Processing math: 100%

多元材料组合TVOC的释放规律

董雪梅, 关红艳, 袁庆丹, 赵同新, 周建, 郭中宝, 田菲菲. 多元材料组合TVOC的释放规律[J]. 环境化学, 2023, 42(4): 1389-1392.
引用本文: 董雪梅, 关红艳, 袁庆丹, 赵同新, 周建, 郭中宝, 田菲菲. 多元材料组合TVOC的释放规律[J]. 环境化学, 2023, 42(4): 1389-1392.
DONG Xuemei, GUAN Hongyan, YUAN Qingdan, ZHAO Tongxin, ZHOU Jian, GUO Zhongbao, TIAN Feifei. Determination of TVOC emission behavior after combination of various decorative materials[J]. Environmental Chemistry, 2023, 42(4): 1389-1392.
Citation: DONG Xuemei, GUAN Hongyan, YUAN Qingdan, ZHAO Tongxin, ZHOU Jian, GUO Zhongbao, TIAN Feifei. Determination of TVOC emission behavior after combination of various decorative materials[J]. Environmental Chemistry, 2023, 42(4): 1389-1392.

多元材料组合TVOC的释放规律

    通讯作者: 电话:010-51167686, E-mail:dongxuemei@ctc.ac.cn
  • 基金项目:
    国家重点研发计划项目(2016YFC0700600 )资助.

Determination of TVOC emission behavior after combination of various decorative materials

    Corresponding author: DONG Xuemei, dongxuemei@ctc.ac.cn
  • Fund Project: National Key R&D Plan Project (2016YFC0700600).
  • 摘要: 针对我国建筑室内装修过程中材料符合国家标准要求但完工后室内空气质量不达标的现状,本文选择动态环境舱测试法探究了皮革、涂料、木饰面板3种代表性高风险材料多元组合后的总挥发性有机化合物(TVOC)释放规律. 研究表明,所选3种材料单一TVOC释放量由大到小依次为涂料、木饰面板和皮革;当3种材料两两组合后,TVOC释放量会增加,但不一定是两种材料释放TVOC的加和,涂料-皮革组合、皮革-木饰面板组合后TVOC存在释放抑制现象,涂料-皮革组合后从24 h到264 h(11 d)抑制率由45%逐渐降低到10%,皮革-木饰面板组合后抑制率基本保持在20%左右,而涂料-木饰面板组合后TVOC释放无抑制现象;3种材料组合后TVOC抑制释放现象持续衰弱,到第11天时抑制作用逐渐趋近于零.
  • 随着经济社会的发展,水资源短缺问题已成为我国农业和经济社会发展的制约因素[1]。因此,实施节水技术对实现我国水资源可持续利用,保障我国经济社会可持续发展具有十分重大的意义。而保水剂因为使用方便,保水效果好等优点也成为节水增产的新途径和新方法[2]。从20世纪60年代开始,保水剂在美国、日本等发达国家开始研究[3-4],但因成本高,成为制约其发展利用的重要因素[5]

    污泥是污水厂的副产品,随着工业和城市的发展,污水处理率的提高,我国污泥的产生量正随着污水处理率的提高而迅速增加[6]。妥善科学地处理处置大量产生的污泥已是一个亟待解决的环境问题[7]。同时污泥也是一种很有利用价值的潜在资源,但污泥的透水性差难以干燥是其资源化利用的技术障碍[8-9]。利用其这个特点如果可以开发污泥保水的新功能,在促进污泥废物利用的同时,也可为复合保水剂提供一种新的廉价材料。罗艳丽[10]研究发现,污泥具有保水功能,污泥用量和在土层中放置的位置对保水效果有重要的影响。刘美英等[11]通过盆栽试验也表明,城市污泥堆肥不仅可以明显提高栽培基质的有效氮、磷含量,提供植物生长所需的养分,而且可以增强栽培基质的保水性能和植物的抗旱能力。污泥保水功能的开发利用,对污泥的农用资源化及保水新材料的研制均有重要意义[8]。目前的研究表明污泥具有一定的保水性,但有关污泥保水特性的研究还较少,城市污泥的保水性能究竟如何还不清楚。文章以农田土壤为对照,通过测定不同粒径下污泥的吸水倍数、吸水速率、保水率等指标,研究城市污泥的保水性能,分析了污泥不同添加量对土壤保水性的影响,并采用红外光谱仪观察干污泥和保水污泥的结构,从微观上解析污泥的保水特征,以期为今后污泥资源化新途径和保水剂的开发提供理论依据。

