室内空气中甲醛检测分析及有效治理方法研究

室内空气中甲醛检测分析及有效治理方法研究

李欣

江苏方建质量鉴定检测有限公司 江苏南京 210000

摘要：近年来，室内空气污染已经严重危害了人们的身体健康，甲醛作为室内的主要污染物之一，越来越受到人们的关注。如何准确测定甲醛的浓度及如何治理甲醛污染成为人们的重要需求。本文主要介绍了甲醛的检测方法（AHMT分光光度法），以及对如何治理甲醛污染物问题做了相关分析研究。

关键词：室内空气；甲醛检测；吸附；光催化；净化 

随着人们生活水平的提高和生活方式的改变，现代人有80%以上的时间在室内度过。上海市室内环境净化行业协会在2021年开展了1000户入户空气质量检测。结果显示：甲醛和总挥发性有机物污染超标普遍存在，春夏两季的甲醛超标率达到了75%-85%，即使未超标的居室，平均甲醛浓度也接近国家标准限值。由此看出，甲醛是室内环境空气污染的关键污染物。所以，针对甲醛污染问题，要对其进行检测和治理，尽量减少这类污染物对人体的影响。

 1 甲醛的检测

室内空气中甲醛的检测方法主要有酚试剂分光光度法、乙酰丙酮分光光度法和 AHMT 分光光度法。酚试剂分光光度法对甲醛的最低检测限为0.015 mg/L，灵敏性比较高，但是空气中的二氧化硫和一些脂肪醛类物质会对测定结果产生影响。乙酰丙酮分光光度法操作简单，性能稳定，误差小，不受乙醛的干扰，但该方法灵敏度较低，最低检出浓度为0.25 mg/L，且仅适用于较高浓度甲醛的测定。AHMT分光光度法的选择性很好，抗干扰能力强，空气中的其他醛类(如乙醛和丙醛)、醇类(如甲醇和乙醇)、酸类(如乙酸乙酯)、二氧化硫和二氧化氮均不影响测定；同时，其检测灵敏度较高，最低检出限为0.01mg/m3，适应室内空气中低浓度甲醛的检测。

《民用建筑工程室内环境污染控制标准》(GB 50325-2020)规定，民用建筑室内空气中甲醛检测结果以AHMT分光光度法测定结果为准，测定方法采用国家标准GB/T 16129-1995。下面介绍AHMT分光光度法实验部分及结果影响分析。

1.1 实验原理

  空气中甲醛与 4-氨基一3一联氨-5-琉基一1,2,4一三氮杂茂(AHMT)在碱性条件下缩合(Ⅱ)，然后经高碘酸钾氧化成 6-琉基一5一三氮杂茂〔4,3-b〕-S一四氮杂苯(Ⅲ)紫红色化合物，其色泽深浅与甲醛含量成正比。

反应式如下 :

       （Ⅰ）                            （Ⅱ）                        （Ⅲ）

1.2实验过程分析

实验过程中最重要的步骤是显色反应阶段，此阶段操作细节多且较复杂，稍有不当便可能会造成下一步吸光度测定的偏差，首先加入1.0 mL 5 mol/L 的KOH溶液，随后加入1.0 mL 0.5% AHMT 溶液，盖上管塞，轻轻颠倒混匀3次 (不是左右振摇或上下振摇，在振摇混匀过程中由于吸收液中三乙醇胺、乙二胺四乙酸二钠的存在会产生难以消除的气泡，从而影响吸光度的测定，造成吸光度值偏高) ，混匀后放置 20 min ( 缩合反应时间) ，此后加入0.3 mL 1.5% 高碘酸钾溶液，充分振摇 ( 避免上下振摇以免产生气泡) ，严格控制静置 5 min （氧化显色时间），因为显色会因时间的延长而加深，造成吸光度测定值偏大。

影响吸光度值结果的因素主要有显色温度和显色时间，显色温度一般控制在20℃～30℃，温度过低，反应活性降低，显色不完全导致吸光度偏低；温度过高时，较高的温度导致反应产物不稳定而分解，从而显色物浓度降低使吸光度降低。一般情况下氧化时间设定为5 min，标准溶液和样品溶液的显色反应时间必须相同，同时要尽快检测吸光度。这对试验操作人员的操作标准性与熟练性提出了更高的要求。

2022年11月，对南京市某住宅小区内10个装修的房间里甲醛进行采样分析，检测出甲醛含量结果如下：                     

表1 甲醛检测结果                     单位：（mg/m3）

《民用建筑工程室内环境污染控制标准》GB 50325-2020中规定，住宅属于Ⅰ类民用建筑，甲醛污染物的浓度限值是0.07mg/m3，由表1可以看出，有2个房间内甲醛含量超标，超标率为20%，有3个房间甲醛浓度在0.06 mg/m3以上，接近限值。由于11月份温度较低，甲醛的挥发较少，若是在温度比较高的夏季，房间内甲醛含量超标会更严重。针对此问题，我们要对其进行治理，以减少甲醛污染物对人体的危害。

2 治理方法

对于室内甲醛的污染，光靠测定其含量是远远不够的。如果室内空气中的甲醛含量超出了国家规定的范围，就要通过相应的方法来控制。室内空气中的甲醛污染控制技术包括吸附、光催化氧化、生物吸收和选用绿色装饰材料等。

