姚然然1，吳顏明2，姚君蓮1 ( 1． 北新集團(tuán)建材股份有限公司涿州分公司，河北涿州072750; 2． 北京創(chuàng)時(shí)能源有限公司，北京100053)
在新裝修的房屋中，一些新家具和裝修材料釋放的甲醛會(huì)對(duì)室內(nèi)空氣造成污染。甲醛被世界衛(wèi)生組織列為疑似致癌物，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)健康的重視程度越來越高，人們競(jìng)相購買具有除甲醛功能的乳膠漆來裝飾自己的新家。但市場(chǎng)上的乳膠漆品牌繁雜，國內(nèi)外很多品牌都宣稱自己的產(chǎn)品具有很好的凈化甲醛作用。本研究對(duì)市售乳膠漆產(chǎn)品吸收甲醛的效果進(jìn)行了系統(tǒng)的比較，研究了抗甲醛因子對(duì)乳膠漆性能的影響，結(jié)合價(jià)廉環(huán)保的活性炭和柚子皮等室內(nèi)空氣凈化材料的吸收甲醛作用，得出對(duì)比結(jié)論，旨在引導(dǎo)消費(fèi)者合理健康地消費(fèi)。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1. 1 原料與儀器
實(shí)驗(yàn)采集的乳膠漆樣品如表1 所示。
實(shí)驗(yàn)所用試劑如表2 所示。
實(shí)驗(yàn)所用儀器如表3 所示。
1. 2 實(shí)驗(yàn)方法
1. 2. 1 各樣品玻璃板的制備方法
( 1) 乳膠漆、凈顯漆
將乳膠漆、凈顯漆樣品分別攪拌均勻后，按照產(chǎn)品說明書提供的理論涂刷量( 4 ～ 5 m2 /kg) ，涂刷到4塊0. 5 m×0. 5 m 的玻璃板上，表干2 h 后涂刷第2遍，干燥24 h 后進(jìn)行試驗(yàn)。
( 2) 活性炭
取100 g 活性炭單層平鋪于玻璃板上，待測(cè)。
( 3) 柚子皮
取柚子皮約150 g，將柚子皮帶絮狀的部分朝上，放置在玻璃板上，待測(cè)。
( 4) 添加抗甲醛因子的凈顯漆
將預(yù)先制備好的凈顯漆分為3 份，分別添加3%、5%、7%( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 的抗甲醛因子，用高速分散機(jī)分散20 min 至均勻。按照與( 1) 相同的涂刷量涂刷到玻璃板上，待測(cè)。
1. 2. 2 實(shí)驗(yàn)過程
先將載有測(cè)試樣品的玻璃板放入1 m3 的玻璃密閉箱內(nèi)，用微量注射器取( 3±0. 25) μL 分析純甲醛溶液滴于玻璃皿內(nèi)，將此玻璃皿置于同一個(gè)玻璃密封箱中，此密封箱為試驗(yàn)箱。準(zhǔn)備另一個(gè)密閉箱作為對(duì)比箱，其中放置空白玻璃板和滴有相同量的甲醛溶液的玻璃皿。玻璃密閉箱接縫處用密封膠和凡士林密封。在玻璃密閉箱中放入一個(gè)小風(fēng)扇促進(jìn)甲醛溶液的揮發(fā)，使箱內(nèi)空氣中甲醛的濃度分布均勻。
密閉1 h 后，用內(nèi)裝5 mL 氣泡吸收管的空氣采樣器以1 L/min 的空氣流量采集試驗(yàn)箱和對(duì)比箱中空氣，采氣20 min，記錄采樣時(shí)的溫度和大氣壓力，測(cè)試并計(jì)算箱內(nèi)空氣中甲醛的初始濃度。密閉24 h 后以同樣的方法采集試驗(yàn)箱和對(duì)比箱中空氣，記錄采樣時(shí)的溫度和大氣壓力，測(cè)試并計(jì)算箱內(nèi)空氣中甲醛的終止?jié)舛?。采集氣體前均開啟風(fēng)扇20 min，采樣時(shí)關(guān)閉。對(duì)比不同樣品對(duì)箱內(nèi)空氣中甲醛氣體的吸收效率。
1. 3 甲醛濃度的測(cè)定
1. 3. 1 實(shí)驗(yàn)原理
