家庭装修要注意哪些装修污染？
室内甲醛污染的控制与治理
简介:综述了室内甲醛污染的控制措施和治理技术。详细介绍了室内甲醛污染的主要净化技术，包括物理吸附技术、催化技术、化学中和技术、空气负离子技术、臭氧氧化技术、室温催化氧化技术、生物技术、材料密封技术及其研究进展，并分析了各种技术的优缺点。
关键词:甲醛污染室内空气空气净化技术
甲醛是室内空气的主要污染物之一。为无色刺激性气体，沸点为19.5℃，常温下易挥发，易溶于水。主要来源于各种人造板材和家具、胶粘剂、墙布、油漆、窗帘、沙发、席梦思床垫等装饰材料，以及吸烟产生的烟雾。甲醛对人体健康危害很大。室内空气甲醛含量大于0.1 mg/m3会对呼吸系统造成危害。高浓度的甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏都有危害，尤其对儿童、孕妇、老人危害更大。还有研究发现，甲醛等空气污染也是一般“办公室综合症”的罪魁祸首。甲醛在我国有毒化学品名录中排名第二，已被世界卫生组织(世卫组织)[1]确定为疑似致畸致癌物质。《室内空气中甲醛的卫生标准》(GB/T 16127—1995)规定室内甲醛含量应小于0.08 mg/m3，但我国一般房屋装修后甲醛浓度平均为0.2 mg/m3，最高可达0.81 mg/m3甚至更高，严重超标。目前，已经采用了许多技术方法来降低建筑材料中的游离甲醛，虽然取得了一些成果，但是由于技术壁垒和经济条件的限制，室内空气甲醛污染仍然十分严重。因此，控制和治理室内甲醛污染非常重要。
1控制室内部环境
因为甲醛的释放是一个长期的过程，日本横滨国立大学的研究表明，室内甲醛的释放周期一般为3 ~ 15年，并且与室内温度、相对湿度、室内换气次数、室内建筑材料等有关。合理的控制室内环境可以降低甲醛的浓度。
1.1通风
通风是去除甲醛的有效方法，引入新鲜空气可以有效稀释污染的空气。选择空气通风装置或自然通风，有利于室内材料中甲醛的排放。张等[3]发现混合通风比置换通风能更好地保持室内空气品质。室内通风应根据季节、天气、室内人数的不同而定。通常春夏秋三季要留有适当的通风口，冬季每天至少开窗通风30 min。
缺点:一般甲醛污染严重的地方通风不好，污染源问题没有解决，治标不治本。
1.2控制室内温度和湿度
发现甲醛的释放量随着湿度和温度的升高而增加[4]。当温度从30℃降至25℃时，甲醛含量可降低50%，当相对湿度从70%降至30%时，室内甲醛含量可降低40%。温度和湿度的影响主要取决于减少污染源的扩散[5]。为了尽快释放室内材料中的甲醛，应提高温度和湿度。所以一般在新装修的房间里烘烤，或者在室内放一盆清水，都可以加速甲醛的释放。要降低室内甲醛浓度，就要降低其温度和湿度。这也是冬季室内污染源甲醛释放量减少的主要原因。
缺点:只是解决了污染源甲醛释放时间的问题，实际应用效果并不理想。
1.3植物净化
美国国家空间技术实验室的相关实验[6]证明室内观叶植物如吊兰、芦荟、仙人掌、虎尾花、芙蓉花等对甲醛有很好的吸收效果。所以在室内摆放以上植物，既美化了环境又净化了空气。然而，中国的测试基础并不充分。初步试验表明，它是有效的，但效果相当有限，远不如通风获得的效果明显。
缺点:植物对甲醛的吸附能力相当有限，空气轻度污染时效果更好。在污染严重的地方，也有植物因吸入污染过多而死亡的报道。
总之，仅仅通过调节室内环境来降低室内甲醛浓度，并不能达到理想的效果，尤其是在甲醛释放初期或者空气甲醛污染严重的场所。这些充其量只是净化空气的辅助手段。要真正解决空气污染问题，还需要采用空气净化技术。同时，调节室内环境治标不治本，并没有从根本上解决污染源问题。
2室内甲醛污染控制技术
目前，国内外已经采用了很多方法来控制室内甲醛污染，现在已经有一些产品问世。室内甲醛污染的空气净化技术可归纳为:物理吸附技术、催化技术、化学中和技术、空气负离子技术、臭氧氧化技术、室温催化氧化技术、生物技术、材料密封技术等。
