建筑裝飾材料揮發(fā)性有機(jī)物及去除設(shè)備研究現(xiàn)狀

1、建筑裝飾材料揮發(fā)性有機(jī)物及去除設(shè)備研究現(xiàn)狀2 現(xiàn)有建筑中揮發(fā)性有機(jī)物的情況美國(guó)環(huán)保局EPA通過(guò)對(duì)16個(gè)建筑的隨機(jī)抽樣發(fā)現(xiàn)，有4個(gè)建筑中的VOC濃度超過(guò)了0.4 mg/m3。歐洲對(duì)9個(gè)國(guó)家的56棟建筑進(jìn)展了室內(nèi)VOC濃度的測(cè)量3，發(fā)現(xiàn)有22棟建筑中VOC濃度超過(guò)0.2 mg/m3。文獻(xiàn)4指出日本住宅中的有機(jī)物濃度為0.190.643 mg/m3。文獻(xiàn)5指出瑞典公寓中VOC濃度為0.31 mg/m3，居民家庭中為0.47 mg/m3。文獻(xiàn)6指出英國(guó)綜合建筑中VOC濃度為0.2 mg/m3。從上述調(diào)查情況可以看出，目前室內(nèi)VOC污染狀況是比較嚴(yán)重的。3 不同建筑裝飾揮發(fā)性有機(jī)物的散發(fā)量測(cè)量為了從污染

2、源上控制VOC的產(chǎn)生，國(guó)內(nèi)外很多單位都對(duì)建筑裝飾材料的VOC散發(fā)情況進(jìn)展了測(cè)量。文獻(xiàn)7對(duì)中國(guó)消費(fèi)的8種室內(nèi)材料即酸漆、黑漆、地板清潔劑、地板蠟、空氣清新劑、地毯反面粘接劑、墻約、墻紙粘接劑和彩色墻紙進(jìn)展了測(cè)量，發(fā)現(xiàn)其散發(fā)的VOC有330種。文獻(xiàn)8指出了TVOC的最大傳和其衰減度隨著材料的不同而不同，流態(tài)物質(zhì)如油漆、清漆和地板油的衰減度最大。EPA做了實(shí)驗(yàn)來(lái)確認(rèn)各種室內(nèi)污染源的散發(fā)量，同時(shí)確認(rèn)各種因素對(duì)散發(fā)量的影響9，這些因素包括溫度、相對(duì)濕度、空氣變化及小室負(fù)荷。結(jié)果說(shuō)明，空氣換氣次數(shù)對(duì)散發(fā)量尤其是濕材料的散發(fā)量有很大的影響。文獻(xiàn)10對(duì)37種典型的加拿大民用住宅所使用的建筑裝飾材料發(fā)散的VOC

3、進(jìn)展了測(cè)量，得出了這些材料的VOC數(shù)據(jù)庫(kù)。目前世界上已有3個(gè)體積為55 m3 (5m4m2.75m)的實(shí)驗(yàn)室用于研究建筑裝飾材料的VOC產(chǎn)生量，它們分別是IRC/NRC，NRMRL/USEPA和CSIRO/Austrlia，這些實(shí)驗(yàn)室均用不銹鋼制作，具有加熱、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可以控制室內(nèi)各種參數(shù)。為了使各實(shí)驗(yàn)室所測(cè)得的數(shù)據(jù)有可比性及可靠性，歐洲已經(jīng)建立了對(duì)室內(nèi)污染物測(cè)量方法、選樣方法、數(shù)據(jù)分析方法、結(jié)果整理方法等統(tǒng)一的協(xié)定方案11。4 建筑裝飾材料VOC散發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的制定和材料的分類美國(guó)EPA如今做出了污染源分類數(shù)據(jù)庫(kù)，這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)含有材料的VOC散發(fā)量及毒性14。5 揮發(fā)性有機(jī)物散機(jī)理的研究揮

4、發(fā)性有機(jī)物的散發(fā)率通常由以下兩個(gè)過(guò)程決定15：材料內(nèi)部的擴(kuò)散；材料外表到周圍空氣的散發(fā)。材料內(nèi)部的擴(kuò)散是濃度梯度、溫度梯度及密度梯度共同作用的結(jié)果。每種化合物都有自己的質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)，與其相對(duì)分子質(zhì)量、分子體積、溫度及與被擴(kuò)散的物質(zhì)特性有關(guān)。外表散發(fā)由幾種機(jī)理共同作用，包括蒸發(fā)和對(duì)流。對(duì)于外表散發(fā)而言，VOC的散發(fā)率會(huì)受到空氣中濃度、氣流速度及溫度的影響16，17。根據(jù)材料的不同，VOC的產(chǎn)生率可能由上述一個(gè)或兩個(gè)因素起決定作用。根據(jù)散發(fā)機(jī)理的不同，室內(nèi)建筑裝飾材料的散發(fā)模型，總體上可分為兩類即經(jīng)歷模型和模型。6 揮發(fā)性有機(jī)物去除機(jī)理和去除設(shè)備的研究目前人們主要集中研究活性炭和光觸媒設(shè)備對(duì)VOC的

