室內(nèi)甲醛污染去除方法的研究進(jìn)展

陳雯雯，魏茂繁，鐘衛(wèi)鴻

(浙江工業(yè)大學(xué)生物與環(huán)境工程學(xué)院，杭州310032)

甲醛作為一種原生毒素，對(duì)人體健康有很大的負(fù)面影響［1］，多種動(dòng)物試驗(yàn)顯示甲醛具有明確的致癌性，被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)［2］。但是，甲醛同時(shí)也是重要的化工原料和有機(jī)溶劑［3］，隨著新型室內(nèi)裝修材料、家具等的生產(chǎn)使用，甲醛與人類生活密切相關(guān)，也成為嚴(yán)重污染物之一［4］，甲醛處理方法的研究更是成為近年來熱門研究之一。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)于室內(nèi)空氣中甲醛的防治措施主要可分為兩大類:(1)從污染源上控制甲醛的排放，從而減少居室空氣中甲醛的含量;(2)采用物理、化學(xué)和生物等方法去除或降解空氣中已有的甲醛，降低其濃度。研究簡(jiǎn)要介紹了幾種常見的甲醛污染處理方法。

1 日常甲醛處理法

1.1 通風(fēng)換氣法

通風(fēng)換氣法利用新鮮空氣的流通去除居室內(nèi)積累的甲醛。據(jù)賈松樹［5］等人的研究表明，當(dāng)門窗關(guān)閉8h后，甲醛濃度可高達(dá)關(guān)窗前的4～7倍。由此可見，定時(shí)通風(fēng)換氣對(duì)去除剛裝修完的屋子內(nèi)的甲醛有必要作用，但是此法也只適用于甲醛污染較輕的場(chǎng)合，對(duì)于含有中高濃度甲醛的居室則無法起到真正的凈化作用。

1.2 控制溫度濕度法

日常生活中還有通過控制室內(nèi)的溫度和濕度，調(diào)控甲醛污染源的排放，避免其過度的積累。研究表明，甲醛的釋放量隨溫度的升高及濕度的增大而增加［6］。這也是夏季室內(nèi)甲醛的排放量遠(yuǎn)高于其他季節(jié)的主要原因。

1.3 盆栽植物吸收法

根據(jù)文獻(xiàn)［7］報(bào)道，一些綠色植物可以使甲醛通過自身的代謝反應(yīng)并將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸、糖和氨基酸［8］，如常春藤、萬年青、吊蘭、蘆薈及龍舌蘭［9］等均對(duì)甲醛有明顯的吸收作用。根據(jù)歐堅(jiān)泉等人［10］研究表明，當(dāng)甲醛初始濃度為15 mg/m3時(shí)，連續(xù)觀察7 d，常春藤對(duì)甲醛有較強(qiáng)吸收作用。耿孝恒等［11］通過模擬試驗(yàn)顯示，普通吊蘭對(duì)甲醛的吸收能力最高，虎尾蘭次之，蘆薈隨后，吸收率均在80%以上。此法雖然既能美化環(huán)境，又能提高空氣質(zhì)量，但也存在作用時(shí)間長(zhǎng)、凈化效率低等缺點(diǎn)，因此，采用盆栽來吸收甲醛也只能作為降解甲醛的一種輔助手段。

2 物理吸附法

物理吸附法，指利用吸附材料吸附甲醛來除去甲醛廢氣的方法。常用的吸附劑有多孔炭材料、蜂窩狀活性炭、球狀活性炭、活性炭纖維以及分子篩、沸石、多孔黏土礦石、活性氧化鋁和硅膠［12］等。此法簡(jiǎn)單易推廣，但吸附劑需定期更換，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，甲醛有可能從吸附劑上重新釋放，形成二次污染。

3 化學(xué)去除方法

3.1 化學(xué)反應(yīng)法

化學(xué)反應(yīng)方法是通過化學(xué)試劑與甲醛發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化成其他物質(zhì)(H2O、CO2等)從而使之降解的方法［13］。這類驅(qū)除甲醛污染的方法在短時(shí)間內(nèi)效果為佳，但由于其具有強(qiáng)烈的氧化性，對(duì)家具家私的表面會(huì)產(chǎn)生腐蝕損壞。因此，推廣的程度不是很大。

3.2 低濃度臭氧氧化法

低濃度臭氧氧化法是利用臭氧的極強(qiáng)氧化性使之與甲醛反應(yīng)，生成CO2和H2O，以達(dá)到去除甲醛的目的。據(jù)汪耀珠［14］等的研究，在紫外光照射下，低濃度臭氧對(duì)甲醛氣體的去除率為41.74%，其中甲醛初始濃度為3.03～8.7 mg/m3，臭 氧 濃度 為 0.05 ～ 0.075 mg/m3。而 Qi Hong［15］等研究了在連續(xù)流加模式下，通過UV/TiO2/O3工藝流程，初始濃度為1.84～24 mg/m3的甲醛的降解率在73.6%和79.4%之間。當(dāng)臭氧濃度提升至141mg/m3，濕度為50%時(shí)，甲醛的降解率可達(dá)94.1%。

