室內(nèi)甲醛污染及治理研究

王麗曉 王 松 李 昆

（鄭州大學 化工與能源學院，河南 鄭州 450001）

1 室內(nèi)甲醛的來源和危害

1.1 來源

室內(nèi)甲醛來源廣泛，可以分為以下幾個方面。

（1）人造板類。目前市場上的各種刨花板、中密度纖維板、膠合板中均使用以甲醛為主要成分的脲醛樹脂作為膠黏劑，因而不可避免地會釋放出甲醛。

（2）裝飾材料類。墻面、地面的裝修輔助材料都會使用膠黏劑，因此也會有甲醛釋放出來。

（3）燃料、圖書類。燃燒燃料可以產(chǎn)生大量的甲醛，廚房內(nèi)如果同時使用煤氣和液化石油氣時，就會釋放出甲醛。

（4）日常生活化學用品類。人們在日常生活中所用的化學產(chǎn)品，如化妝品、清潔劑、殺蟲劑、消毒劑、防腐劑、印刷油墨、紙張等均含有甲醛。

1.2 危害

據(jù)統(tǒng)計，室內(nèi)甲醛的含量基本上是標準的幾倍到幾十倍，對人類的健康造成嚴重的威脅。甲醛對健康危害主要有以下幾個方面。

（1）刺激作用。甲醛的主要危害表現(xiàn)為對皮膚黏膜的刺激作用，甲醛是原漿毒物質(zhì)，能與蛋白質(zhì)結(jié)合、高濃度吸入時出現(xiàn)呼吸道嚴重的刺激和水腫、眼刺激、頭痛。

（2）致敏作用。皮膚直接接觸甲醛可引起過敏性皮炎、色斑、壞死，吸入高濃度甲醛時可誘發(fā)支氣管哮喘。

（3）致突變作用。高濃度甲醛還是一種基因毒性物質(zhì)。實驗動物在實驗室高濃度吸入的情況下，可引起鼻咽腫瘤。

（4）突出表現(xiàn)。頭痛、頭暈、乏力、惡心、嘔吐、胸悶、眼痛、嗓子痛、胃納差、心悸、失眠、體重減輕、記憶力減退以及植物神經(jīng)紊亂等；孕婦長期吸入可能導致胎兒畸形，甚至死亡，男子長期吸入可導致男子精子畸形、死亡等。

由此可見，甲醛對人們的身體健康危害甚大。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在大部分家庭室內(nèi)空氣中甲醛含量超標，尤其是剛裝修過的房間甲醛含量嚴重超標。人們生活在這樣的環(huán)境中，甲醛會在人體中日積月累，最后顯現(xiàn)出各種病狀，特別是對于孕婦，會導致嬰兒停止生長發(fā)育，心腦發(fā)育不全，嚴重時導致嬰兒畸形或流產(chǎn)。由此可知，對室內(nèi)甲醛的治理就顯得尤為重要。

2 室內(nèi)甲醛污染治理技術(shù)

目前室內(nèi)甲醛污染治理技術(shù)主要有：物理吸附法、化學吸收法、植物吸收凈化法、臭氧凈化法、空氣負離子技術(shù)、光催化技術(shù)。下面詳細介紹一下。

2.1 物理吸附法

物理吸附法是去除空氣中有害氣體的常用方法之一，主要原理是吸附劑表面的分子由于作用力沒有平衡而保留有剩余表面能，能夠吸引空氣中的污染物質(zhì)，達到凈化氣體的目的。顆?；钚蕴?、沸石、分子篩、硅膠等都是一些常用的吸附劑。物理吸附方法雖簡便易行，但是吸附性能易受到外界環(huán)境的影響，并且存在吸附飽和問題。

為了解決吸附劑易飽和的問題，改良吸附劑的性能成為研究的重點。其中，姜良艷、周學仕、王文超等人將杏殼活性炭浸泡在溶液中，使杏殼活性炭負載上MnOx，然后再進行活性炭吸收甲醛的實驗[1]，結(jié)果證明負載有MnOx的活性炭對甲醛的吸附量有所提高，可達到5.51mg/g，高于活性炭原樣。蔡建、胡建軍、張雁等[2]將活性炭纖維浸泡于分不同濃度的HNO3、NH3、H2O2、NH4Cl溶液后再進行甲醛的吸收實驗，實驗表明，用H2O2浸泡過的活性碳纖纖維吸附甲醛效果最好。

改良后的吸附劑對甲醛的吸收效果雖然有所提高，但是遠遠不能滿足室內(nèi)甲醛氣體的去除，并且不能從根本上消除甲醛氣體，吸附劑的后續(xù)處理問題仍待解決。

2.2 化學吸收法

甲醛是一種化學性質(zhì)活潑的有機物，能與其它化學物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)、加成反應(yīng)、絡(luò)合反應(yīng)等，從而使其轉(zhuǎn)化成H2O、CO2等無毒無害的反應(yīng)產(chǎn)物，最終使室內(nèi)的甲醛得以清除。常用的化學試劑有以下兩類。

2.2.1 無機銨鹽和亞硫酸（氫）鹽

但是這種方法也有不足之處，例如甲醛與銨鹽溶液的反應(yīng)是可逆的，容易受到pH和環(huán)境溫度的影響。所以當外界條件變化時，生成絡(luò)合物的甲醛能被重新釋放出來，室內(nèi)甲醛就得不到去除。