2.1物理吸附技术
物理吸附主要是利用一些具有吸附能力的物质来吸附有害物质，以达到去除有害污染的目的，包括各种空气净化器。常用的吸附剂有颗粒活性炭、活性炭纤维、沸石、分子筛、多孔粘土矿、硅胶和近年流行的竹炭。索尼娅·阿瓜多等[7]发现沸石膜对室内污染物甲醛、苯等有很好的去除效果。活性炭纤维是吸附剂中最引人注目的碳质吸附剂。蔡健等人[8]发现，在适当的条件下，用H2O2改性ACF可以提高甲醛的吸附性能。荣等[9]对改性聚丙烯腈(PAN)基活性炭纤维(ACF)的甲醛吸附性能进行了初步研究，发现经过PAN-ACF浸渍和后续热处理后的样品的甲醛吸附量明显高于未处理的样品。物理吸附技术的改进主要是寻找比表面积大、吸附和解吸速率更快的吸附剂，并与其他技术相结合。Sawada等人[10]在装有活性炭的花盆中培育具有甲醛净化性能的植物，其除甲醛效果优于纯活性炭吸附。物理吸附也可以用在建筑材料上。Kazunori等人[11]开发了一种可生物降解的炭板，可在2小时内完全吸收20× 10-6甲醛，废弃的炭板可生物降解。物理吸附富集能力强，无二次污染物，简单易推广，对低浓度有害气体有效。
缺点:物理吸附的吸附速度较慢，对新装修数月的重污染房间甲醛去除不明显。吸附剂一旦饱和，可能会随着环境条件的变化重新释放出吸附的异味物质，因此需要定期更换吸附剂。至于暴晒后可以脱附的说法，缺乏可信的科学数据。解吸需要特殊的设备。特别是当消费者使用活性炭或竹炭产品时，无法知道这类产品何时饱和，给消费者的健康消费留下了极大的安全隐患。说得好听点，目前市面上的活性炭或竹炭产品有点像隐藏在你身边的“定时炸弹”，这也是很多这类产品在装修后对房间除臭效果不佳的原因之一。
2.2催化技术
催化技术以催化为主，结合超微过滤，保证多种有害恶臭气体在常温常压下分解成无害无味的物质，变单纯的物理吸附为物理化学吸附，无二次污染。目前，这些产品中的一些在市场上销售。
缺点:静电吸附在小空间内有效。如果用在空气净化器上，应该是未来产品发展的方向。
纳米光催化技术是近年来发展起来的一种空气净化技术。它主要是利用二氧化钛的光催化性能氧化甲醛，生成二氧化碳和水。该技术在紫外辐照下大气污染控制中的应用越来越受到重视，已成为大气污染控制技术的研究热点。为了提高甲醛的降解率，对其反应的影响因素进行了一系列的研究。二氧化钛光催化降解甲醛的动力学研究表明，甲醛的光催化降解遵循一级反应动力学规律，反应速率受反应物浓度控制，光催化反应受表面化学反应控制[12]。当甲醛浓度低于10 mg/m3时，在紫外光照射下可被TiO2 _ 2完全降解，在较高浓度下可被氧化成甲酸[13]。Stevens等人[4]的实验表明，在紫外光照射下，纳米TiO2光催化反应器对低浓度甲醛的去除率为100%，而在太阳光照射下，净化效率仅为35%。钱瑜等[14]研究了纳米TiO _ 2光催化降解空气中甲醛的效果，发现TiO _ 2负载在无纺布和镍网上的效果优于负载在玻璃纤维布上的效果；添加适量的活性炭可以明显提高甲醛的光催化降解率；当硅酸钠作为粘结剂时，可以有效提高甲醛的光催化降解率。此外，许多学者不断开发新的方法，在硼硅酸盐玻璃表面涂覆一层溶胶-凝胶TiO2薄膜对室内甲醛的去除有很好的效果。在1.56 mW/cm2的UVA照射下，最大反射率常数为0.148min-1[15]。刘等[16]采用溶胶-凝胶法在玻璃和多孔陶瓷表面制备了均匀透明的掺铈纳米TiO2薄膜，发现其在近紫外光下的吸光度明显提高，对甲醛有很高的光催化降解率。杨洋等人【17】用纳米TiO2 _ 2制备了一种完全不含有机物的水性涂料，涂在内壁上能长时间有效分解有害气体。在实际应用中，可见光比紫外光更容易获得。通过将Fe-TiO2光催化剂与光催化抗氧化硅酸钾粘结剂复合，可得到一种在普通荧光灯环境下能有效永久降解甲醛的复合建筑涂料[18]。