5、去除特性。吸附是由于吸附劑和吸附質(zhì)分子間的作用力引起的，這些作用力分為兩大類-物理作用力和化學(xué)作用力，它們分別引起物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附是可逆過(guò)程，只能暫阻擋污染而不能消除污染。而化學(xué)吸附是不可逆的過(guò)程，是揮發(fā)性物質(zhì)的分子與吸附劑起化學(xué)反響而生成非揮發(fā)性的物質(zhì)，這種機(jī)理可使得低沸點(diǎn)的物質(zhì)如甲醛被吸附掉?；钚蕴渴亲畛Ｓ玫奈絼?，它對(duì)許多VOC都是很有效的，但對(duì)甲醛作用很小。已有的研究成果說(shuō)明活性炭對(duì)芳香族化合物的吸附優(yōu)于對(duì)非芳香族化合物的吸附，如對(duì)苯的吸附優(yōu)于對(duì)環(huán)已烷的吸附；對(duì)帶有支鍵的烴類物質(zhì)的吸附優(yōu)于直鍵烴的吸附；對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的化合物的吸附總是高于相對(duì)分子質(zhì)量小、沸點(diǎn)低化合

6、物的吸附；空氣濕度增大，那么可降低吸附的負(fù)荷；吸附質(zhì)濃度越高，那么吸附量也越高；吸附量隨溫度升高而下降；吸附劑內(nèi)外表積愈大，吸附量越高。浸了高錳酸鉀的氧化鋁PIA對(duì)甲醛及低濃度的醛和有機(jī)酸有很高的去除效率。所以PIA經(jīng)常與活性炭結(jié)合起來(lái)使用以進(jìn)步過(guò)濾器的效率。 光觸媒設(shè)備是以N型半導(dǎo)體的能帶理論為根底，N型半導(dǎo)體吸收能量大于或等于禁帶寬度禁帶能量的光子hv后，進(jìn)入激發(fā)狀態(tài)，此時(shí)價(jià)帶上的受激發(fā)路過(guò)禁帶，進(jìn)入導(dǎo)帶。同時(shí)在價(jià)帶上形成光致空穴?？梢杂米鞴獯呋瘎┑腘型半導(dǎo)體種類繁多，有TiO2，ZnO， Fe2O3，CdS和 WO3等。由于TiO2的化學(xué)穩(wěn)定性高、耐光腐蝕、難溶，并且具有較深的價(jià)帶能級(jí)，

7、可使一些吸熱的化學(xué)反響在被光輻射的TiO2外表得到實(shí)現(xiàn)和加速，加之TiO2無(wú)毒、低，所以被廣泛用作光催化氧化反響的催化劑。TiO2的禁帶寬度Eg為3.2Ev，當(dāng)用波長(zhǎng)小于387nm的光照射TiO2時(shí)，由于光子的能量大于禁帶的寬度，其價(jià)帶上的電子被激發(fā)，躍過(guò)禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶上形成相應(yīng)的空穴。光致空穴h+具有很強(qiáng)的捕獲電子的才能，而導(dǎo)帶上的光致電子e-又具有高的活性，在半導(dǎo)體外表形成了氧化復(fù)原體系。利用光致空穴h+和光致電子e-與空氣中的水分和氧氣互相反響產(chǎn)生的具有高濃度活性的氫氧游離基OH，可氧化各種有機(jī)物質(zhì)并使之礦化。如下所示：對(duì)室內(nèi)甲醛和甲苯的研究說(shuō)明，污染物光催化氧化與其濃度有關(guān)，

