杜 漸 王今華 殷會(huì)玲 張煥煥

1 河南建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司（450002） 2 河南建院建筑材料檢測(cè)有限公司（450002）

現(xiàn)今社會(huì)，人們大多數(shù)時(shí)間都在室內(nèi)度過，所以室內(nèi)空氣質(zhì)量對(duì)人們健康的影響成為了一個(gè)至關(guān)重要的因素。室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)污染物會(huì)嚴(yán)重影響人們的身體健康，其中甲醛的危害就是至關(guān)重要的一項(xiàng)。甲醛（HCHO）是一種具有致癌性和致畸性的有毒物質(zhì)，長(zhǎng)時(shí)間停留在甲醛濃度超標(biāo)的環(huán)境里會(huì)使人頭暈頭痛、四肢乏力，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致白血病等癥狀，老人、孕婦、嬰幼兒等體質(zhì)差抵抗力弱的人群更容易受到影響。

1 室內(nèi)甲醛的處理方法

室內(nèi)空氣中甲醛的來源有室內(nèi)產(chǎn)生和室外進(jìn)入。室外進(jìn)入的甲醛主要由汽車尾氣、工廠廢氣、垃圾燃燒等組成；室內(nèi)產(chǎn)生的甲醛主要由室內(nèi)建筑裝飾裝修材料中本身含有的甲醛揮發(fā)而來。通過多年來各領(lǐng)域研究人員的研究，處理甲醛的方法可以分為機(jī)械處理法、生物處理法、物理處理法和化學(xué)處理法[1]。其中機(jī)械處理法主要為室內(nèi)通風(fēng)換氣，室內(nèi)通風(fēng)換氣是最簡(jiǎn)單有效的方法，但對(duì)于室外環(huán)境中甲醛含量高以及夏日高溫和冬日低溫的情況下，這種方法稍顯不適宜；生物處理法是通過利用綠蘿等室內(nèi)盆栽性植物吸收降解甲醛，從而減少室內(nèi)甲醛的含量，由于室內(nèi)空間較小導(dǎo)致可放置的盆栽數(shù)量有限，且植物本身對(duì)甲醛的吸收處理緩慢，少量的植物無法有效的降低室內(nèi)甲醛含量。因此，物理處理法和化學(xué)處理法就成為室內(nèi)封閉情況下處理室內(nèi)甲醛的首選。

1.1 物理處理法

物理處理法主要是吸附法，通過多孔材料對(duì)小分子物質(zhì)的吸附性，吸附吸收空氣中游離的甲醛分子，從而減少室內(nèi)空氣中甲醛的含量。例如硅膠、硅藻土、活性炭和微膠囊化技術(shù)[2]等，都能有效的吸附吸收甲醛分子。這其中活性炭吸附甲醛的方法得到廣泛應(yīng)用，活性炭對(duì)甲醛的吸附原理主要為孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)甲醛分子的吸收固定和活性炭表面官能團(tuán)對(duì)甲醛的吸附。

活性炭普遍由木材竹子制備而成，這樣的制備方式不僅成本高，還影響生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展，生物質(zhì)廢棄材料的研究應(yīng)用促進(jìn)了活性炭的廉價(jià)制備，如可以利用廢棄的稻麥秸稈、椰殼和各種堅(jiān)果果殼等生物質(zhì)原材料。活性炭孔隙可分為大孔、中孔和微孔，其中大孔和中孔作為運(yùn)輸孔，可使空氣中的小分子進(jìn)入活性炭?jī)?nèi)部，微孔則用來固定這些進(jìn)入到活性炭?jī)?nèi)部的小分子[3]。因此大孔、中孔和小孔的比例十分重要，如果大、中孔比例過大，雖然運(yùn)輸分子的效率會(huì)增大，但總的吸附量就會(huì)減少；如果大、中孔的比例過小，對(duì)于小分子的運(yùn)輸效率就會(huì)降低，從而使吸附小分子的效率降低。而微孔的大小就會(huì)影響對(duì)甲醛的吸附性，因?yàn)榭諝庵写嬖诟鞣N分子，而不同分子的大小又各不相同，只有找到相對(duì)應(yīng)的微孔大小才能更好的提高甲醛的吸附性，因此活性炭孔結(jié)構(gòu)的研究十分重要。甲醛分子中含有一個(gè)羰基（C=O），π 建的極化作用使得羰基中的O 原子上帶有負(fù)電荷，并且羰基上的O 原子含有一個(gè)孤電子對(duì)，活性炭表面官能團(tuán)對(duì)甲醛分子的吸附能力就在這兩點(diǎn)之上。通過正負(fù)電荷的吸引或者利用孤電子對(duì)形成鍵使甲醛吸附在活性炭上。

目前，很多研究者把物理處理法和化學(xué)處理法相結(jié)合，從而使甲醛的吸收效率和吸收量進(jìn)一步提升，并且盡可能的避免了物理處理法中甲醛吸附飽和后部分會(huì)再次緩慢的從吸附劑中脫離的現(xiàn)象。例如將甲醛捕捉劑進(jìn)行微膠囊化處理、硅藻土復(fù)合材料、活性炭纖維復(fù)合材料等，都能在吸收吸附甲醛的同時(shí)和甲醛進(jìn)行反應(yīng)從而消除甲醛。