    供试污泥采自乌鲁木齐市某城市污水处理厂,该污水处理厂主要处理乌鲁木齐市的生活污水,水处理采用AB法处理工艺,出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准:GB18918—2002》[12]中二级排放标准。该污水厂污泥处理采用常规处理流程,见图1。供试污泥为该污水厂脱水后的污泥。

    图 1  污泥处理流程图

    供试土壤采自新疆农业大学三坪农场,为农田土壤。土壤、污泥样品基本理化性质见表1

    表 1  土壤污泥基本理化性质
    类型有机质/g·kg−1pHTP/g·kg−1碱解氮/mg·kg−1TN/g·kg−1速效磷/mg·kg−1
    污泥467.057.832.2555.1817.99280
    土壤 64.498.633.25 7.58 0.19 4.23
     | Show Table
    DownLoad: CSV

    将采集的污泥和土壤样品放在干净的白纸上经自然风干后,用四分法分别缩至100 g,除去样品中的石子和植物残体等异物,用研钵研碎,土壤样品过2 mm的尼龙筛,污泥样品分别过2 mm、1 mm、250 μm和150 μm尼龙筛,装袋做好标记备用。污泥的初始含水率为71%,风干后为1.5%。

    吸水倍数是指保水剂所吸收水分质量与自身质量的比值,反映保水剂能够吸收水分的最大量,是保水剂保水性能的一个重要指标[13]。吸水倍数越大,能够保持的水分越多,可给予农作物更多的水分吸收。

    以过2 mm筛的土壤为对照,称取过不同孔径的污泥0.50 g,放入玻璃烧杯中,加入100 mL水,放置60 min,充分饱和后用104 μm纱网过滤,直至每20 s无一滴水滴下时称量,每种处理设置3个重复。吸水倍数的计算见公式(1)[14]

    Q=(m2m1)/m1 (1)

    式(1)中,Q为吸水倍数;m1m2为干、吸水饱和后的质量。

    吸水速率为单位质量的保水剂在单位时间内吸收的液体体积或质量,是衡量保水剂能否快速吸水的一个重要指标[15]

    称取过不同孔径的污泥1.00 g,加入100 mL蒸馏水,分别于1、3、5、10、20、30、60、90 min后过滤污泥,称量,测定吸水速率。吸水速率的计算见公式(2)[16]

    V=f/s (2)

    式(2)中,V为吸水速率;f为吸水量;s为时间。

    保水能力是反映污泥充分吸水后的供水能力,保水能力的大小用保水率来衡量[17]。保水率是保水量与含水量的比值,能够说明各处理的保水能力。

    以蒸馏水为对照,称取过不同孔径的吸水饱和后的污泥50.00 g,于烧杯中,在室温条件下蒸发,每天称量,直至污泥中的水分完全蒸发。污泥失水率的计算见公式(3)[18]

    T=D/HB=1T (3)

    式(3)中,T为失水率;D为失水量;H为饱和含水量;B为保水率。

    以不添加污泥的土壤(A1)为对照,称取一定量过1 mm孔径的污泥加入土壤中,污泥添加量分别为土壤质量的25%(A2)、50%(A3)、75%(A4)和100%(A5)。添加污泥后混匀,装入底部扎孔的一次性塑料杯中;在蒸馏水中吸水2 h,测定吸水量,每个处理设置3个重复。