2.1 吸附技术

利用多孔、大比表面积等材料对室内甲醛进行吸收，以减少室内甲醛含量。根据现有的研究结果，在我国，使用的甲醛吸收剂有活性炭、硅藻泥、沸石分子筛等。不同材料的吸收率有很大差异，而且由于其表面性质和加工过程的不同，同一物质的吸收率也有很大差异。活性炭拥有极其丰富的孔隙结构以及巨大的比表面积，对甲醛等有害气体具有很强的吸附作用。活性炭的颗粒越小，孔隙扩散速度越快，吸附能力就越强。硅藻泥的主要成分是硅藻土，其单位面积上的微孔数量是活性炭的数千倍。硅藻土在电子显微镜下可以观察到特殊多孔的构造，这些特殊孔隙使其具有极强的吸附性能。沸石是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸矿物，是由3种元素硅（Si），铝（Al），氧（O）组成的四面体，在其四面体结构中，以铝离子取代硅离子所造成的负电荷由钠离子、钾离子、钙离子和镁离子等平衡，因此沸石具有较强的离子交换和吸附能力。沸石具有独特的分子筛作用，内部充满了细微的孔穴和通道，1立方微米具有100万个孔穴。由于其内部孔径大小均匀，能有效地把直径小于其孔径的分子吸入孔内，而把大于孔径的分子挡在孔外，从而使得大小不同的分子分离。

2.2 光催化技术

光催化氧化技术是一项新型的先进的高级氧化技术，在对半导体光催化剂的研究中发现二氧化钛光催化活性高，耐腐蚀、无毒并且制备简单，并且也是在该行业研究和应用最多的一种n型半导体催化剂。由于甲醛含有C=O，C-H等化学键，理论上需要用波长小于168nm的紫外线才能分解，由于半导体催化剂TiO2 具有的光电特性，当用波长小于387nm的紫外光照射时产生光生电子与光生空穴，能使表面所吸附的甲醛和水形成自由基，从而加快表面的氧化还原反应，使表面吸附的甲醛被氧化成二氧化碳和水，从而达到去除甲醛的目的。例如用掺杂Fe3+的TiO2催化剂可有效的提高对甲醛的的净化率。迄今为止，国内外在光催化除甲醛技术从催化剂活性、吸附剂的选择、温度的控制、湿度的控制等方面的研究有很大的进展，均能有效的提高甲醛的净化率，因此相比较于其他去除甲醛的方法具有光稳定性反应迅速高效、可持续、无毒、无二次污染等优点，所以在室内空气净化中有着广阔的应用前景。

2.3 生物净化技术

生物净化技术是指利用植物对环境中的有害物质进行吸收净化的一种技术。原理是利用绿色植物的光合作用将甲醛作为碳源，化学反应生成氧气，从而净化空气。很多绿色植物都能吸附甲醛，比如龟背竹，绿萝，多肉，吊兰和常春藤。将吊兰置于 14C标识的甲醛中，经过一段时期的观察，其细胞中 14C含量为 14C，表明这种植株可以有效地吸附甲醛。据测试，一株长势很好的吊兰放置于26立方米的室内，可以将室内的苯、一氧化碳、过氧化氮等有害物质吸收，同时还可以将室内的甲醛浓度降低至原来的45%。在诸多的花卉中，吊兰因其具有更好的净化作用而被广泛地应用。此外，即使没有足够的光照，它也能进行光合作用，并能正常地吸取有毒的空气。所以，在室内空气中使用吊兰来处理低含量的甲醛，效果更好。生物吸收除了绿化植物和微生物外，微生物的分解也能有效降低环境中的甲醛含量，从而净化生态环境。

2.4 选择环保装修材料

选择环保的装修材料是从源头上降低甲醛的含量。要确保选择的装修材料安全无害，尽量选择资源消耗相对较少的复合型材料，可再生材料利用率相对较高，避免使用资源消耗量相对较高的材料类型。例如，板材的选择，要选择E1级和 E0级的环保型板材；使用的木器漆，尽量选择水性木器漆；涂料应选择含毒物质相对较低的材料，如墙面涂料及油漆等，这种涂料相较于溶剂型涂料所含的致癌物质含量低，污染小。还要做好材料的合理搭配，使用的单一材料量不可以过多，合理搭配木材和石材等。由于不同材料所含有的污染物种类和数量不同，若单一材料使用量过多，即使产品检测合格，但总量相加，也可能会造成超标，装修施工过程中少用人工合成材料，多选购各类成品家具，以降低油漆污染。

3 结论

本文对室内甲醛污染物的危害、检测及治理方法进行了总结，准确地确定室内空气中的甲醛含量，合理地选用合适的室内空气质量控制措施，是控制室内空气质量的重要因素。当前，我国在控制室内甲醛方面已经有了长足的进步，但今后的发展趋势仍然是以预防为主，政府有关方面应该逐步提高家居装修中的甲醛浓度；通过各种奖励手段，促进公司推广更多的绿色产品，从根本上遏制了室内的污染。选择环保的装修材料，避免使用劣质材料，通过事前干预控制室内甲醛释放源则是提高室内空气质量的根本。

参考文献

[1]上海市室内环境净化行业协会.中国室内环境空气污染白皮书，2022

[2]高春华，黄新友，纳米 TiO; 半导体值化话性的研究进展[J].电子元件与材料,2002,21(11): 30-33

[3]吴春华，赵黔蓉，等.纳米材料在催化领域中的研究进展[J].云南化工,2002,29(4): 29-31

[4]彭峰，任艳群.TiO

2光催化降解气相有机物的究进展[J].化工进展，2003,22(1): 39~42

[5]尚静，杜尧国，等.TiO2 纳米粒子气一固复相光催化氧化 VOCS 作用的研究进展[J].环境污染治理技术与设备,2000,1(3): 67~76