室内甲醛污染及治理研究

王丽晓 王 松 李 昆

（郑州大学 化工与能源学院，河南 郑州 450001）

1 室内甲醛的来源和危害

1.1 来源

室内甲醛来源广泛，可以分为以下几个方面。

（1）人造板类。目前市场上的各种刨花板、中密度纤维板、胶合板中均使用以甲醛为主要成分的脲醛树脂作为胶黏剂，因而不可避免地会释放出甲醛。

（2）装饰材料类。墙面、地面的装修辅助材料都会使用胶黏剂，因此也会有甲醛释放出来。

（3）燃料、图书类。燃烧燃料可以产生大量的甲醛，厨房内如果同时使用煤气和液化石油气时，就会释放出甲醛。

（4）日常生活化学用品类。人们在日常生活中所用的化学产品，如化妆品、清洁剂、杀虫剂、消毒剂、防腐剂、印刷油墨、纸张等均含有甲醛。

1.2 危害

据统计，室内甲醛的含量基本上是标准的几倍到几十倍，对人类的健康造成严重的威胁。甲醛对健康危害主要有以下几个方面。

（1）刺激作用。甲醛的主要危害表现为对皮肤黏膜的刺激作用，甲醛是原浆毒物质，能与蛋白质结合、高浓度吸入时出现呼吸道严重的刺激和水肿、眼刺激、头痛。

（2）致敏作用。皮肤直接接触甲醛可引起过敏性皮炎、色斑、坏死，吸入高浓度甲醛时可诱发支气管哮喘。

（3）致突变作用。高浓度甲醛还是一种基因毒性物质。实验动物在实验室高浓度吸入的情况下，可引起鼻咽肿瘤。

（4）突出表现。头痛、头晕、乏力、恶心、呕吐、胸闷、眼痛、嗓子痛、胃纳差、心悸、失眠、体重减轻、记忆力减退以及植物神经紊乱等；孕妇长期吸入可能导致胎儿畸形，甚至死亡，男子长期吸入可导致男子精子畸形、死亡等。

由此可见，甲醛对人们的身体健康危害甚大。经过调查发现，现在大部分家庭室内空气中甲醛含量超标，尤其是刚装修过的房间甲醛含量严重超标。人们生活在这样的环境中，甲醛会在人体中日积月累，最后显现出各种病状，特别是对于孕妇，会导致婴儿停止生长发育，心脑发育不全，严重时导致婴儿畸形或流产。由此可知，对室内甲醛的治理就显得尤为重要。

2 室内甲醛污染治理技术

目前室内甲醛污染治理技术主要有：物理吸附法、化学吸收法、植物吸收净化法、臭氧净化法、空气负离子技术、光催化技术。下面详细介绍一下。

2.1 物理吸附法

物理吸附法是去除空气中有害气体的常用方法之一，主要原理是吸附剂表面的分子由于作用力没有平衡而保留有剩余表面能，能够吸引空气中的污染物质，达到净化气体的目的。颗粒活性炭、沸石、分子筛、硅胶等都是一些常用的吸附剂。物理吸附方法虽简便易行，但是吸附性能易受到外界环境的影响，并且存在吸附饱和问题。

为了解决吸附剂易饱和的问题，改良吸附剂的性能成为研究的重点。其中，姜良艳、周学仕、王文超等人将杏壳活性炭浸泡在溶液中，使杏壳活性炭负载上MnOx，然后再进行活性炭吸收甲醛的实验[1]，结果证明负载有MnOx的活性炭对甲醛的吸附量有所提高，可达到5.51mg/g，高于活性炭原样。蔡建、胡建军、张雁等[2]将活性炭纤维浸泡于分不同浓度的HNO3、NH3、H2O2、NH4Cl溶液后再进行甲醛的吸收实验，实验表明，用H2O2浸泡过的活性碳纤纤维吸附甲醛效果最好。

改良后的吸附剂对甲醛的吸收效果虽然有所提高，但是远远不能满足室内甲醛气体的去除，并且不能从根本上消除甲醛气体，吸附剂的后续处理问题仍待解决。

2.2 化学吸收法

甲醛是一种化学性质活泼的有机物，能与其它化学物质发生氧化反应、加成反应、络合反应等，从而使其转化成H2O、CO2等无毒无害的反应产物，最终使室内的甲醛得以清除。常用的化学试剂有以下两类。

2.2.1 无机铵盐和亚硫酸（氢）盐

但是这种方法也有不足之处，例如甲醛与铵盐溶液的反应是可逆的，容易受到pH和环境温度的影响。所以当外界条件变化时，生成络合物的甲醛能被重新释放出来，室内甲醛就得不到去除。