3.3 光催化氧化法

光催化氧化法則是通過一定波長(zhǎng)光的照射，使半導(dǎo)體光催化材料將甲醛分解為無害無味物質(zhì)(CO2，H2O)，目前被認(rèn)為是光催化反應(yīng)的最佳催化劑是納米TiO2。甲醛在TiO2表面先被氧化成中間產(chǎn)物HCOOH，再隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，最終形成CO2。這類甲醛去除方法具有反應(yīng)條件簡(jiǎn)單、反應(yīng)過程伴隨氧負(fù)離子產(chǎn)生凈化空氣及殺菌抑菌等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)高濃度的甲醛凈化效率反而低。Liang等［16］比較了在紫外光刺激下，三種納米材料TiO2、Ag/TiO2和Ce/TiO2薄膜對(duì)甲醛的分解率。結(jié)果顯示，Ag和Ce的摻雜能增強(qiáng)TiO2對(duì)甲醛的分解，其中Ce/TiO2的光催化力明顯高于其余兩種催化劑。JoséRoberto Guimar?es［17］等通過增強(qiáng)UV照射下，H2O2與甲醛的氧化反應(yīng)，可以去除98% 的1200 ～12000 mg/L的甲醛。Somjate Photong［18］等對(duì)SiO2/TiO2薄膜進(jìn)行氨基功能化，使其甲醛降解能力提高了15 倍。Rokhsareh Akbarzadehd［19］等則是在 TiO2薄膜上摻雜V2O5(氧化釩)，在太陽光的照射下，其甲醛催化降解率提高了3～6倍。

4 生物降解法

生物降解法又稱為微生物降解法，其原理為微生物以甲醛為底物，通過代謝降解，將其轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無機(jī)物(CO2，H2O)或細(xì)胞組成物質(zhì)等。微生物降解甲醛具有成本低、效率高等特點(diǎn)，正逐步成為熱門研究之一，更是擁有良好的應(yīng)用前景。根據(jù)已有報(bào)道，甲醛降解菌株基本上為甲基桿菌和假單胞菌，也有一些真菌。

黃賽花［20］等分離得到一株真菌Aspergillus flavus H4，當(dāng)甲醛初始濃度為1.241 g/L時(shí)，該菌株的降解率為8.62 mg/(L·h)。Kondo［21］等 分 離 的 Aspergillus nomius IRI013在添加10 g/L葡萄糖和1 g/L酵母膏的條件下，可100%降解初始濃度為4.5 g/L的甲醛。對(duì)于初始濃度為1.2 g/L 的甲醛，Methylobacterium sp.MF1［22］能在 200 h 內(nèi)將其降解完全;而另一株甲基桿菌Methylobacterium sp.XJLW［2］在52 h內(nèi)只能降解31%。但當(dāng)由 CaCO3調(diào)控培養(yǎng)液pH時(shí)，其休止細(xì)胞可以耐受60 g/L的甲醛，且8 h內(nèi)降解96%的30 g/L的甲醛。Iwahara［23］等分離得到一株青霉菌屬菌株P(guān)aecilomyces sp.No.5，甲醛耐受濃度可達(dá)20 g/L，且在20 d內(nèi)將其降解完全。而Pseudomonas pseudoalcaligenes OSS［24］則可在24 h內(nèi)完全降解初始濃度為3.7 g/L的甲醛。另外，還有三株惡臭假單胞菌 P.putida A2［25］、P.putida KT2440［26］和 P.putida xyz-zjut［27］，最高甲醛耐受濃度分別為0.4g/L，0.045 g/L 和6.00 g/L。其中，P.putida xyz-zjut還能在35 h內(nèi)將4.00 g/L的甲醛降解完全。

Methylobacterium sp.XJLW 和 P.putida xyz-zjut為本試驗(yàn)分離所得，并對(duì)其甲醛代謝途徑，高耐受高活性降解甲醛機(jī)理進(jìn)行了研究，為微生物降解甲醛的應(yīng)用奠定試驗(yàn)基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

室內(nèi)甲醛污染的日益嚴(yán)重，對(duì)人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害。日常生活中，人們通常采用通風(fēng)換氣法、控制溫度濕度法及盆栽植物吸收法等措施來處理居室內(nèi)甲醛的積累。但這幾類方法都存在一定的局限性，作用時(shí)間長(zhǎng)、凈化效率低，只適用于甲醛污染較輕的場(chǎng)合。物理處理法簡(jiǎn)單易推廣，但作用時(shí)間不長(zhǎng)，還容易產(chǎn)生二次污染。化學(xué)處理的方法效果較明顯，但是成本高，不易推廣。微生物降解甲醛成本低、性能穩(wěn)定且效率高，因此擁有良好的應(yīng)用前景。研究就這幾種甲醛處理方法進(jìn)行了介紹，為甲醛生物降解反應(yīng)器的研制奠定理論基礎(chǔ)。

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