室内甲醛污染去除方法的研究进展

陈雯雯，魏茂繁，钟卫鸿

(浙江工业大学生物与环境工程学院，杭州310032)

甲醛作为一种原生毒素，对人体健康有很大的负面影响［1］，多种动物试验显示甲醛具有明确的致癌性，被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质［2］。但是，甲醛同时也是重要的化工原料和有机溶剂［3］，随着新型室内装修材料、家具等的生产使用，甲醛与人类生活密切相关，也成为严重污染物之一［4］，甲醛处理方法的研究更是成为近年来热门研究之一。根据相关文献报道，对于室内空气中甲醛的防治措施主要可分为两大类:(1)从污染源上控制甲醛的排放，从而减少居室空气中甲醛的含量;(2)采用物理、化学和生物等方法去除或降解空气中已有的甲醛，降低其浓度。研究简要介绍了几种常见的甲醛污染处理方法。

1 日常甲醛处理法

1.1 通风换气法

通风换气法利用新鲜空气的流通去除居室内积累的甲醛。据贾松树［5］等人的研究表明，当门窗关闭8h后，甲醛浓度可高达关窗前的4～7倍。由此可见，定时通风换气对去除刚装修完的屋子内的甲醛有必要作用，但是此法也只适用于甲醛污染较轻的场合，对于含有中高浓度甲醛的居室则无法起到真正的净化作用。

1.2 控制温度湿度法

日常生活中还有通过控制室内的温度和湿度，调控甲醛污染源的排放，避免其过度的积累。研究表明，甲醛的释放量随温度的升高及湿度的增大而增加［6］。这也是夏季室内甲醛的排放量远高于其他季节的主要原因。

1.3 盆栽植物吸收法

根据文献［7］报道，一些绿色植物可以使甲醛通过自身的代谢反应并将其转化为有机酸、糖和氨基酸［8］，如常春藤、万年青、吊兰、芦荟及龙舌兰［9］等均对甲醛有明显的吸收作用。根据欧坚泉等人［10］研究表明，当甲醛初始浓度为15 mg/m3时，连续观察7 d，常春藤对甲醛有较强吸收作用。耿孝恒等［11］通过模拟试验显示，普通吊兰对甲醛的吸收能力最高，虎尾兰次之，芦荟随后，吸收率均在80%以上。此法虽然既能美化环境，又能提高空气质量，但也存在作用时间长、净化效率低等缺点，因此，采用盆栽来吸收甲醛也只能作为降解甲醛的一种辅助手段。

2 物理吸附法

物理吸附法，指利用吸附材料吸附甲醛来除去甲醛废气的方法。常用的吸附剂有多孔炭材料、蜂窝状活性炭、球状活性炭、活性炭纤维以及分子筛、沸石、多孔黏土矿石、活性氧化铝和硅胶［12］等。此法简单易推广，但吸附剂需定期更换，随着时间延长，甲醛有可能从吸附剂上重新释放，形成二次污染。

3 化学去除方法

3.1 化学反应法

化学反应方法是通过化学试剂与甲醛发生化学反应，将其转化成其他物质(H2O、CO2等)从而使之降解的方法［13］。这类驱除甲醛污染的方法在短时间内效果为佳，但由于其具有强烈的氧化性，对家具家私的表面会产生腐蚀损坏。因此，推广的程度不是很大。

3.2 低浓度臭氧氧化法

低浓度臭氧氧化法是利用臭氧的极强氧化性使之与甲醛反应，生成CO2和H2O，以达到去除甲醛的目的。据汪耀珠［14］等的研究，在紫外光照射下，低浓度臭氧对甲醛气体的去除率为41.74%，其中甲醛初始浓度为3.03～8.7 mg/m3，臭 氧 浓度 为 0.05 ～ 0.075 mg/m3。而 Qi Hong［15］等研究了在连续流加模式下，通过UV/TiO2/O3工艺流程，初始浓度为1.84～24 mg/m3的甲醛的降解率在73.6%和79.4%之间。当臭氧浓度提升至141mg/m3，湿度为50%时，甲醛的降解率可达94.1%。