實(shí)驗(yàn)原理基于紫外比色法?？諝庵械募兹┍晃找何蘸?，在堿性溶液中與4 －氨基－3 聯(lián)氨－5巰基－三氮雜茂( AHMT) 發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)高碘酸鉀氧化生成6－巰基－5－三氮雜茂－S－四氮雜苯，此化合物是紫紅色，其特征吸收峰在550 nm，化學(xué)反應(yīng)式如式( 1) 所示。
1. 3. 2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
參照GB /T 16129—1995《居住區(qū)大氣中甲醛衛(wèi)生檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法分光光度法》進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。首先稱取1 g 三乙醇胺0. 25 g 偏重亞硫酸鈉和0. 25 g 乙二胺四乙酸二鈉溶于1 000 mL 水中配置成甲醛吸收液。然后，將分析純的甲醛溶液用吸收液稀釋至濃度為2. 00 μg /mL，得到甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液。取6 支比色管，分別加入如表4 所示體積的甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液和甲醛吸收液，再加入1. 0 mL 5 mol /L 的氫氧化鈉溶液、1. 0 mL AHMT 溶液及2 mL 高碘酸鉀溶液，輕輕振搖5 min 至顯色，得到一系列甲醛標(biāo)準(zhǔn)色列。
用2 cm 比色皿，以水作參比，在波長(zhǎng)550 nm 下測(cè)定各管溶液的吸光度。以甲醛質(zhì)量濃度( μg·mL－1 ) 為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制曲線并擬合，計(jì)算斜率和相關(guān)系數(shù)Ｒ2，以斜率的倒數(shù)作為樣品測(cè)定的計(jì)算因子Bs( μg /吸光度值) 。在化學(xué)計(jì)量學(xué)范疇，相關(guān)系數(shù)大于0. 999 即為合格，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的精密性良好。通過多次試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)選擇了一組相關(guān)系數(shù)最好的曲線作為標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1 所示。
1. 3. 3 甲醛濃度的檢測(cè)
將采集得到的箱內(nèi)空氣( 20 L) 用5 mL 甲醛吸收液吸收，使空氣中甲醛完全溶解于溶液中，準(zhǔn)確量取2 mL 溶有甲醛氣體的甲醛溶液置于比色管中，用紫外分光光度法測(cè)定溶液吸光度。
將采樣體積按照式( 2) 換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的采樣體積。
式( 2) 中，V0—標(biāo)準(zhǔn)狀況下的采樣體積，L; Vt—采樣體積，L; t—采樣時(shí)的空氣溫度，℃; T0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對(duì)溫度，273 K; P—采樣時(shí)的大氣壓，kPa;P0—標(biāo)準(zhǔn)狀況下的大氣壓力，101. 3 kPa。
箱內(nèi)空氣中的甲醛氣體濃度按照公式( 3) 計(jì)算。
式( 3) 中，c—箱內(nèi)空氣中甲醛濃度，μg /L; A—待測(cè)溶液的吸光度; A0—空白溶液的吸光度; Bs—計(jì)算因子，由標(biāo)準(zhǔn)曲線求得，μg /吸光度值; V0—標(biāo)準(zhǔn)狀況下的采樣體積，L; V1—采樣時(shí)吸收液的體積，mL;V2—分析時(shí)取樣品體積，mL。
1. 3. 4 凈化效率的計(jì)算