    将污泥样品放在烘箱中烘干,磨为粉末,用溴化钾压片法制备红外扫描样品,然后用傅里叶红外光谱仪在4000~400 cm-1范围扫描记录红外透光率光谱图。取3 g左右的污泥,放入充足的蒸馏水中浸泡1 d后,用74 μm的尼龙布过滤,并用蒸馏水淋洗,浸泡过滤淋洗3次,然后收集过滤物,在烘箱中烘干,然后用同样的方法扫描红外光谱。

    实验数据采用MicrosoftExcel 2010处理分析,显著性分析用软件SPSS19.0处理分析,红外光谱图用软件Origin8.6处理分析。

    不同粒径污泥的吸水倍数见表2

    表 2  不同粒径下污泥和保水剂的吸水倍数
    类型干质量/g吸水量/g吸水倍数/g·g−1
    2 mm土壤0.500.350.70a
    2 mm污泥0.501.262.52b
    1 mm污泥0.501.372.74b
    250 μm污泥0.501.503.00c
    150 μm污泥0.502.494.98d
      注:不同字母间表示有显著性差异(p<0.05)。
     | Show Table
    DownLoad: CSV

    表2可知,相同条件下充分吸水后,污泥的吸水倍数远高于土壤,两者之间呈显著性差异(p<0.05)。1 g的2 mm土壤可以吸收0.35 g的水,而1 g的2 mm污泥可以吸收1.26 g的水,相同粒径下污泥的吸水倍数为土壤的3.6倍,1 g的150 μm污泥可以吸收2.49 g的水,为2 mm土壤吸水倍数为的7.1倍左右。粒径对污泥的吸水量有一定的影响,4种粒径下,污泥的吸水倍数表现:150 μm污泥>250 μm污泥>1 mm污泥>2 mm污泥,粒径越小,污泥吸水倍数越大。除2 mm和1 mm污泥的吸水倍数之间没有呈现显著性差异外,其他粒径间均存在显著性差异(p<0.05)。

    不同粒径污泥的吸水速率见图2

    图 2  不同粒径污泥的吸水速率

    污泥和水刚接触的1 min内,吸水速率在各粒径下均最大,污泥能快速的吸收水分。150 μm的污泥1 min时,吸水速率为5.09 g/min,2 mm的污泥吸水速率为 2.25 g/min。之后污泥吸收水分的速度大幅下降,10 min时,150 μm的污泥吸水速率降为0.33 g/min,2 mm的污泥吸水速率降为 0.25 g/min。10 min之后,各粒径下污泥吸水速率均较低,不再发生较大变化,60 min左右污泥吸水达到饱和,吸水速率不再变化。表明污泥和水接触后,在3 min内能快速吸收水分,粒径越小,吸水速率越大,5 min之后吸水速率逐渐减小,60 min左右污泥吸水达到饱和。

    不同粒径污泥的保水率变化见图3

    图 3  不同粒径污泥的保水率

    图3可见,污泥的保水率:150 μm污泥>250 μm污泥>1 mm污泥>2 mm污泥>蒸馏水。蒸馏水在第6 d左右全部蒸发,除蒸馏水以外,2 mm污泥的保水时间最短,10 d左右污泥中的水分全部蒸发;150 μm污泥保水时间最长,14 d左右水分全部蒸发;250 μm污泥和1 mm污泥保水率没有呈现显著性差异(P<0.05),水分均为12 d左右全部蒸发。表明粒径对污泥的保水率有影响,粒径越小,保水率越高,保水效果越好。

    添加不同污泥量的土壤吸水量见图4

    图 4  不同浓度污泥对土壤吸水量的影响
      注:柱上不同字母表示处理间差异显著(p<0.05)

