竹炭對室內甲醛的吸附性能試驗

程曉云，孫高琴，戚偉堯，程筵壽，李文珠

（1.浙江省遂昌縣林業局，浙江 遂昌 323300；2.浙江農林大學工程學院，浙江 臨安 311300）

近年來隨著房地產的快速發展，各種建筑材料被廣泛應用于室內裝修，造成的室內環境污染也日益嚴重。甲醛是室內最廣泛的空氣污染物之一，已引起嚴重的環境衛生問題[1]。家具、地板、地毯、煙草、除臭劑、消毒劑等都能釋放甲醛，當室內空氣甲醛含量為0.6 mg/m3時可引起咽喉不適或疼痛；濃度再高可引起惡心、嘔吐、咳嗽、胸悶、氣喘甚至肺氣腫；達到30 mg/m3時可當即導致死亡[2]。甲醛對人體的危害除引起刺激性慢性疾病外，還能與空氣中的離子性氯化物反應生成致癌物——二氯甲基醚。因此，對室內有害氣體特別是甲醛釋放量的防護已成為急需解決的問題[3]。

竹炭是竹材經熱解炭化而成的，具有特殊的孔隙結構，被廣泛地用作吸附材料，可以有效吸附空氣中的甲醛、苯、氨和揮發性總有機物（TVOC）等有害氣體，達到凈化室內空氣的功效[4～6]。本文選取不同燒制設備制備的不同形狀的竹炭，研究竹炭對室內甲醛吸附性能。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料

取自遂昌老翁竹炭廠磚土窯燒制的竹炭和浙江農林大學自制機械爐燒制成的竹炭，分別加工成片狀、顆粒狀和粉末狀，并烘干至恒重，儲存備用。

試驗試劑有：超純水、乙酸銨（NH4CH3COOH）、冰乙酸（CH3COOH）、乙酰丙酮、（1＋5）鹽酸溶液、氫氧化鈉（NaOH）溶液0.3 g/mL、碘（I）、碘化鉀（KI）、碘酸鉀（KIO3）、淀粉溶液、硫代硫酸鈉、甲醛（HCHO）溶液36% ～ 38%。

1.2 儀器與設備

THZ-82恒溫振蕩器、Q/BKY31-2000電熱恒溫干燥箱、QM-BP行星球磨機、標準篩、掃描電子顯微鏡、AR2140電子分析天平、GS-3交直流兩用大氣采樣機、752型紫外可見分光光度計、密封箱（0.15 ～ 0.20 m3）。

1.3 實驗方法

1.3.1 標準曲線的繪制 將甲醛標準溶液稀釋成一系列濃度不同的溶液，用乙酰丙酮作顯色劑，于紫外分光光度計上測定顯色后溶液的最佳吸收波長413 nm及相應的吸光度，繪制甲醛濃度—吸光度標準曲線，線性方程為：

1.3.2 模擬試驗箱內甲醛的測定 用密封箱作為模擬試驗箱，放入一定量的甲醛讓其揮發，然后分別在相同的時間間隔測定加入竹炭前后密封箱內甲醛的含量，進行對比。試驗用的竹炭為分別用磚土窯和機械爐燒制設備制取，加工處理成粉末、顆粒和片狀，每個密封箱內加入不同竹炭量（5、10、15、20 g），進行竹炭對甲醛吸附性能的對比研究。

在密封箱內分別放入2 mL的甲醛（36% ～ 38%）溶液，每隔一定時間用大氣采樣器采樣，以0.5 ～ 1.0L/min的流量，采氣10 min。將采集到的樣品轉入比色管中，加入0.25%乙酰丙酮溶液，搖勻，置于沸水浴加熱3min，冷卻，于紫外可見分光光度計中測其吸光度。