催化技术可与物理吸附技术或其他技术相结合，效果更佳。催化技术与物理吸附技术相结合，可以为催化技术提供高浓度的反应环境，催化技术可以降解甲醛和再生吸附剂。纳米二氧化钛光催化剂与一些气体吸附剂(沸石、活性炭、二氧化硅等)结合。)能在弱紫外光的激发下有效降解低浓度有害气体。侯以宁等[19]研究了TiO _ 2-活性炭纤维混合物净化室内甲醛污染，发现TiO _ 2-ACF混合物的效果优于单独使用TiO _ 2或ACF，当TiO _ 2 TiO _ 2-ACF的质量比为1:0.5时，甲醛的去除效果最好。Fumihide等人[20]将光催化技术与使用活性炭的连续吸附和解吸技术相结合，发明了一种改进的光催化反应器，该反应器可以在90 min内将10 m3的密闭室内低于1 mg/m3的低浓度甲醛降解至世卫组织标准(0.1 mg/m3)以下。稀土活化空气净化材料结合化学吸附、物理吸附、光催化等多重催化技术，实现对甲醛的持久净化[21]。张增峰等[22]对低温等离子体-催化去除室内甲醛进行了研究，发现在室温、常压和介质阻挡放电条件下，等离子体技术的甲醛去除率随电压的增加而增加，填充比表面积大的介质球有利于甲醛的去除，二氧化钛在等离子体气氛中可以产生催化活性。催化技术与其他技术相结合，可以优势互补，达到更好的净化效果。
催化技术具有反应条件温和、能耗低、二次污染少等优点，可以在常温常压下氧化分解结构稳定的有机物。一般室内甲醛浓度较低，在房间、玻璃、陶瓷等建筑材料表面涂覆TiO2薄膜或放置TiO2空气净化设备可以有效降解甲醛。但需要纳米TiO2 _ 2和紫外线照射，有经济和技术上的局限性，尚未进入大规模使用和推广阶段。近期研究发现，纳米二氧化钛和纳米银复合的纳米涂层对紫外光的依赖性较小，即使在可见光照射下也能起到除臭的作用，同时具有杀菌防霉的效果，值得期待。
2.3化学中和技术
化学中和技术一般是利用络合技术破坏甲醛、苯等有害气体的分子结构，中和空气中的有害气体，然后逐步消除。目前专家已经研发出各种除臭剂和甲醛清除剂，都属于这种技术产品。这项技术最好结合装修工程使用，可以有效降低人造板中的游离甲醛。国内好的产品有甲醛、漆伴、漆伴，完全可以解决污染源问题。经检测，处理后的板材甲醛释放量可降至0.3mg/l以下，远低于E0级板材的排放标准。
缺点:需要专业施工，最好在装修或家具制作过程中使用。一般消费者缺乏先防意识，装修后成本相对较高。是治理污染的必备产品。
2.4空气负离子技术
主要选用具有明显热电效应的稀有矿物石为原料添加到墙体材料中，与空气接触时电离空气和空气中的水分产生负离子；可以发生极化，向外放电，可以净化室内空气。市面上销售的“绿诺空气离子宝”就属于这种产品。金宗哲等【23】研究表明，稀土活化电气石可以净化95%以上的甲醛，它将负离子技术与物理吸附、化学吸附技术相结合。负离子技术还可应用于建筑材料，如负离子涂料，能持续中和降解室内污染源持续释放的负离子和有害气体(正离子)，能长时间去除甲醛。冯等[24]应用天然矿物的改性活化技术和纳米稀土活化技术，开发出一种健康环保的建筑内墙涂料，不仅具有优越的常规性能，而且集无污染、抗菌、防霉、远红外辐射、释放负离子等有益于人体健康的功能于一体。该涂料仅在可见光的激发下就能产生大量负离子，使室内负离子数量增加200 ~ 400个/cm3。负离子发生器也可以用来直接产生负离子。
缺点:负离子除尘效果好于异味去除效果，尤其是带正电荷的烟尘和异味物质，但对异味的氧化分解能力有限，低浓度污染效果更好。可用作辅助除臭产品。
2.5臭氧氧化法
臭氧与极性有机化合物如甲醛反应，导致不饱和有机分子破裂，使臭氧分子与有机分子的双键结合，生成有臭味的氧化物，从而达到分解甲醛分子的目的。王耀珠等[25]发现低浓度臭氧(紫外灯照射)对甲醛气体的净化率为0.050 ~ 0.075 mg/m3，甲醛浓度为3.03 ~ 8.70 mg/m3。5分钟后，臭氧对甲醛的净化率为41.74%。臭氧发生器具有杀菌、消毒、除臭和分解有机物的能力，但臭氧法净化甲醛的效率较低，臭氧易分解且不稳定，可能产生二次污染物。