    图4可见,不同处理下的土壤吸水量表现:A5>A4>A3>A2>A1。各处理在P<0.05水平下呈现显著性差异,表明添加污泥后可以增大土壤的吸水量,并且污泥添加量越多,土壤中的吸水量越大。纯土壤样品A1的吸水量最小,为21.6 g;纯污泥A5的吸水量最大,为52.97 g。在土壤中添加25%的污泥后,土壤的吸水量增加到32.35 g,比对照提高了49.77%;在土壤中添加50%的污泥后,土壤的吸水量增加到42.9 g,比对照提高了98.61%;在土壤中添加75%的污泥后,土壤的吸水量增加到47.18 g,比对照提高了118.43%。

    吸水污泥和未吸水污泥的红外光谱图见图5

    图 5  吸水污泥和未吸水污泥的红外光谱图
      注:A、B分别代表未吸水污泥和吸水污泥

    图5可见,污泥在3 429、2 933、2 855、2 359、2 334、1 637、1 380以及1 031 cm-1下有吸收峰。

    吸水的污泥和未吸水的污泥的红外光谱对照红外光谱吸收峰的归属表[19]可知,污泥中主要含有芳香族、CH2烷烃、二氧化碳等物质。吸水的污泥和未吸水的污泥的红外光谱图中的特征峰波长一致,两者中的官能团并没有发生变化,由此可以得出,污泥吸水前后没有发生明显的化学变化,污泥吸水主要为物理吸附。

    本研究表明,城市污泥具有一定的保水性,吸水倍数远高于土壤,但相比市面上一般吸水倍数为几十甚至几百的保水剂[20],污泥的保水性能不及常规保水剂。但污泥作为急需处理的固体废物,价廉易得,可以通过增加其用量来进一步提高保水效果。开发污泥保水新功能,在促进污泥废物利用的同时,也为复合保水剂提供一种新的廉价材料。目前,保水剂因为其成本高[21],尚未被广泛使用,污泥若与保水剂结合制成复合保水剂使用,既降低了保水剂的价钱,又利用了污泥的保水性能,有望为污泥和保水剂的利用提供更大的发展空间。

    通过对4种不同粒径污泥保水特性的研究,发现无论在吸水倍数、吸水速率还是在保水率方面,粒径为150 μm的污泥均最强,说明在一定程度上污泥粒径越小,它的保水特性就更优,而且较土壤自身的保水性能有明显的提高,这是因为小粒径具有比大粒径更大的表面积,具有更强的吸附能力,李杨[22]和李兴[23]在研究不同粒径保水剂的性能时也证实了这一点,保水剂粒径越小,吸水倍率越大。在实际生产中,合适粒径的污泥若经过适当的处理后施入土壤,将有助于土壤快速吸收水分,增加土壤吸水量,提高土壤的保水率。

    开发污泥的保水功能,在环境保护与经济发展上均有明显的优势。污泥是一种急待处理的废物,在大中城市尤为明显。而大多数城市污泥由于与工业排污分开,基本上没有重金属或有机污染物超标的问题。作为保水材料使用,其用量比肥料用量更少,因而安全性更强[8]。污泥保水性的开发利用是切实可行的。

    1)污泥的吸水倍数高于土壤,2 mm污泥的吸水倍数为2.52 g/g,约为2 mm土壤的吸水倍数的3.6倍。150 μm污泥的吸水倍数为4.98 g/g,约为土壤的7.1倍。污泥粒径越小,吸水倍数越大。

    2)污泥和水接触后,在3 min内能快速吸收水分,粒径越小,吸水速率越大,5 min之后吸水速率逐渐减小,60 min左右污泥吸水达到饱和。

    3)污泥的保水率:150 μm污泥>250 μm污泥>1 mm污泥>2 mm污泥>蒸馏水。粒径越小,保水率越高,保水效果越好。

    4)添加污泥后可以增大土壤的吸水量,在土壤中添加25%的污泥后,土壤的吸水量可以增加49.77%。

    5)污泥吸水前后没有发生明显的化学变化,主要为物理吸附。

  • 图 1  (A)涂料-皮革、(B)皮革-木饰面板、(C)涂料-木饰面板三种组合实测结果与两种单一材料TVOC释放量求和结果对比图

    Figure 1.  Comparison of the measured results of (A) paint-leather, (B) leather-wood veneer, (C) paint-wood veneer and the summation of TVOC emissions of two single materials

