市售净化产品对空气中甲醛去除效果的研究

刘 露， 杨永强， 张增峰， 万分龙

（广州市微生物研究所广州工业微生物检测中心，广东广州 510663）

市售净化产品对空气中甲醛去除效果的研究

刘 露， 杨永强， 张增峰， 万分龙

（广州市微生物研究所广州工业微生物检测中心，广东广州 510663）

摘 要：对比八种市售净化产品对室内化学污染物甲醛的去除效果。结果表明，所有的净化产品对高浓度的甲醛污染物均有一定的去除能力，且有显著性差异，但没有一款产品在2 h内能够使得甲醛污染物浓度降至0.10 mg/m3以内。对比实验前后每款净化产品重量，发现材料的增重率与其净化效果并无显著关系。通过比较同一品牌的活性炭在不同实验条件下的净化效果可知，加大空气流动能够显著提高活性炭对甲醛的去除能力，且其实验前后的重量变化与去除甲醛的效率有极显著的正相关关系，这说明活性炭的重量会随着去除率的增加而增加，且极易达到吸附饱和。

关键词：净化产品；室内空气；甲醛；去除效果

美国环境保护部开展的人类活动模式调查显示，城市居民有超过80 %的时间是在室内度过的[1]，因此，室内空气质量的好坏与人体健康密切相关。随着我国经济水平的发展，人们对室内环境空气质量的要求越来越高，由此，各类空气净化产品应运而生。根据净化方式的不同，空气净化产品可分为主动式和被动式两大类[2]。被动式净化产品形式各种各样，其中固体活性炭包类产品运用较为广泛，且在相对较小的空间使用居多，如汽车、衣柜等。

本文采用封闭试验舱体，对比了市售的净化产品对高浓度甲醛的去除效果，并平行比较同一款净化产品在不同试验条件下的甲醛净化能力。

1 试验

1.1 试验样品

随机购买市售的八种净化产品，依次将测试样品编号为A～H。其参数如表1所示。

表1 市售净化产品的净化原理

收稿日期：2016-03-30

基金项目：广东省协同创新与平台环境建设专项（2014B040404014）；广州市创新平台建设与共享专项（201509030003）。

作者简介：刘 露（1987～），女，湖北襄阳人，工程师，硕士；主要从事室内空气质量监测、评价和净化技术的研究。

1.2 试验仪器与试剂

选用1.5 m3气密性良好的全不锈钢试验舱，换气次数不大于0.05 h-1；气态污染物发生装置，TH-VOC，清华大学建筑技术科学系；恒温恒流自动连续采样器，崂应 2021型，青岛崂山应用技术研究所；紫外可见分光光度计，752N，上海精密科学仪器有限公司；37%～40%的甲醛溶液，分析纯；酚试剂，阿拉丁，分析纯。

1.3 试验方法

将1.5 m3不锈钢试验舱置于可控温控湿的房间内，启动温湿度控制装置，以保证舱内环境的温湿度的稳定。待舱内温度达到（25±2）℃、相对湿度达到（50±10）%RH时，开始试验。本研究以GB/T 18883《室内空气质量标准》[3]中规定的甲醛浓度限值的（10±2）倍作为试验的初始浓度，采用气态污染物发生装置，将甲醛溶液通过气流加热转换为气态形式的污染物，向试验舱中输入定量的甲醛气体。待输送的甲醛污染物达到（1.0±0.2）mg/m3后，关闭发生器。开启搅拌风扇，待污染物混合均匀后关闭搅拌风扇。静置一段时间后，用采样器采集舱内甲醛的初始浓度C0。对比不同品牌的净化产品的甲醛去除能力，通过传递窗将品牌A的活性炭包（约400 g）平放在试验舱中央网架上，关闭窗门。2 h后，采集舱内甲醛终浓度Ct。其他品牌（B～H）的样品采用相同的方法进行测试。对比同一款的净化产品在不同测试条件下的甲醛净化能力，以品牌A为代表，将等量的活性炭平铺在网架上后，通过舱外电源控制，开启风扇，加快舱内空气流动。活性炭对甲醛的去除率根据式（1）计算。

甲醛浓度的测定参照GB/T 18204.2-2014《公共场所卫生检验方法第2部分：化学污染物》中7.2酚试剂分光光度法。用电子天平称量实验前后活性炭的重量变化，用W表示。

2 结果与讨论

2.1 不同品牌的净化产品对甲醛的净化效果

图1显示A～H的活性炭包对甲醛的去除效果和增重率。从图1可以看出，在2 h内，所有的净化产品都不能使舱内甲醛的浓度降至GB/T 18883《室内空气质量标准》中要求的限值范围内。其中，净化效果最好的品牌B对甲醛的去除率也只达到60%。这说明，在高浓度的甲醛污染物下，被动式的活性炭在短时间内对污染物的去除能力有限。

图1 不同品牌的活性炭包（A～H）对甲醛的净化效果及增重率

SPSS13.0是一种社会科学统计软件包（SPSS公司），广泛应用于社会科学、自然科学的各个领域[4-5]。它包括 t检验、不同试验设计方法的方差分析、协方差分析、相关分析和回归分析等。其中 S-N-K法是SPSS13.0方差分析中的常用的一种，用于组间均数的两两比较，主要采用Student Range分布进行所有各组均值间的配对比较。