試驗(yàn)成立條件判定: 用對(duì)比箱空氣中的甲醛起始濃度和終止?jié)舛缺容^有害物質(zhì)的自然衰減情況，若甲醛的自然衰減率≤30%，則試驗(yàn)成立。自然衰減率Ｒ自( %) 計(jì)算按式( 4) 計(jì)算。
式( 4) 中: ρ1—對(duì)比箱內(nèi)空氣中甲醛氣體的起始濃度，μg /L; ρ1 '—對(duì)比箱內(nèi)空氣中甲醛氣體的終止?jié)舛?，μg /L。試驗(yàn)箱內(nèi)甲醛氣體的總衰減率Ｒ總( %) 按式( 5)計(jì)算。
Ｒ總= ( ρ2－ρ2 ') /c2×100% 式( 5)
式( 5) 中: ρ2—試驗(yàn)箱內(nèi)空氣中甲醛氣體的起始濃度，μg /L; ρ2 '—試驗(yàn)箱內(nèi)空氣中甲醛氣體的終止?jié)舛?，μg /L。
樣品的甲醛凈化效率r( %) 按式( 6) 計(jì)算。
r =Ｒ總－Ｒ自 式( 6)
2 結(jié)果與討論
為考察市售各乳膠漆樣品、活性炭、柚子皮和自制乳膠漆( 凈顯漆) 等樣品的甲醛凈化效率，根據(jù)前述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表5 所示。
從表5 可以看出，國產(chǎn)兒童漆國產(chǎn)的凈化效率最差，幾乎沒有對(duì)甲醛的凈化作用; 其他產(chǎn)品如進(jìn)口兒童漆、清新居漆、抗甲醛全效漆均有一定的凈化甲醛效果，但效果不是很突出; 活性炭和柚子皮的凈化甲醛效果與進(jìn)口漆差不多，但是活性炭、柚子皮屬于日常容易獲得日用品，價(jià)格相比較進(jìn)口漆是非常便宜的，因而比較實(shí)惠。國產(chǎn)的這款兒童漆沒有凈化甲醛的功用，可能是因?yàn)閲鴥?nèi)的一些乳膠漆廠家在生產(chǎn)中可能使用了劣質(zhì)的
乳液和助劑，這些劣質(zhì)的
乳液及助劑本身就含有較高含量的游離小分子化合物( 包括甲醛分子) ，因此這種產(chǎn)品不僅不能實(shí)現(xiàn)凈化室內(nèi)空氣的效果，反而會(huì)對(duì)室內(nèi)環(huán)境造成不良影響。實(shí)驗(yàn)表明，該國產(chǎn)兒童漆味道較大，涂刷后干燥成膜，發(fā)現(xiàn)涂膜較糙，質(zhì)量較差。
從表5 中還可以看出，凈顯漆中添加抗甲醛因子后，其對(duì)甲醛的凈化作用有了明顯的提升，當(dāng)抗甲醛因子含量為5% 時(shí)，自制乳膠漆的甲醛凈化效率最好，分析原因可能是: 這種抗甲醛因子是一種白色提純鈦礦石經(jīng)過光觸媒改性的產(chǎn)物，在光觸媒的作用下，二氧化鈦經(jīng)光催化產(chǎn)生負(fù)氧離子，與甲醛的極性鍵—OH反應(yīng)生成無害水合物質(zhì)，達(dá)到凈化空氣的目的。但是當(dāng)抗甲醛因子含量為7% 時(shí)，凈顯漆的甲醛凈化效率反而有所下降，這與抗甲醛因子對(duì)乳膠漆性能的影響有關(guān)，如表6 所示。
從表6 可以看出，隨著抗甲醛因子質(zhì)量的增加，凈顯漆的黏度也在增加，當(dāng)抗甲醛因子含量為0 ～5%時(shí)，凈顯漆的黏度變化很小，而在含量為7% 時(shí)，黏度明顯增加，這會(huì)影響乳膠漆施工的流平流動(dòng)性能，且此時(shí)乳膠漆的對(duì)比率下降，施工后涂膜出現(xiàn)顆粒，說明過量的抗甲醛因子對(duì)乳膠漆的性能有影響。
3 結(jié)語
( 1) 實(shí)驗(yàn)采集了標(biāo)有凈化甲醛功能的乳膠漆樣品，并測(cè)定其除甲醛效果，結(jié)果表明這些產(chǎn)品的凈化甲醛效果有很大差異。
( 2) 在自制凈顯漆中添加5% 的抗甲醛因子后，凈顯漆吸收甲醛的能力大幅提高，且不影響其乳膠漆本身的性能。
( 3) 活性炭、柚子皮也有一定的凈化甲醛的作用，其效果與進(jìn)口漆相近，且價(jià)格低廉，環(huán)保健康。
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