8、質(zhì)量數(shù)在110-4以下的甲醛可完全被光催化分解為二氧化碳和水，而在較高濃度時(shí)，那么被氧化成為甲酸。高濃度的甲苯光催化降解時(shí)，由于生成的難分解的中間產(chǎn)物富集在TiO2周圍，阻礙了光催化反響的進(jìn)展，去除效率非常低，但低濃度時(shí)TiO2外表那么沒(méi)有中間產(chǎn)物生成。 盡管許多廠家都在研制VOC去除設(shè)備，但對(duì)于室內(nèi)多種有機(jī)物污染并存的情況，如何描繪這些設(shè)備的性能及如何用于實(shí)際工程中，那么是亟待解決的問(wèn)題。7 結(jié)語(yǔ)71 國(guó)內(nèi)外實(shí)測(cè)結(jié)果說(shuō)明，目前許多中存在VOC污染。國(guó)內(nèi)這方面的研究剛起步，建議有關(guān)部門應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有建筑裝飾，根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，盡快建立建筑裝飾材料VOC數(shù)據(jù)庫(kù)。72 為了評(píng)估建筑裝飾材料對(duì)室內(nèi)帶來(lái)的

9、揮發(fā)性有機(jī)物，應(yīng)考慮實(shí)際房間中多污染源的問(wèn)題，通過(guò)建立合理的房間污染模型來(lái)實(shí)在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)行和維護(hù)。73 針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外空調(diào)房間存在揮發(fā)性有機(jī)物的污染的問(wèn)題，應(yīng)該改變空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法即從設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該考慮這些污染的去除問(wèn)題，并開(kāi)發(fā)出用于去除各種污染包括結(jié)實(shí)揮發(fā)性有機(jī)物的高效設(shè)備。參考文獻(xiàn)1 Molhave L. Volatile organic pounds, indoor air quality, and health. Proceedings of the 5th International Conference on Indoor Air Quality and Climate In

10、door Air90, V5:15-342 Li Y, Hu J, Liu G, et al. Determination of volatile organic pounds in residential buildings. The proceedings of the 7th International Conference on Indoor Air Quality and Climate- Indoor Air96, V3, 1997: 601-605.3 Bluyssen P M, Oliveria Fernandes E De, Fanger P O, et al. Final

11、report, European audit project to optimize indoor air quality and energy consumption in office buildings, (Contract JOU2-CT92-0022), TNO Building Construction Research, Delft, The Netherlands, 1995.4 Park J S, Fujii S, Yuasa K, et al. Characteristics of volatile organic pounds in residence. Proceedi

12、ngs of the 7th International Conference on Indoor Air Quality and Climate-Indoor Air96, V3, 1997:579-5845 Englund F, Hardrup L E. Indoor air voc levels during the first year of a new three-story building with wooden frame. The proceedings of the 7th International Conference on Indoor Air Quality and

13、 Climate- Indoor Air96, V3, 1997: 47-516 Yu C, Crump D, Squire R. The indoor air concentration and the emission of VOCs and formaldehyde from materials installed in BRE low energy test houses. Indoor and Built Environment, 1997(6):45-55.7 Han K, Jing H. Chamber testing of VOCs from indoor materials.

14、 The proceedings of the 7th International Conference on Indoor Air Quality and Climate- Indoor Air96, V3, 1997:107-1118 Tahtinen M, Saarela K, Tirkkonen T et al. Time dependence of tvoc emission for selected materials. Proceedings of the 7th International Conference on Indoor Air Quality and Climate

15、- Indoor Air96, V3, 1997:591-596.9 EPA Report No. EPA-600/R-94-141. Characterization of emissions from carpet samples using a 10 gallon aquarium as the source chamber. Prepared by Acurex Environmental Corporation for the U S Environmental Protection Agency Office of Research and Development, 1994.10

16、 Figley D, Makohon J, Dumont R, et al. Development of a voc emission database for building materials. The Proceedings of the 7thd International Conference on Indoor Air Quality and Climate- Indoor Air 96, V3, 1997: 53-58.11 Saarela K, Clausen G, Pejtersen J, et al. European database on indoor air po

17、llution sources in buildings, principles of the protocol for testing of building materials. The Proceedings of the 7th International Conference on Indoor Air Quality and Climate- Indoor Air96, V3, 1997:83-88.12 Schriever R, Marutzky R. VOC emissions of coated parquet floors. Indoor Air90. Proceeding

18、s of the 5th International Conference on Indoor Air Quality and Climate. Toronto, 1990, 3:551-555. 14 Johnston P K, Cinalli C A, Girman J R ,et al. Priority ranking and characterisation of indoor air sources. Characterising Sources of Indoor Air Pollution and Related Sink Effects. ASTM STP 1287, Bruce A Tichenor editor, American Society for Testing and Materials, USA, 1996:392400。15 Knudsen H N, Kjaer U D, Nielsen P A. Characterization of emissions from building products: long-term sensory evaluation,