1.2 化學(xué)處理法

化學(xué)處理法有光催化氧化法、催化氧化法、甲醛捕捉劑法和空氣負(fù)離子技術(shù)等。目前常用的光催化劑多為金屬氧化物，如二氧化鈦、氧化鋅、二氧化錳和三氧化二鐵等[4]，這些金屬氧化物常被負(fù)載在活性炭、硅藻土等材料上形成相應(yīng)的復(fù)合材料，利用這些復(fù)合材料進(jìn)行甲醛的降解。這些復(fù)合材料吸收處理甲醛的能力得到提高，但相對(duì)應(yīng)的制備成本也有所增加。為了降低這些復(fù)合材料的成本，部分研究人員嘗試使用生活生產(chǎn)中的金屬?gòu)U棄物來制備或替代復(fù)合材料中的光催化劑，如鋼渣等[5]。煉鋼的廢棄物鋼渣中含有各種金屬氧化物，能夠有效降低復(fù)合材料的生產(chǎn)成本。

催化氧化法中有一種微納米氣泡技術(shù)[6]，這種新型高級(jí)氧化技術(shù)在制備甲醛處理劑中有著用量少、反應(yīng)強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，這源于微納米氣泡本身較大的比表面積、較高的氣液傳質(zhì)率可以有效的增加和甲醛分子的接觸面積和吸收效率，表面帶電、生成大量羥基的特性能與甲醛分子的羰基（C=O）更好的完成吸附的步驟，其本身的氧化作用則能直接使甲醛進(jìn)行氧化。甲醛捕捉劑、空氣負(fù)離子技術(shù)等都可以通過和甲醛進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而使室內(nèi)空氣中的甲醛含量減少。

2 膨潤(rùn)土處理室內(nèi)空氣中甲醛的應(yīng)用

吸收吸附甲醛的關(guān)鍵在于材料的多孔性、大的比表面積以及材料表面的電荷和官能團(tuán)，常用的建筑、裝飾裝修材料中膨潤(rùn)土具有以上部分特性，且我國(guó)的儲(chǔ)存量較大。膨潤(rùn)土這種以蒙脫石為主要構(gòu)成成分的非金屬礦物，因蒙脫石的層狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致有較大的比表面積，其層狀結(jié)構(gòu)間能發(fā)生不等價(jià)陽(yáng)離子置換[8]產(chǎn)生電荷等性狀，從而具有良好的吸附性。

根據(jù)膨潤(rùn)土的以上特性，對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性研究，從而進(jìn)一步提升其對(duì)空氣中甲醛的吸收吸附能力。膨潤(rùn)土的改性方法多種多樣，酸活化法、焙燒活化法都能對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性處理，這樣改性出來的膨潤(rùn)土為酸化膨潤(rùn)土和焙燒膨潤(rùn)土[7]。膨潤(rùn)土還可以通過加入改性劑對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性處理，現(xiàn)有的改性劑有氯化鈉、C8 烷基多糖苷季銨鹽、三氯化鋁、十六烷基三甲基溴化銨以及芐基三甲基溴化銨等[8]。這些改性后的膨潤(rùn)土可以有效的增加對(duì)甲醛的吸附量。

對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性時(shí)，不同的改性條件最終得到的改性膨潤(rùn)土對(duì)甲醛的吸附性能也不同。在通過微波輻射對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行改性處理時(shí)，改性劑的用量、微波功率、微波加熱時(shí)間及固液比等條件都會(huì)影響到改性后的膨潤(rùn)土對(duì)甲醛的吸附性能。

處理室內(nèi)甲醛可以從源頭減少甲醛的釋放量，例如通過在人造板材的膠黏劑、膠粘劑和墻紙制造過程中加入微膠囊化的甲醛捕捉劑等方式，直接控制人造板材、膠粘劑和墻紙本身釋放的甲醛含量。另一種處理方式是處理已經(jīng)揮發(fā)釋放到室內(nèi)空氣中的甲醛，利用空氣凈化器對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行過濾[9]，在濾網(wǎng)上加載活性炭及活性炭復(fù)合材料等甲醛處理劑，從而降低室內(nèi)空氣中的甲醛含量。在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，還可以把膨潤(rùn)土加入家用涂料中，這樣既可以降低成本又可以從兩方面吸收吸附甲醛，覆蓋于物體表面的涂料既可以從源頭減少甲醛的釋放，又可以吸收吸附已經(jīng)釋放于室內(nèi)空氣中的甲醛。

3 結(jié)語

膨潤(rùn)土處理室內(nèi)空氣中甲醛的方法不僅在生產(chǎn)涂料中應(yīng)用，建筑材料和裝飾裝修材料中待發(fā)現(xiàn)和使用的多孔材料也是人們值得研究的方向，處理室內(nèi)甲醛污染已是我國(guó)亟待解決的重要課題。