2.2.2 氨的衍生物

氨及其氨的某些衍生物,由于它們分子中的氮原子上都帶有未共用電子對,因此都是含氮的親核試劑,可以與醛、酮發(fā)生親核加成。氨的衍生物去除甲醛就是利用氨基可與甲醛發(fā)生親核加成反應(yīng)[4]，最終生成無毒無害性能穩(wěn)定的化合物?；瘜W反應(yīng)方程式如下所示：

反應(yīng)一般要在酸性條件下進行,氨的衍生物具有消除甲醛效果好、用量少、安全無害等優(yōu)點，是目前應(yīng)用最廣泛的一種消醛劑。

雖然化學吸收法具有快速、有效、簡便易行等優(yōu)點，但是消醛劑不能在油漆表面使用，并且一旦人入住之后就不能再使用。

2.3 植物吸收凈化法

綠色植物具有殺菌吸塵、除去空氣污染物、美化環(huán)境的功效,用植物治理室內(nèi)空氣污染已經(jīng)引起各國科學家的高度重視。某些植物對甲醛有吸收—代謝的作用，利用這種方式可以除去甲醛。經(jīng)過大量的實驗研究表明，一些室內(nèi)觀賞植物如吊蘭、銀苞芋、大葉喜林芋等能夠較好的吸收室內(nèi)空氣中的甲醛[5]。但是，植物對污染物的降解效率易隨著外界的環(huán)境條件而發(fā)生變化。同時，植物吸收凈化法適合于室內(nèi)污染物溶度低下，并且作用時間較慢，其作用的時效和穩(wěn)定性有待進一步觀察和研究。

2.4 臭氧凈化法

甲醛結(jié)構(gòu)式中碳（C）與氧（O）的共價雙鍵的存在，就是甲醛具有毒性的關(guān)鍵所在。高濃度臭氧與甲醛發(fā)生化學反應(yīng)時，臭氧的強氧化性能（臭氧原子核，強奪電子的能力）強制性奪取共價鍵中的電子，使其結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性變化，轉(zhuǎn)化成對人體無害的水和二氧化碳，從而達到去除甲醛的目的。

但是利用臭氧去除甲醛存在許多問題，其一，臭氧對甲醛的氧化效率并不高；其二，室內(nèi)空氣中有多種污染物質(zhì)能與甲醛反應(yīng)生成對人體有巨大危害的二次污染物。因此，臭氧氧化法作為一種凈化甲醛的方法并不為大家所接受。

2.5 光催化技術(shù)

光催化氧化法主要是利用半導體光催化劑達到去除污染物的目的。首先，半導體光催化劑可以把空氣中的污染物吸附到催化劑表面，然后，在光的照射下，半導體催化劑可以產(chǎn)生光生載流子，最終，產(chǎn)生的光生載流子能與有機污染物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成無毒無害的產(chǎn)物。常用的光催化劑有：金屬氧化物（如 TiO2、ZnO、WO3等）、金屬硫化物（如 CdS、ZnS)等，其中以TiO2的研究最為廣泛。但是常規(guī)的納米TiO2光催化劑對光波長的要求高，因而其作為室內(nèi)空氣凈化的光催化劑在實際應(yīng)用中會受到一些限制，通過在催化劑中添加金屬離子、非金屬離子等使催化劑所需的光波長發(fā)生紅移是現(xiàn)在研究的熱點。在金屬元素摻雜方面，經(jīng)過大量的探究發(fā)現(xiàn)，摻雜適量的Fe能夠促進二氧化鈦紅移至可見光區(qū)，摻雜適量的Co可以使TiO2產(chǎn)生微小紅移但是能夠增強其在可見光區(qū)的吸收強度，摻雜一定量的N元素能夠替代晶胞中的氧元素，進而改變電子結(jié)構(gòu)，最終實現(xiàn)TiO2在可見光下對甲醛高效率的吸收。

3 結(jié)語

隨著科技的進步和社會的發(fā)展, 人們生活水平逐漸提高,各種各樣的裝飾品、家具等被引入室內(nèi)，與此同時，室內(nèi)空氣污染尤其是高溶度的甲醛 已經(jīng)成為人們亟需解決的問題。國內(nèi)外對甲醛污染的空氣凈化技術(shù)多種多樣，并且各有各的優(yōu)缺點 。其中納米光催化技術(shù)具有成本低、效率高、無二次污染、反應(yīng)快等優(yōu)點，成為未來室內(nèi)空氣凈化的重要技術(shù)。

[1]姜良艷,周仕學,王文超,等.活性碳負載錳氧化物用于吸附甲醛[J].環(huán)境科學學報,2008,28（2）：337-341

[2]蔡建，胡建軍，張雁.改性活性炭纖維對甲醛吸附性能的研究.環(huán)境科學與技術(shù)，2004,27（3）：16

[3]胡宏紋.有機化學.第2版.北京：高等教育出版社，1990.1

[4]Pai,Panemangalove S,Peterson,et al.US Pat,3957431.1976-05-18

[5]胡海紅，戴修道，室內(nèi)綠化凈化功能的研究[J]。上海建設(shè)技術(shù)，1996,5（6）：37-38

[6]蔣耀庭,潘麗娜,金德林等.人工負離子凈化艦艇艙內(nèi)空氣的效果研究[J].環(huán)境與健康雜志,1999,16(5)：277一279

[7]Liu Junzhe,Li Yushun,Lv Lihua.Effect of anti-freezing admixtures on alkali-silica reaction in mortars[J].Wuhan university of Technology-Mater Sci Ed,2005,2：2