三种甲醛释放量检测方法的比较与评价

彭红杰

摘  要：国家标准GB/T 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》对甲醛释放量的检测方法分别提到穿孔法、干燥器法和气候箱法。文章概述上述三种检测方法的基本原理，通过比较分析得出它们的优点、缺点和适用情景。比较分析结果表明，三种检测方法在检测成本、检测周期、检测精度、检测隐患等方面存在差异。建议考虑样品的甲醛释放量水平及检测结果的分散性，从实践中总结经验，保证甲醛释放量的检测结果的准确性。

关键词：甲醛释放检测;穿孔法;干燥器法;气候箱法

中图分类号：TS67 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）29-0126-03

Abstract： National Standard GB/T 17657-2013 "Test Methods of Evaluating The Properties of Wood-based Panels and Surface Decorated Wood-based Panels" mentioned that methods for detecting formaldehyde emission include perforation， dryer and climate box method. In this paper， the basic principle of the above three methods was reviewed. Comparative analysis was used to indicate their advantages， disadvantages and applicable situations. The results showed that the three methods have differences in the inspection cost， detection cycle， detection accuracy and hidden danger. It was suggested that quantity of formaldehyde emission and test dispersion of test results as well as summing up experience from practice should be consideredto ensure the accuracy of the test results.

Keywords： formaldehyde emission detection; perforation methods; dryer method; climate box method

甲醛是被世界卫生组织认定为对人体健康有害的物质之一，同时被认为是极大可能致癌的物质。大量的卫生案例表明，甲醛可以对人的中枢神经系统、呼吸道、视网膜造成不可逆转的伤害，甚至对儿童的发育造成延滞。人造板在生产过程中大量使用各种黏贴胶剂，尤其是含有大量游离甲醛的脲醛树脂胶，使得室内空气污染格外突出。因此，无论是人造板生产商、还是检测部门、购买方，均应该对人造板进行一定的甲醛含量检测。甲醛检测可施行方法有很多种[1]，比如光谱法、电化学法、色谱法、生物学方法、化学方法等，不同国家和地区的执行标准也不相同。学界尚无明确定论何种方法较好，但是国家GB/T 17657-2013标准《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中明确对甲醛释放量的检测方法可使用穿孔法、干燥器法和气候箱法。这三种方法的工作原理是何？实际应用中有何优劣？以及适合应用于何种场景？通过实际应用与对比分析，针对不同使用场景进行不同的检测方式，将大大降低检测成本，提高检测效率，让人们更加安心的使用人造板。本文主要研究基于GB/T 17657-2013标准提出的三种甲醛释放量的检测方法，对其进行比较分析。

1 常用甲醛释放量的检测方法概述

1.1 穿孔法

穿孔法是检测游离甲醛在人造板中含量的传统方法，又被称为穿孔萃取法。标准（GB1850-2001）规定：测定中密度及高密度纤维板、刨花板及定向刨花板中的甲醛释放量均采取穿孔法。完成穿孔萃取法一般需要以下两个步骤：

（1）穿孔萃取。将甲苯溶剂煮沸，并把测试板材放置在沸腾的甲苯溶剂中进行蒸煮，使游离甲醛与板材自动分离。通过液-固萃取方式使甲醛从测试板材中溶解出来，再利用穿孔器将溶有甲醛的溶剂与水进行液-液萃取，待甲醛转溶于水后，对甲醛水溶液进行定量分析。然后通過被测试液的甲醛浓度、试件质量以及试件的含水率等计算出被测试板材的甲醛释放量。一定要注意甲苯的有毒性，并且具有易挥发性，安全使用甲苯也是采取穿孔法的一大难点。

（2）进行甲醛水溶液的浓度测定。通常选用碘量法或分光光度法进行测定，按标准计算出所测待检验人造板材的甲醛释放量数值。从实际检测工作应用来看，不同的分析方法对试验结果将产生不同的影响。比如使用碘量法进行测定高纯度的甲醛溶液时会得出较高的精度，但是当被测甲醛溶液中含有其他杂质时，会造成一定的测定偏差。因此标准（GB/T 17657-2013）规定当甲醛含量较低时，优先采用分光光度法。与碘量法相比，分光光度法一般是通过甲醛与乙酰丙酮在过量铵盐存在下的特征反应，将具有较高的排他性，选择性很强，少量的其他醛、酮及醇等物质对测定的干扰较小。因此，在对低甲醛释放量的人造板进行测试时，应优先采用分光光度法。

1.2 干燥器法

干燥器法测试的原理是通过结晶皿中的蒸馏水吸收干燥器干燥测试样品板材后释放的甲醛，形成待测试的试件溶液，并通过对此吸收液进行分析，得到的实验结果便是待测样品板材的甲醛释放量。标准（GB/T 18580-2001）规定装饰单板、胶合板、细木工板、贴面胶合板，以及各种饰面的人造板均需要采用干燥器法进行测定甲醛释放量。干燥器法同样也需要分两个步骤进行：一是收集甲醛;二是测定甲醛浓度，利用分光光度计进行测定样品溶液的吸光度，通过比对标准曲线来计算甲醛的浓度。综上所述，可以发现干燥器法的操作相对简单，检测周期也相对较短，因此应用非常普遍。但是影响干燥器法测量精度的因素很多，比如天气和干燥的时间长短、试件板材的密封方式、结晶皿的直径、吸收容器的容积及含水率等。因此，针对不同目的的检测使用不同的干燥器法得到的效果更佳[2]。