    图 2  (A)三元组合实测结果与三种单一材料TVOC释放量求和结果对比图(B)三元组合后的TVOC抑制率

    Figure 2.  (A) Comparison of the measured results of paint-leather-wood veneer and the summation results of TVOC emission of three single materials (B)TVOC inhibition rate after ternary combination

    表 1  三种代表性装饰装修材料的多元组合方式表

    Table 1.  Table of multiple combinations of three representative decoration materials

    编号组合类型组合方式编号组合类型组合方式
    1单一材料皮革4二元组合涂料-皮革
    2单一材料涂料5二元组合皮革-木饰面板
    3单一材料木饰面板6二元组合涂料-木饰面板
    7三元组合皮革-涂料-木饰面板
    编号组合类型组合方式编号组合类型组合方式
    1单一材料皮革4二元组合涂料-皮革
    2单一材料涂料5二元组合皮革-木饰面板
    3单一材料木饰面板6二元组合涂料-木饰面板
    7三元组合皮革-涂料-木饰面板
    下载: 导出CSV
  • [1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》[S]. 北京: 中国计划出版社, 2020.
    [2] 国家卫生健康委员会. GB/T 18883-2022《室内空气质量标准》[S]. 北京: 中国标准出版社, 2022.
    [3] 袁庆丹, 董雪梅, 关红艳, 等. 小型环境测试舱法测定聚氯乙烯卷材地板中TVOC的释放量 [J]. 环境化学, 2020, 39(10): 2955-2958.
    [4] 贾祺, 关红艳, 郭中宝, 等. 美缝剂TVOC释放量与释放规律的测试与分析 [J]. 环境化学, 2021, 40(2): 665-668.
    [5] 李曼, 关红艳, 郭中宝, 等. 水性木器涂料中甲醛与TVOC释放规律 [J]. 环境化学, 2021, 40(5): 1628-1630.
    [6] 谢义师, 胡晓珍, 沈学宁, 等. 小型环境舱法对水性内墙涂料TVOC释放的研究 [J]. 涂料工业, 2016, 46(1): 38-43.
    [7] 黄丽, 梁卫辉, 秦孟昊. 温度对木器漆甲醛与可挥发性有机化合物(VOCs) 散发的影响 [J]. 建筑科学, 2018, 34(8): 71-76.
    [8] 李锐, 岳茂增, 宋玉峰, 等. 浅析人造板与木质家具中甲醛、TVOC释放量以及污染的降低、防范对策 [J]. 绿色环保建材, 2019(2): 14-15. doi: 10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2019.02.009
  • 加载中
图( 2) 表( 1)
计量
  • 文章访问数:  1708
  • HTML全文浏览数:  1708
  • PDF下载数:  45
  • 施引文献:  0
出版历程
  • 刊出日期:  2023-04-27
董雪梅, 关红艳, 袁庆丹, 赵同新, 周建, 郭中宝, 田菲菲. 多元材料组合TVOC的释放规律[J]. 环境化学, 2023, 42(4): 1389-1392.
引用本文: 董雪梅, 关红艳, 袁庆丹, 赵同新, 周建, 郭中宝, 田菲菲. 多元材料组合TVOC的释放规律[J]. 环境化学, 2023, 42(4): 1389-1392.
DONG Xuemei, GUAN Hongyan, YUAN Qingdan, ZHAO Tongxin, ZHOU Jian, GUO Zhongbao, TIAN Feifei. Determination of TVOC emission behavior after combination of various decorative materials[J]. Environmental Chemistry, 2023, 42(4): 1389-1392.
Citation: DONG Xuemei, GUAN Hongyan, YUAN Qingdan, ZHAO Tongxin, ZHOU Jian, GUO Zhongbao, TIAN Feifei. Determination of TVOC emission behavior after combination of various decorative materials[J]. Environmental Chemistry, 2023, 42(4): 1389-1392.

