人造板TVOC释放多相传质模型及释放特性参数分析

林玉瑶

（中山市环境保护局神湾分局广东中山528462）

人造板TVOC释放多相传质模型及释放特性参数分析

林玉瑶

（中山市环境保护局神湾分局广东中山528462）

近年来，人们的生活水平不断提高，在居室装修中大量使用人造板，而人造板会释放出挥发性的有机化合物，严重影响着室内空气的质量。为了治理室内挥发性的有机化合物，对室内空气的质量进行改造，需要对人造板进行研究，建立相应的人造板TVOC释放多相传质模型，并分析温度、湿度等因素对人造板TVOC释放特性参数的影响，进而有效改善室内空气的质量。本文对人造板TVOC释放多相传质模型及释放特性参数进行研究，以期能够有效改善室内空气的质量。

人造板；TVOC释放；多相传质模型；释放特性参数

1前言

当前，社会不断发展进步，人们生活水平不断提高，对空气质量提出了更高的要求，为了追求生活、办公环境的舒适性和优美性，人们在房屋装修中大量使用人造板，而人造板会释放出挥发性的有机化合物，对室内环境造成一定的污染，严重威胁着人们的身体健康。而人们一天中有90%以上的时间需要在室内度过，为了有效控制人造板释放的挥发性有机化合物，保障人们的生活质量，必须对人造板TVOC释放多相传质模型及释放特性参数进行分析，才能有效对室内挥发性化合物进行有效的治理，为人们营造良好的办公和生活环境。

2分析人造板TVOC释放多相传质模型的建立

用于室内装修的人造板是很常见的多孔材料，内部结构是固体骨架与流体的多相混合体，其本身的密度差会引发质扩散，进而释放出挥发性的有机化合物[1]。人造板释放TVOC有以下三个过程:板材内部的释放、板材界面的释放、小室内的释放，因此，人造板TVOC模型的建立需要从三个方面进行。

2.1建立人造板板材内部的多相传质模型

可以从以下四个方面对模型建立进行假设：（1）在人造板内部，有机污染物的浓度在时间和空间上具有连续性，因此，此模型的建立应该采取连续介质化的方法。（2）人造板结构比较均匀，因此模型建立中的弯曲率和扩散系数应该是标量。（3）在板材的内部，孔隙具有连通性，有着相同的体积与面积孔隙率。（4）人造板的浓度梯度是其质扩散的动力，在建立模型时可以把温度场、磁场等作用忽视[2]。根据Fick第一定律对人造板有机污染物释放的机理竞争研究，建立起多项相有机污染物释放的模型，通过一系列的推导，可以得到关于人造板板材孔隙与固相中TVOC浓度关系的方程式：

2.2建立人造板界面层TVOC释放模型

相较于平面面积而言，人造板板材的四个侧面面积较小，不能起到很大的释放作用，在建立模型中，可以假设四个侧面都没有挥发性有机污染物的释放，并把人造板板材的释放看成双面板材的释放。其次根据假设进行推导，可以得到以下方程式：

2.3对板材小室空气层TVOC的扩散进行实验

根据小室内挥发性有机污染物TVOC质量守恒定律进行推导，可以得到小室内有机污染物TVOC质量守恒的等式：

因此可以建立小室内TVOC质量守恒的方式：

由此，小室内初始浓度为：

2.4建立人造板有机污染物释放多相传质数学模型

根据以上的（1）和（4），可以得出以下人造板有机污染物释放多相传质的数学模型：

3分析人造板有TVOC释放参数

3.1 TVOC释放参数模型的假设

为了研究人造板中TVOC的释放参数特性，可以根据其释放特点对模型进行假设：（1）人造板的材料都是均质的。（2）人造板材料内部和空气中有机污染物扩散的动力主要是浓度差，根据Fick第二定律，可以把电场、磁场等对质的影响忽略。（3）因为人造板中TVOC的释放是一个物理过程，因此忽略不计其中的化学作用。（4）有机污染物之间不会发生化学反应。（5）在固定条件之下，人造板内部扩散的系数、界面分离系数、空气层中对流质的系数是恒定的，而且是一个常数。（6）把人造板多孔的特性忽略，有上文中的人造板TVOC多相传质模型，可以把人造板多孔的特性融合到有效扩散的系数之中。根据推导，可以得出模型：

这里符号

其中μn基本满足

3.2对人造板TVOC释放参数进行估算

由以上的公式（6）可以发现，人造板内部的TVOC浓度与板材初始的浓度、释放特性的参数、小室内部TVOC的浓度、板材的厚度、小室内最初的浓度都有一定的关系，同时，人造板内部浓度的大小决定着小室内TVOC的浓度，其中有比较复杂的函数关系，对板材释放TVOC参数的估计有一定的难度。为了更加准确地对板材释放TVOC参数进行估计，可以采用两步估计的方法，分两个步骤对其进行估计。首先，可以利用积分近似的方法把模型简化，获得其中的对流质系数、离散系数，并对人造板内部最初的浓度进行量级估计，在这个基础上，对TVOC的方程式进行离散化处理，反演出板材中有机污染物中的流传质系数、离散系数、板材最初浓度、扩散系数。

4结语

当前，人造板作为较为常用的装修材料，被广泛应用于室内装修中，可以为人们营造出优美、舒适的生活和工作环境，但是在使用的过程中，人造板会释放出有TVOC，不仅对室内空气造成污染，而且严重威胁着人们的身体健康。本文对人造板TVOC释放多相传质模型及释放特性的参数进行分析，探讨如何建立人造板TVOC释放多相传质的数学模型，并提出了人造板TVOC释放特性参数的估算方法，希望能够控制人造板中TVOC的释放，进而改善室内空气状况，为人们提高健康、舒适的生活、工作环境。

[1]徐海霞,陶文铨.我国室内空气中半挥发性有机化合物的来源和污染现状[J].环境与健康杂志,2013,3(11):137-138.

[2]张文超,沈隽.装饰刨花板总挥发性有机化合物(TVOC)释放特性的研究[J].林产工业,2014,5(01):45-46.