2 結果與討論

2.1 不同竹炭用量對甲醛吸附率的比較

在密封箱中分別加入5、10、15、20 g竹炭顆粒，測定吸附前后密封箱中甲醛含量，得出甲醛吸附率，結果見表1。

從表1可見，不同的竹炭用量對甲醛的吸附率在12 h左右均達到最大，之后略微有下降；竹炭用量越多甲醛的吸附率越大，但并非完全線性關系，5 g時最大吸附率達到20.5%，20 g時最大吸附率達到33.3%，10、15和20 g竹炭用量其吸附率區別不大。試驗用密封箱的容積為0.15 ～ 0.2 m3，由此可推算在密閉空間加入50 ～ 100 g/m3可以達到吸附率33%左右的效果，在實際應用中可作為參考。

表1 不同竹炭用量對甲醛吸附率的比較Table1 Comparison on different dosages of charcoal on adsorption of formaldehyde%

2.2 不同形狀竹炭對甲醛吸附率的比較

分別取粉末、顆粒、片狀竹炭5 g放入密封箱中，進行竹炭吸附甲醛測試比較，結果見表2。

從表2可見，3種形狀竹炭對甲醛的吸附率在12 h左右均達到最大，之后略微有下降。不同形狀竹炭對甲醛的吸附率略有區別，粉末炭吸附率最大，顆粒炭次之，片狀炭最小。由此建議用于室內吸附甲醛的竹炭適宜選用一定顆粒度的粉狀竹炭。

表2 不同形狀竹炭對甲醛吸附率的比較Table2 Comparison on different sizes of charcoal on adsorption of formaldehyde%

2.3 不同燒制設備制得的竹炭對甲醛吸附率的比較

取自磚土窯和自制炭化爐的顆粒狀竹炭各 5 g放入密封箱中，對比測試竹炭對甲醛的吸附率，結果見表3。

從表3可見，不同炭化設備制得的竹炭對甲醛的吸附率變化趨勢基本相近，在12 h左右達到最大，之后略微有所下降。自制炭化爐制取的竹炭對甲醛的吸附率略比磚土窯燒制的竹炭高，這是由于磚土窯的密封和溫度控制不如自制炭化爐好，得到的竹炭存在部分氧化和受熱不勻等問題，竹炭的質量不易控制。由此建議在實際生產中對現有的磚土窯進行技術改進，加裝溫度調節系統，嚴格控制燒制過程中的漏氣和滲液等情況，以便更好保證竹炭的質量。

表3 不同燒制設備制得的竹炭對甲醛吸附率的比較Table3 Comparison on different preparations of charcoal on adsorption of formaldehyde%

3 結論與建議

（1）竹炭作為一種多孔性材料，對甲醛有較強的吸附性，一般在12 h左右達到最大吸附值，其吸附率在10% ～ 40%，單位吸附量可達到 0.32 μg/g。

（2）通過不同的炭化設備制得的竹炭對甲醛吸附的對比試驗，磚土窯和自制炭化爐制成的竹炭在模擬密封箱中對甲醛的吸附率進行比較，自制炭化爐比磚土窯的要好。

（3）不同形狀的竹炭，粉末炭、顆粒炭、片狀炭對甲醛的吸附率對比，粉末炭吸附率最大，片狀炭的最小。竹炭的形狀對甲醛吸附率有一定的影響，竹炭用作吸附凈化空氣以粉末狀更適宜。

（4）竹炭用量越多對甲醛的吸附越顯著，但是兩者并不完全呈線性增長關系，在實際應用中建議50 ～ 100 g/m3比較經濟適用。

[1]吳忠標，趙偉榮.室內空氣污染及凈化技術[M].北京：化學工業出版社，2005.11－12.

[2]張麗敏.室內空氣污染因素的監測與評價[J].職業與健康，2005，5（21）：664－665.

[3]肖利才.裝修材料與室內環境污染[J].中山大學學報論叢，2002，22（2）：308-312.

[4]張文標，李文珠，張宏，等.竹炭竹醋液的生產與應用[M].北京：中國林業出版社，2006.

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