多元材料组合TVOC的释放规律

    通讯作者: 电话:010-51167686, E-mail:dongxuemei@ctc.ac.cn
  • 1. 中国国检测试控股集团股份有限公司,北京,100024
  • 2. 中国建材检验认证集团苏州有限公司,苏州,215008
  • 3. 岛津企业管理(中国)有限公司,北京,100020
基金项目:
国家重点研发计划项目(2016YFC0700600 )资助.

摘要: 针对我国建筑室内装修过程中材料符合国家标准要求但完工后室内空气质量不达标的现状,本文选择动态环境舱测试法探究了皮革、涂料、木饰面板3种代表性高风险材料多元组合后的总挥发性有机化合物(TVOC)释放规律. 研究表明,所选3种材料单一TVOC释放量由大到小依次为涂料、木饰面板和皮革;当3种材料两两组合后,TVOC释放量会增加,但不一定是两种材料释放TVOC的加和,涂料-皮革组合、皮革-木饰面板组合后TVOC存在释放抑制现象,涂料-皮革组合后从24 h到264 h(11 d)抑制率由45%逐渐降低到10%,皮革-木饰面板组合后抑制率基本保持在20%左右,而涂料-木饰面板组合后TVOC释放无抑制现象;3种材料组合后TVOC抑制释放现象持续衰弱,到第11天时抑制作用逐渐趋近于零.

English Abstract

  • TVOC释放量是衡量室内空气污染程度的重要指标之一,包括苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等,其在室内的浓度大小直接影响着人们的身体健康,不同浓度的TVOC会对人体造成不同程度的伤害. 现行国标 GB 50325-2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》和 GB/T 18883-2022《室内空气质量标准》均对室内TVOC释放量进行了限量要求[1-2].

    近年来,许多研究者对具有单一特性材料的TVOC释放进行了研究. 袁庆丹、李曼、贾祺、谢义师等从材料TVOC释放量的检测与分析方法、释放规律以及产品主要污染物释放情况等不同角度分别对聚氯乙烯卷材地板、木器涂料、美缝剂、内墙涂料产品的TVOC释放进行探究[3-6]. 此外,许多学者探索了室内TVOC释放的影响因素与治理措施,如黄丽等[7]探索了温度对木器漆甲醛与可挥发性有机化合物(VOCs)散发的影响,李锐等[8]对人造板与木质家具中甲醛、TVOC释放量以及污染的降低、防范对策等进行研究与分析. 但是,在实际使用时,建筑物中很少会只有一种建筑材料,一般会存在多种具有不同材料特性的材料,例如涂料、地板、壁纸、胶粘剂和家具等. 它们在建筑物中以不同的方式组合,而目前对于不同特性的建筑材料组合后污染物释放规律的研究较少.

    本文采用环境测试舱法模拟多种材料在实际使用中TVOC的释放过程,从装修使用频率较高的建筑装饰装修材料中选取涂料、皮革、木饰面板进行TVOC释放情况研究,揭示室内装修过程中不同材料组合污染物释放规律,对预测和控制室内空气质量具有重要意义.

    • VOC混合标准溶液(苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、苯乙烯、乙酸正丁酯、正十一烷,1000 µg·mL−1,环境保护部标准样品研究所)的配制:准确移取适量VOC混合标准溶液,用甲醇(上海安谱实验科技股份有限公司)逐级稀释成质量浓度为10、50、100、200、400、800 µg·L−1的系列标准溶液,混合均匀,待测.

    • 气相色谱-质谱联用仪:GCMS-QP2020(配有电子轰击电离源EI),日本岛津公司;色谱柱:DB-5MS毛细管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);热解吸仪:美国CDS Analytical公司;吸附管:Tenax TA 60-80mesh,填料200 mg,美国Camsco公司;环境测试舱:60 L,东莞昇微机电设备有限公司;

      恒流大气采样器(HL-2):北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所.