缺点:臭氧本身也是空气污染物，国家也有相应的限值标准。其致癌性和急性毒性甚至强于甲醛。臭氧量控制不好，会适得其反。
2.6室温催化氧化法
又称冷催化法，主要是利用一些贵金属特殊的催化氧化性能，将室内污染物转化为CO2和H2O。常用的载体有氧化锆、氧化铈、二氧化硅、活性炭、分子筛等。常用的贵金属有钯、铂、铑、钌、铱。近年来，日本对低温催化剂进行了深入研究，一系列专利问世。Yushika等人[26，27]研制的空气净化器中含有氧化锰成分(MnO2 _ 2为77%)，对新装修房屋的甲醛去除有HCOOH作用。在7个多月的时间里，新建房屋室内甲醛从0.21× 10-6下降，未发现危害。
缺点:价格昂贵，不能解决污染源问题。只能作为辅助除臭手段。
2.7生物技术
有机废气的生物净化是微生物利用有机物作为其生长的碳源和能源，将其氧化降解为无毒无害的无机物的方法。李小梅等[28]实验表明，通过筛选培养接种合适的微生物菌种制成的生物膜填料塔，对入口浓度小于20 mg/m3的甲醛废气具有良好的净化效果，净化效率达90%以上。净化操作时，保持液体喷淋量在20 L/h有利于净化。Masaki等人[29]的研究表明，生物酶具有降解甲醛的潜力。该方法操作简单，运行成本低，无二次污染，在欧洲应用广泛，并已工业化。
缺点:生物活性温度一般为10 ~ 40℃，因此室内温度必须保持在特定微生物的活性温度范围内，限制了其应用。目前距离产业化投放市场还有很长的路要走，选用的菌株需要经过严格的生物安全性鉴定。
2.8材料密封技术
针对各种人造板中的甲醛，专家们研发了一种密封材料，叫做甲醛密封剂，用于密封家具和人造板中的甲醛气体。双泉科技的研究人员发现，油漆的漆膜对人造板中的甲醛有很好的封闭作用。用三底三面漆涂刷后，甲醛释放量可减少90%以上，具有封闭甲醛的作用。我国规定E2级人造板不能直接用于室内装修或家具制作，但经过饰面处理(如三聚氰胺)后可用于生产实验台、电脑桌、书桌或橱柜等办公家具。经过饰面处理后，它们还能起到很好的封闭甲醛的作用，美化人造板的外观。但在制作家具或橱柜的过程中，总会出现新的断面或钉孔等。，而封闭的甲醛会从这些边缘密封不严的缝隙中不断释放到环境中，造成环境空气中的甲醛污染。
缺点:只封闭不吸收不分解，治标不治本。这也是为什么家具经过油漆处理后释放的甲醛会持续十几年，长时间低浓度的甲醛污染更严重的原因之一。
3结论
随着国家环保法规的日益严格和环保意识的根深蒂固，室内甲醛污染的控制和治理越来越受到重视。国内外已经有很多针对甲醛污染的空气净化技术在实践中得到应用，同时也在不断研究各种新的方法和技术。其中，纳米光催化技术是空气净化技术研究的发展趋势。同时，由于每种方法都有各自的优缺点，根据实际情况选择合适的技术，尤其是多种技术的结合，可以有效地控制和治理室内甲醛污染。近日，独秀科技最新推出一款多功能花卉除臭剂，以仿真工艺花卉为载体，结合了纳米光催化分解技术和活性炭、竹炭的物理吸附技术。仿真花的立体结构不仅美化了环境，净化了心灵，还增加了与气流的接触面积。独秀科技提出可分解去除的气味分解去除(通过纳米银钛花)。不能分解去除的，会通过吸附(花盆里的复合吸味剂)去除。难能可贵的是，复合吸味器中直接内置了变色检测器。一旦气味吸收剂饱和，它将从红色变为灰蒙蒙的颜色，以提示其更换。并且，独秀科技将通过专门的设备和技术对复合异味吸收剂进行回收和解吸，保证其有效去除异味。这种高科技和产品，对于解决我国室内空气中甲醛污染问题，值得期待。
总之，要解决室内空气中的甲醛污染问题，首先要解决污染源，通过物理或化学手段，尽可能减少污染源对生活环境的甲醛释放，然后辅助采用一些光催化、物理吸附的综合治理技术和产品，达到理想的治理效果。