飾面浸漬材料，其中應(yīng)用最多的是脲醛樹脂膠，它在制造和膠合使用過程中會逸出大量游離甲醛，嚴(yán)重污染環(huán)境，進(jìn)而對人體產(chǎn)生巨大的危害，因而關(guān)注人造板工業(yè)游離甲醛散發(fā)的環(huán)節(jié)，以及對它的控制，已成為一項艱巨的任務(wù)。

關(guān)鍵字： 游離甲醛；刨花板；纖維板；危害；控制

游離甲醛是指在樹脂的制備和使用過程中沒有參加反應(yīng)，呈游離狀態(tài)的甲醛。一般認(rèn)為這是樹脂在反應(yīng)不完全時或制得的樹脂結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在加熱或在酸性條件下發(fā)生水解放出甲醛所致。

人造板工業(yè)各產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用過程中，持續(xù)地散發(fā)游離甲醛是對人體的最大危害。甲醛與蛋白質(zhì)的反應(yīng)性能很高，是不可逆反應(yīng)，能生成不溶不融的產(chǎn)物，對人體產(chǎn)生危害。長期接觸甲醛可使皮膚失去彈性，大量攝入會引起視力衰退和肝臟致疾。據(jù)測定，只要空氣中含有0.1 mg/m3的甲醛便可聞到其氣味，而當(dāng)濃度達(dá)到2.4—3.6mg/m3時，眼、鼻、喉都將受到刺激，特別是對中樞神經(jīng)及視網(wǎng)膜具有強(qiáng)烈的刺激作用，且在通風(fēng)不良的狀況下，易生產(chǎn)疲勞、刺激粘膜、頭痛甚至中毒。根據(jù)Einbrodt的研究甲醛在血液和肝臟中會特別迅速地被氧化成為甲酸，當(dāng)血液中甲酸濃度過高，將使人體PH值變動過大，有可能引起某些器官的酸中毒。

游離甲醛會在空氣中擴(kuò)散，并且隨著其存在于空氣中的不同濃度，使接觸者出現(xiàn)眼睛和皮膚受刺激、呼吸困難、濕疹、頭痛、惡心乃至昏迷等癥狀并引起各種不良后果。美國科學(xué)家曾在空氣中含游離甲醛濃度為0.03—4mg/L的范圍的濃度下，也有約20%的人顯示出輕微癥狀；在約3mg/L時，在達(dá)30%的人顯示出中到重的癥狀；老人和小孩在低濃度下，也有引起重癥狀的情況。

人造板生產(chǎn)過程中游離甲醛散發(fā)的幾個環(huán)節(jié)：

一、 刨花干燥時有生成甲醛的可能性

Freudenberg等認(rèn)為，在酸的作用下，木素結(jié)構(gòu)中有能夠放出甲醛的一種單元。該單元在側(cè)鏈上除端部有伯醇基外，還有兩個羥基或者在鄰近苯環(huán)處帶有一個羥基。由于木材熱分解時生成直鍵脂及酸，如醋酸和蟻酸。這些酸對木素起水解作用，可能導(dǎo)致木素分解而生成甲醛。木材熱處理時也可以從多聚糖分解出甲醛。眾所周知，木材中的多聚糖Polyosen在酸介質(zhì)中可轉(zhuǎn)變?yōu)榱u甲基糠醛。羥甲基糠醛是個比較不穩(wěn)定的化合物，在其后續(xù)反應(yīng)過程中可進(jìn)一步分解為甲醛和糠醛。刨花干燥是在有空氣存在的條件下進(jìn)行的，所以木素或纖維素的分解產(chǎn)物甲醇有可能變?yōu)榧兹?/p>

二、 刨花板生產(chǎn)過程中甲醛的散發(fā)

刨花干燥后接著進(jìn)行施膠，拌膠后的刨花在壓機(jī)中經(jīng)壓力和溫度的作用被制成刨花板。占市場刨花板銷售總量90%的板子是以用得最多的脲醛樹脂生產(chǎn)的。這種樹脂加入酸性固化劑后，在熱的作用下發(fā)生縮聚反應(yīng)。因此，在壓機(jī)閉合與松開時，甲醛氣體散發(fā)量不同。當(dāng)松開熱壓板時，短時間內(nèi)有害氣體散發(fā)量突然上升。

三、 刨花板的甲醛延續(xù)散發(fā)

脲醛樹脂是脲素和甲醛的縮合物。樹脂中甲醛的量隨著尿素：甲醛的摩爾比而變化，通常在40%-50%。甲醛在樹脂中絕大部分已經(jīng)被縮合，但仍有極少部分是游離的。

控制游離甲醛散發(fā)的技術(shù)措施：

1.適當(dāng)提高樹脂的濃度。適當(dāng)提高脲醛樹脂的濃度，有助于降低游離甲醛量。這是由于低濃度加縮合物在加水分解時，不穩(wěn)定的羥甲基比較多，因此，低濃度樹脂的甲醛散發(fā)量較高。

2.改善固化條件 固化劑的種類和用量對于刨花板的甲醛散發(fā)量起著不同的作用，通常是使用NH4Cl與UF樹脂中游離的甲醛反應(yīng)生成HCl來起固化劑作用的，當(dāng)降低F/U，若使用的固化劑及添加劑不當(dāng)，短時間內(nèi)樹脂就難于均勻固化。

通過以下方法可以用后期處理的方法降低刨花板的甲醛散發(fā)量：

1.氨處理對于用氨基類樹脂作為膠粘劑制成的刨花板來說，用氨對其進(jìn)行后期處理可以顯著地降低板子的甲醛散發(fā)量。在處理過程中，氨可以和被處理的刨花板中的游離甲醛起化學(xué)反應(yīng)生成六次甲基四胺。該化合物系中性，性能穩(wěn)定。氨和甲醛之間的反應(yīng)是放熱反應(yīng)：

6CH2O+4NH3 ====C6H12N4+6H2O—81Kcal(339KJ)

在反應(yīng)過程中，氨還能夠同刨花板中的游離酸反應(yīng)，導(dǎo)致板的PH值發(fā)生變化，從較低值變?yōu)檩^高值。

2.噴灑尿素溶液法通過這種處理刨花板的甲醛散發(fā)量大致可以降低30%，假如對處理工藝進(jìn)行優(yōu)化選擇，甚至可降低50%以上。尿素的作用：一方面可以和甲醛起化學(xué)反應(yīng)并與之結(jié)合；另一方面是尿素在水溶液中熱分解，尤其在酸性條件下，可按下列方程式分解形成銨離子。

CO(NH2)2+H2O+2H+====2NH4++CO2

銨離子可以和甲醛起化學(xué)反應(yīng)生成六次甲醛四銨。如酸和升溫的目的是促進(jìn)尿素的熱分解。

此外，亞硫酸鈉對于降低板子甲醛散發(fā)量的效果是最好的，而且不因其降低甲醛散發(fā)量的功效而使板子的膠合強(qiáng)度變壞。

總之，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人造板工業(yè)游離甲醛的污染將會越來越小，人們將會采取更好的方法對它進(jìn)行防治。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐炎華.環(huán)境保護(hù)概論（第二版）[M].水利水電出版社，2009.

[2] 宋小平.膠粘劑制造技術(shù)（第一版）[M].科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2003.

（作者單位：江蘇省泗陽中等專業(yè)學(xué)校）