2.2.2 氨的衍生物

氨及其氨的某些衍生物,由于它们分子中的氮原子上都带有未共用电子对,因此都是含氮的亲核试剂,可以与醛、酮发生亲核加成。氨的衍生物去除甲醛就是利用氨基可与甲醛发生亲核加成反应[4]，最终生成无毒无害性能稳定的化合物。化学反应方程式如下所示：

反应一般要在酸性条件下进行,氨的衍生物具有消除甲醛效果好、用量少、安全无害等优点，是目前应用最广泛的一种消醛剂。

虽然化学吸收法具有快速、有效、简便易行等优点，但是消醛剂不能在油漆表面使用，并且一旦人入住之后就不能再使用。

2.3 植物吸收净化法

绿色植物具有杀菌吸尘、除去空气污染物、美化环境的功效,用植物治理室内空气污染已经引起各国科学家的高度重视。某些植物对甲醛有吸收—代谢的作用，利用这种方式可以除去甲醛。经过大量的实验研究表明，一些室内观赏植物如吊兰、银苞芋、大叶喜林芋等能够较好的吸收室内空气中的甲醛[5]。但是，植物对污染物的降解效率易随着外界的环境条件而发生变化。同时，植物吸收净化法适合于室内污染物溶度低下，并且作用时间较慢，其作用的时效和稳定性有待进一步观察和研究。

2.4 臭氧净化法

甲醛结构式中碳（C）与氧（O）的共价双键的存在，就是甲醛具有毒性的关键所在。高浓度臭氧与甲醛发生化学反应时，臭氧的强氧化性能（臭氧原子核，强夺电子的能力）强制性夺取共价键中的电子，使其结构发生根本性变化，转化成对人体无害的水和二氧化碳，从而达到去除甲醛的目的。

但是利用臭氧去除甲醛存在许多问题，其一，臭氧对甲醛的氧化效率并不高；其二，室内空气中有多种污染物质能与甲醛反应生成对人体有巨大危害的二次污染物。因此，臭氧氧化法作为一种净化甲醛的方法并不为大家所接受。

2.5 光催化技术

光催化氧化法主要是利用半导体光催化剂达到去除污染物的目的。首先，半导体光催化剂可以把空气中的污染物吸附到催化剂表面，然后，在光的照射下，半导体催化剂可以产生光生载流子，最终，产生的光生载流子能与有机污染物质发生氧化还原反应，生成无毒无害的产物。常用的光催化剂有：金属氧化物（如 TiO2、ZnO、WO3等）、金属硫化物（如 CdS、ZnS)等，其中以TiO2的研究最为广泛。但是常规的纳米TiO2光催化剂对光波长的要求高，因而其作为室内空气净化的光催化剂在实际应用中会受到一些限制，通过在催化剂中添加金属离子、非金属离子等使催化剂所需的光波长发生红移是现在研究的热点。在金属元素掺杂方面，经过大量的探究发现，掺杂适量的Fe能够促进二氧化钛红移至可见光区，掺杂适量的Co可以使TiO2产生微小红移但是能够增强其在可见光区的吸收强度，掺杂一定量的N元素能够替代晶胞中的氧元素，进而改变电子结构，最终实现TiO2在可见光下对甲醛高效率的吸收。

3 结语

随着科技的进步和社会的发展, 人们生活水平逐渐提高,各种各样的装饰品、家具等被引入室内，与此同时，室内空气污染尤其是高溶度的甲醛 已经成为人们亟需解决的问题。国内外对甲醛污染的空气净化技术多种多样，并且各有各的优缺点 。其中纳米光催化技术具有成本低、效率高、无二次污染、反应快等优点，成为未来室内空气净化的重要技术。

[1]姜良艳,周仕学,王文超,等.活性碳负载锰氧化物用于吸附甲醛[J].环境科学学报,2008,28（2）：337-341

[2]蔡建，胡建军，张雁.改性活性炭纤维对甲醛吸附性能的研究.环境科学与技术，2004,27（3）：16

[3]胡宏纹.有机化学.第2版.北京：高等教育出版社，1990.1

[4]Pai,Panemangalove S,Peterson,et al.US Pat,3957431.1976-05-18

[5]胡海红，戴修道，室内绿化净化功能的研究[J]。上海建设技术，1996,5（6）：37-38

[6]蒋耀庭,潘丽娜,金德林等.人工负离子净化舰艇舱内空气的效果研究[J].环境与健康杂志,1999,16(5)：277一279

[7]Liu Junzhe,Li Yushun,Lv Lihua.Effect of anti-freezing admixtures on alkali-silica reaction in mortars[J].Wuhan university of Technology-Mater Sci Ed,2005,2：2