    • 气相色谱条件 进样方式:分流进样,分流比30:1;色谱柱升温程序:初始温度50 ℃,保持5 min;再以5 ℃·min−1速率升至250 ℃,保持5 min;进样口温度300 ℃;载气:氦气.

      质谱条件 EI源,电离能量为70 eV;离子源温度230 ℃;接口温度300 ℃;采集方式:SCAN全扫描方式,质量扫描范围(40—350)m/z.

      热解吸仪测试条件 解析温度280 ℃;解析时间10 min;冷阱高温320 ℃;冷阱低温-15 ℃;传输线温度300 ℃;解吸气体流速60 mL·min−1;冷阱吸附剂Tenax-TA.

      环境测试舱测试条件 环境测试舱容积60 L;温度(23±1)℃;相对湿度(50±5)%;空气交换率(1.0±0.01)次·h−1;空气流速(0.2±0.1)m·s−1.

    • 涂料:称取15 g涂料产品并均匀地涂刷在20 cm×30 cm的无色平板玻璃表面,然后置于温度23 ℃、相对湿度50%的恒温恒湿环境中养护24 h入舱;木饰面板:从一块新鲜木饰面板中间位置截取4块20 cm×30 cm的待测试样,用铝箔胶带将边缘与底部密封后,在23 ℃条件下使用自封袋密闭放置7 d,使污染物在材料内部气固界面处达到平衡后入舱;皮革:从一块新鲜皮革中间位置截取4块20 cm×30 cm的待测试样,用铝箔胶带将底部密封后,在23 ℃条件下使用自封袋密闭养护24 h后入舱.

    • 将准备好的涂料、皮革、木饰面板组合后放入环境测试舱中进行测试,模拟实际使用过程中TVOC的释放过程,组合方式如表1所示.

      实验选取3种材料,采用表1所示的7种不同组合方式,在相同的实验条件下同时对这7种组合方式进行TVOC释放量测试. 这7种组合方式可概括为3种单一材料、3种二元组合以及1种三元组合.

      (1)3种单一材料:将单一材料(皮革、涂料、木饰面板)分别放入环境舱中进行污染物释放模拟,间隔24h测量并记录环境舱中TVOC浓度,直到TVOC释放趋于稳定;

      (2)3种二元组合:将3种单一材料两两组合后(涂料-皮革、皮革-木饰面板、涂料-木饰面板)放入环境舱中,两种材料独立放于环境舱底部,间隔24h测量并记录环境舱中TVOC浓度,直到TVOC释放趋于稳定;

      (3)1种三元组合:将3种单一材料同时放入环境舱中(皮革-涂料-木饰面板),涂料放于环境舱底部,皮革与木饰面板立于环境舱左右两侧,间隔24h测量并记录环境舱中TVOC浓度,直到TVOC释放趋于稳定.

    • 3种单一材料的TVOC释放结果显示,在释放过程中TVOC释放量由大到小依次为涂料、木饰面板、皮革,且从放入环境舱后24 h开始,TVOC的释放都呈现下降的趋势. 释放初期舱内TVOC浓度较高,释放速率快,下降趋势明显,释放后期释放速率放缓,释放趋于平稳. 之前有研究表明,释放量测试过程中环境测试舱内TVOC浓度初期会快速上升,并在24 h之内达到峰值[5],但由于本研究重点关注不同材料在稳定释放过程中的相互之间的协同或拮抗作用,因此未对24 h之前的TVOC浓度进行采集与分析.

    • 二元组合后的实验结果如图1,3种材料二元组合后的TVOC抑制率如公式(1)所示:

      式中,T1T2为两种单一材料TVOC释放量(mg·m−3);T1-2为二元组合后的TVOC 释放量(mg·m−3).

