分子篩對汽車內飾VOC凈化性能研究

矯雪嬌 單峰 顧昕

通標標準技術服務有限公司長春分公司 吉林省長春市 130000

1 引言

甲醛是一種無色、無味、極易致癌的化合物，主要存在于塑料、合成纖維、皮革毛氈及粘膠等汽車內飾材料中[1]。如何有效的降低車用汽車材料中甲醛的含量，一直是車廠和供應商想要解決的問題。

分子篩是一類具有規則的孔道結構及多種尺寸的孔道的硅鋁酸鹽材料，其在催化、吸附、分離和離子交換等領域有重要應用[2]。分子篩對小分子空氣污染物有較好的吸附效果，本文采用3A，4A，5A及13X四種分子篩用于甲醛凈化研究，探究不同分子篩對甲醛的凈化效果。

2 實驗部分

2.1 原料

所用原料：毛氈樣品（工廠提供），3A分子篩，4A分子篩，5A分子篩，13X分子篩，市售；甲醛標準液，乙酰丙酮，醋酸胺（分析純），蒸餾水。

主要儀器：紫外可見分光光度計，電熱鼓風干烘箱，電子天平，恒溫水溫箱。

2.2 凈化性能研究實驗

2.2.1 分子篩凈化甲醛研究過程，前期準備

（1）四種分子篩均需要在120℃烘箱干燥6h，以去除水分。400℃馬弗爐煅燒4h，活化分子篩。

（1）將毛氈樣品按照標準要求裁樣，試樣尺寸：40mm*100mm

（2）15μg/mL甲醛標液配制

移取已知標準標準溶液于500mL容量瓶中，加水定容，搖勻，此溶液濃度為15μg/mL，稱為B溶液。

（3）配制20%醋酸胺溶液

稱取100g醋酸胺，放入500mL容量瓶，加蒸餾水至2/3處，搖勻，放置1h 后定容。

（4）配制0.4%乙酰丙酮溶液

稱取2mL乙酰丙酮，放入500mL容量瓶，加蒸餾水定容，搖勻，注意避光保存。

（5） 分 別 移 取 0、5、10、20、50、100mL的B溶液于100mL容量瓶，定容。得到不同濃度的標準液，繪制校準曲線。

（6）含水量H測定

將其中一個毛氈試樣在分析天平稱重。放在（103±2）℃的循環空氣恒溫箱中保存16h，放置時間結束，將試樣放在干燥器中，冷卻至室溫，稱重。

2.2.2 吸附凈化甲醛實驗

（1）將樣品在天平上稱重，放在盛有50mL水的聚乙烯瓶中，在聚乙烯瓶中分別加入10g四種分子篩，如圖一中所示。將樣品掛在掛鉤上，放在60℃循環空氣恒溫箱，保存3h，取出，室溫條件放置60min，冷卻至室溫。

（2）從瓶中移取10mL溶液于50mL廣口瓶，加乙酰丙酮10mL，醋酸銨10mL，搖勻，40℃恒溫水浴中保溫15min，避光室溫保存60min。使用紫外分光光度計以水作為參比液測試各樣品吸光度。

X：甲醛含量；As：樣品吸光度；A_B：空白試樣吸光度；f：校正因子；m：試樣質量；H：樣品含水量；V：溶液體積（50 mL）；F：參考系數（F=10）。

圖1

3 結果與討論

3.1 四種分子篩的區別與聯系，見表2

3A，4A，5A分子篩屬于A型分子篩，最大孔道為8元環，如圖2（a）中所示，4A分子篩是由1/3的Na+取代3A分子篩中K+得到的，5A分子篩是由3/4的Ca2+取代4A分子篩中的Na+得到的，故三種分子篩的硅鋁比均為1；而13X分子篩屬于X型分子篩，與上述三種分子篩組成元素相似，只是硅鋁比相比較高，最大孔道為12元環孔道，如圖2中所示（b），故其孔道大小較A型分子篩要大些。

3.2 吸附凈化率探究

對于吸附凈化甲醛，三種A型分子篩，3A分子篩幾乎沒有凈化性能；4A分子篩對于甲醛的凈化性能較好，能夠達到74%；5A分子篩凈化性能也不突出，僅僅6.75%；13X分子篩的凈化效果在4A和5A分子篩之間，能達到41.52%。故可以看出，并不是孔道結構越大越能夠更好的吸附甲醛，分子篩是能夠特定的吸附相應物質，從而達到凈化的目的[3-4]。

4 結果與展望

分子篩材料具有規則的孔道結構，并且具有多種尺寸的孔道。汽車內飾材料中常見的污染源為苯，甲苯，二甲苯，甲醛，乙醛，丙烯醛，上述物質分子具有不同的尺寸，可以探究匹配上述物質的分子篩，用于定向的降低車輛內飾材料中VOC的含量。

表1 甲醛凈化性能試驗結果匯總

表2

圖2