本文采用SPSS13.0对品牌A～H的活性炭包的甲醛去除效果进行方差分析，得到表2。由表2可知，F=12.142，P(sig.)=0.001＜0.01，可以看出这8个不同品牌的活性炭对甲醛的去除效果存在极显著差异（其中F值和P值为模型的显著性检验）。故进而对不同品牌的去除率采用S-N-K法作组间均数两两比较（见表3，以P(sig.)＜0.05为显著水准），可以看出8个品牌分为4各组别，每一组别中的各品牌间均无显著差异（P(sig.)＞0.05）。但是，品牌C、D、E、H分别与品牌B、F、G均有显著差异。通过表1可知，相对于普通的活性炭产品，通过对其进行物理和化学方面的改性（如品牌B和F），或者采用硅藻纯（硅藻土+电气石）新技术（如品牌 G），都显著提高了产品对甲醛的吸附和降解的能力，但其对污染物的长期净化能力还需实验进一步论证。

表2 不同品牌的活性炭包（A～H）对甲醛的净化效果的方差分析表

表3 不同品牌的活性炭包（A～H）对甲醛的净化效果的两两比较（S-N-K法）

表4 不同品牌的活性炭包（A～H）对甲醛的去除率和增重率的相关系数

由图1还可看出，不同品牌的活性炭包增重率各不相同。采用SPSS13.0分析去除率和增重率之间的相关性可知，这8个不同品牌的产品对甲醛的去除率与炭包增重率无显著关系（见表4，P(sig.)=0.301＞0.05）。这与材料净化原理的不同相关，说明现今被动式净化产品不仅仅停留在活性炭的物理吸附上，还有其它改性技术方法以除去相应化学污染物。

2.2 不同测试方法下同一品牌活性炭对甲醛的净化效果

图2为不同测试方法下品牌A的活性炭包对甲醛的净化效果及增重率。

从图2可以看出，与不开搅拌风扇相比，开启搅拌风扇下的活性炭对甲醛的去除率提高了约50.1 %，增重率提高了约5倍。这说明加速舱内空气流动，能够显著提高活性炭包对甲醛的去除能力（P(sig.)＜0.05）。因此，净化产品在流动空气条件下，其净化效果才能极大化展现。这也是空气净化器等主动式空净产品其净化效果远大于被动式吸附材料的原因。对品牌A在不同测试方法下对甲醛去除率及增重率的相关分析结果表明，去除率与增重率两者间存在极显著的正相关关系（见表5，P=0.000＜0.01），即增重率会随着去除率的增加而增加。然而这种增加速度会使得活性炭极易达到饱和，因此，在对活性炭产品做改性或其他方面的应用以加大其净化效果时（如空气净化器过滤器），需要考虑活性炭吸附饱和和二次污染的问题。

图2 不同测试方法下品牌A的活性炭包对甲醛的净化效果及增重

表5 不同测试方法下品牌A的活性炭包对甲醛的去除率和增重率的相关系数

3 结论

被动式净化产品对空气中的甲醛污染物具有一定的去除能力，在没有空气循环的条件下，所选的八种品牌的被动式净化产品在短时间内对高浓度的甲醛去除效果普遍较低，2 h内空气中甲醛的浓度均不能达到国家标准的要求的限制范围内。而这八种品牌采用的基质材料相同，但因采取了不同的改进方法，故对甲醛的去除效果存在极显著差异。由于净化原理的不同，各个品牌的产品的增重也不尽相同，而增重与其净化效果并无显著关系。通过比较同一品牌在不同实验条件下的净化效果可知，增加空间内空气流动能够显著提高活性炭对甲醛的去除能力。然而对于这种没有经过化学改良的活性炭材料，其净化效率越高，其吸附能力会更快的达到饱和状态，因此二次污染的安全性问题需要纳入考虑的范围内。如何保证活性炭材料较高的净化效果的同时，延长其净化寿命是需要突破的课题。

参考文献：

[1] Klepeis N E, Nelson W C, Ott W R, et al. The National Human Activity Pattern Survey(NHAPS): A resource for assessing exposure to environmental pollutants[J]. J Expo Anal Environ Epidemiol, 2001, 11(3): 231-52.

[2] 中华人民共和国国家发展和改革委员会. QB/T 2761-2006 室内空气净化产品净化效果测定方法[S]. 北京: 中国轻工业出版社, 2006.

[3] 国家质量监督检验检疫总局, 卫生部, 国家环境保护总局. GB/T 18883-2002 室内空气质量标准[S]. 北京: 中国标准出版社, 2009.

[4] 孙影. SPSS13.0软件在化学正交设计试验中的应用[J]. 化学教育, 2006, 27(8): 48-49.

[5] 姜传佳, 李申屾, 张彭义, 等. 北京市某家具城室内空气污染水平与特征[J]. 环境科学, 2010, 31(12): 2860-2865.

中图分类号：O657.32

文献标识码：A

文章编号：1009-220X(2016)03-0057-05

DOI:10.16560/j.cnki.gzhx.20160308

Study on the Removal Efficiency of Formaldehyde in Air by the Commercially Available Decontamination Products

LIU Lu, YANG Yong-qiang, ZHANG Zeng-feng, WAN Fen-long
（Guangzhou Institute of Microbiology, Guangzhou Testing Center of Industrial Microbiology, Guangzhou 510663, China）

Abstract:The removal efficiency of formaldehyde in air by the decontamination products was contrasted in the study. The results showed that the efficiency to remove the high concentration formaldehyde was significant different among all the products. However, no product could reduce the formaldehyde pollutant concentration to 0.10 mg/m3within 2 h. There was no significant relationship between the weight gain of the material and its purification effect. By comparing the purification effect of the activated carbon from same brand under different experimental conditions, it could be found that increasing the air flow could significantly improve the ability of activated carbon to remove formaldehyde. Additionally the weight changes before and after the experiment of the activated carbon did a significant positive correlation with the removal efficiency of formaldehyde. It showed that the weight of the activated carbon would increase with the increase of removal rate, so that the carbon was easy to reach adsorption saturation.

Key words:decontamination product; indoor air; formaldehyde; removal efficiency