1.3 气候箱法

气候箱法的检测原理是将1m3表面积的待测样品板材放入气候箱内，在各种参数维持在一定的标准水平下，甲醛从待测样品板材中释放出来，与箱内空气充分混合后，抽取气候箱内含有甲醛的空气，被抽出的空气将通过盛有蒸馏水的吸收瓶，待空气中的甲醛全部溶入水中，则只需要测定吸收液中的甲醛含量以及被抽取的空气体积，便可以计算出每立方米的空气中存在的甲醛含量（mg/m3）。从释放的第7天开始，周期性地抽取箱内空气，直到气候箱内空气中甲醛浓度含量达到稳定状态，则认为此时气候箱内空气的甲醛浓度即为测试值。此法多存在于检验检疫、质量技术监督部门，适用于饰面人造板，包括实木复合地板、浸渍纸层压木地板、浸渍胶膜纸饰面人造板、竹地板等[3]。标准（GB 18580-2017）更是将1m3气候箱法作为测定人造板中甲醛释放量的唯一社会公证测试方法。

2 三种检测方法的比较分析

根据文献整理[4-5]和作者的检测经验，对三种甲醛释放量检测方法的优点、缺点及主要适用场景进行比较，结果见表1。穿孔法的优势是设备投入小、操作简单、检测周期短（3-4小时），适宜加工企业连续化生产的质量控制。就目前而言，人造板生产厂家和家具生产企业大多数采用穿孔萃取法对甲醛释放量进行检测作为对原材料出厂和验收的判别依据。但该检测方法仍有缺陷。第一，穿孔法在萃取的过程中容易将其它醛类物质释放出来，导致测试的数据存在误差。第二，人造板材的含水率误差也会导致检测数据存在误差。第三，人造板由于各生产厂家的涂胶工艺和涂胶设备不同导致其均匀性差，而穿孔法是通过局部采样，也会导致检测数据存在误差。

干燥器法的优点在于设备简单，操作方便，检测周期短（24小时），适用于家具制造企业对原材料采购的品质验收和监控。但是，影响干燥器法的因素很多，比如天气和干燥的时间长短、试件板材的密封方式、结晶皿的直径、吸收容器的容积及含水率等。

气候箱法通过模拟实际使用情况下的典型温度、湿度以及通风状况等，最接近于实际使用状态，检测结果也最能反映实际情况，因而气候箱法是一种比较稳定的检测手段。国家标准中（GB 18580-2017）将气候箱法作为仲裁的试验方法，适用于科研检测机构或家具制造企业生产名贵家具的无损检测。但它的缺点是测试时间长（10-28天）、设备成本高、可重复性差，其使用范围受到一定的限制。

因此，三种检测方法在检测成本、检测周期、检测精度、检测隐患等方面存在差异。

（1）基于检测成本分析，穿孔法与干燥器法较为便宜，主要因为其设备成本低，操作较为方便，但是气候箱法因为设备精度要求较高，导致设备成本与检测成本高。

（2）基于检测周期分析，穿孔法与干燥器法的检测周期相对较短，穿孔法最快3-4小时便可以得出结果，干燥器平均约24小时，但是气候箱法约需要7天才可以出检测结果。

（3）基于检测精度分析，气候箱法最接近于人造板在实际使用中的真实条件，都与实际情况相一致，检测结果更加符合实际情况，甲醛释放量的测试结果更加接近真实水平，具有较高的实用价值;干燥器法可以检测到人造板向外释放甲醛的概率大小，但是无法模拟人造板的真实情况，无法做到精确检测;穿孔法因为无需进行温度、湿度等预处理，人造板样品的含水率直接影响检测结果，导致精度相对较低。

（4）基于检测隐患分析，气候箱法与干燥器法相对安全，穿孔法因为使用甲苯作为萃取液，存在较大的安全隐患。

因此，质量检测部门、企业、个人可以基于实际需要进行相应的方法选择，表1也有适用场景推荐。

3 结束语

甲醛释放的测度并没有最优的测试方法。穿孔法、干燥器法和气候箱法三种检测方法各有优缺点。实验室的温度、湿度、木材含水率、样品在实验室的平衡时间、取样部位、检测设备、检测方法等等因素都可能造成甲醛释放量检测结果不确定度。人造板的需求日益扩大，质量也参差不齐。为了达到更加理想的重现性，建议仔细研究标准，同时对使用的方法和条件进行改善。通过先进的科学技术方法，考虑样品的甲醛释放量水平及检测结果的分散性。从实践中总结经验，这样才能保证人造板中甲醛释放量的检测结果更加准确，让人们更加安心的使用人造板。

参考文献：

[1]刘晓庚，鲍雯钰，吴俞蓉，等.甲醛测定方法的研究进展[J].理化检验（化学分册），2019，55（05）：577-583.

[2]池永亮，林玉珍.采用3种干燥器法測定中密度纤维板甲醛释放量的比较分析[J].林产工业，2015，42（04）：35-40.

[3]王晓明.气候箱法测定家具甲醛释放量与实际工况差异的探讨[J].计量与测试技术，2019，46（02）：70-72+76.

[4]李煜，李文.人造板中的甲醛释放及其检测方法分析[J].江西建材，2017（22）：242+247.

[5]郭飞燕，甘美娇，徐漫平，等.气候箱法和干燥器法测试甲醛释放量的比较分析[J].木材工业，2020，34（03）：37-39.