      3种材料二元组合后的TVOC抑制率计算结果表明,涂料-皮革组合、皮革-木饰面板组合后TVOC存在抑制释放现象. 其中,涂料-皮革组合后从24 h到264 h抑制率由45%逐渐降低到10%,皮革-木饰面板组合后抑制率基本保持在20%左右. 而涂料-木饰面板组合后TVOC与两个单一材料释放TVOC的加和近似,说明涂料-木饰面板组合后TVOC释放无抑制现象.

      为验证其抑制作用产生的机理,对3组二元组合实验的主要污染物进行分析. 结果表明,涂料-皮革组合后主要是涂料中丙二醇、醇酯十二、醇酯十六的释放被抑制,皮革-木饰面板组合后主要是木饰面中二甲苯、乙酸丁酯、2-羟基异丁酸甲酯的释放被抑制,而涂料-木饰面板组合中各个污染物的释放在组合后与单一材料的释放无明显差别. 产生此现象可能是由于3种材料的表面粗糙度不同,表面粗糙度最大的皮革会大量吸附涂料与木饰面中的污染物,因而涂料-皮革组合和皮革-木饰面板组合后TVOC存在明显的抑制释放现象,而涂料和木饰面板的表面相对光滑,吸附作用较小,无明显抑制现象. 此外,涂料-皮革组合和皮革-木饰面板组合后,皮革对涂料的TVOC释放抑制作用明显强于木饰面,可能是因为水性内墙涂料的表面粗糙程度大于所选用的木饰面板,且该涂料本身TVOC初始释放浓度较高. 当TVOC初始释放浓度较高时,皮革的吸附会较快达到饱和,因此抑制作用呈现持续衰弱的下降趋势,而木饰面板的TVOC初始浓度较低,皮革的吸附作用持续时间更长,所以抑制作用会基本保持不变.

    • 3种材料TVOC释放量实测结果与求和结果对比如图2(A),用公式(2)计算三元组合后的TVOC抑制率如图2(B)所示. 由图2可以看出,在三元组合的状态下,随时间的延长TVOC释放出现持续衰弱的抑制作用,在释放早期抑制作用较强而后逐渐衰弱,到第11天时抑制作用逐渐趋近于零. 对比3种单一材料和三元组合后的主要污染物,涂料中的丙二醇、醇酯十二、醇酯十六被抑制程度最强,其次是木饰面中的二甲苯和2-羟基异丁酸甲酯. 与二元组合后的实验结果相似,皮革较大的表面粗糙度能够抑制涂料与木饰面板的污染物释放,而涂料与木饰面板相比初始浓度较大,因此受抑制程度更强. 随着皮革的吸附作用逐渐减小直至达到饱和,抑制作用也逐渐减小. 此外,结合二元组合和三元组合的结果,在本文所述的实验条件下,在经过11天的释放后可以使用单一材料求和的结果近似预测组合后的TVOC的释放情况.

      式中,T1T2T3为3种单一材料TVOC释放量(mg·m−3);T1-2-3为三元组合后的TVOC释放量(mg·m−3).

    • 本文选取了皮革、涂料、木饰面板作为代表性装饰装修材料,研究了单一材料、二元组合和三元组合状态下TVOC释放量规律. 研究表明,多种装饰装修材料组合状态下,TVOC释放量并不一定是单一材料TVOC释放量的简单加和,不同材料的TVOC释放可能存在相互抑制现象;组合状态下的不同抑制现象可能与材料的表面粗糙程度和TVOC释放初始浓度有关,单一材料较大的表面粗糙程度会对其他材料的TVOC释放有更强的抑制作用,而单一材料较高的TVOC释放初始浓度被抑制的可能性更大;本文所选3种材料在组合状态下稳定释放11 d后,可用单一材料的TVOC释放量加和来预测组合状态下的TVOC释放. 多元材料组合后的TVOC释放量变化规律对预测室内空气质量具有重要意义,相关结论尚需通过更多代表性装饰装修材料的组合实验进行验证和完善.

    参考文献 (8)

返回顶部

目录

/

返回文章
返回