3.3 光催化氧化法

光催化氧化法则是通过一定波长光的照射，使半导体光催化材料将甲醛分解为无害无味物质(CO2，H2O)，目前被认为是光催化反应的最佳催化剂是纳米TiO2。甲醛在TiO2表面先被氧化成中间产物HCOOH，再随着光照时间的延长，最终形成CO2。这类甲醛去除方法具有反应条件简单、反应过程伴随氧负离子产生净化空气及杀菌抑菌等优点，但对高浓度的甲醛净化效率反而低。Liang等［16］比较了在紫外光刺激下，三种纳米材料TiO2、Ag/TiO2和Ce/TiO2薄膜对甲醛的分解率。结果显示，Ag和Ce的掺杂能增强TiO2对甲醛的分解，其中Ce/TiO2的光催化力明显高于其余两种催化剂。JoséRoberto Guimarães［17］等通过增强UV照射下，H2O2与甲醛的氧化反应，可以去除98% 的1200 ～12000 mg/L的甲醛。Somjate Photong［18］等对SiO2/TiO2薄膜进行氨基功能化，使其甲醛降解能力提高了15 倍。Rokhsareh Akbarzadehd［19］等则是在 TiO2薄膜上掺杂V2O5(氧化钒)，在太阳光的照射下，其甲醛催化降解率提高了3～6倍。

4 生物降解法

生物降解法又称为微生物降解法，其原理为微生物以甲醛为底物，通过代谢降解，将其转化为简单的无机物(CO2，H2O)或细胞组成物质等。微生物降解甲醛具有成本低、效率高等特点，正逐步成为热门研究之一，更是拥有良好的应用前景。根据已有报道，甲醛降解菌株基本上为甲基杆菌和假单胞菌，也有一些真菌。

黄赛花［20］等分离得到一株真菌Aspergillus flavus H4，当甲醛初始浓度为1.241 g/L时，该菌株的降解率为8.62 mg/(L·h)。Kondo［21］等 分 离 的 Aspergillus nomius IRI013在添加10 g/L葡萄糖和1 g/L酵母膏的条件下，可100%降解初始浓度为4.5 g/L的甲醛。对于初始浓度为1.2 g/L 的甲醛，Methylobacterium sp.MF1［22］能在 200 h 内将其降解完全;而另一株甲基杆菌Methylobacterium sp.XJLW［2］在52 h内只能降解31%。但当由 CaCO3调控培养液pH时，其休止细胞可以耐受60 g/L的甲醛，且8 h内降解96%的30 g/L的甲醛。Iwahara［23］等分离得到一株青霉菌属菌株Paecilomyces sp.No.5，甲醛耐受浓度可达20 g/L，且在20 d内将其降解完全。而Pseudomonas pseudoalcaligenes OSS［24］则可在24 h内完全降解初始浓度为3.7 g/L的甲醛。另外，还有三株恶臭假单胞菌 P.putida A2［25］、P.putida KT2440［26］和 P.putida xyz-zjut［27］，最高甲醛耐受浓度分别为0.4g/L，0.045 g/L 和6.00 g/L。其中，P.putida xyz-zjut还能在35 h内将4.00 g/L的甲醛降解完全。

Methylobacterium sp.XJLW 和 P.putida xyz-zjut为本试验分离所得，并对其甲醛代谢途径，高耐受高活性降解甲醛机理进行了研究，为微生物降解甲醛的应用奠定试验基础。

5 结语

室内甲醛污染的日益严重，对人类健康产生严重危害。日常生活中，人们通常采用通风换气法、控制温度湿度法及盆栽植物吸收法等措施来处理居室内甲醛的积累。但这几类方法都存在一定的局限性，作用时间长、净化效率低，只适用于甲醛污染较轻的场合。物理处理法简单易推广，但作用时间不长，还容易产生二次污染。化学处理的方法效果较明显，但是成本高，不易推广。微生物降解甲醛成本低、性能稳定且效率高，因此拥有良好的应用前景。研究就这几种甲醛处理方法进行了介绍，为甲醛生物降解反应器的研制奠定理论基础。

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