室内空间甲醛快速检测方法研究进展

发表时间:2020/8/4   来源:《科学与技术》2020年28卷7期   作者:高昂
[导读] 近年来,人们的生活水平不断提升,对居住环境的美观和健康要求也
        摘要:近年来,人们的生活水平不断提升,对居住环境的美观和健康要求也逐渐提高室内空气的甲醛污染问题是普遍存在的,对人体有很大的危害性,人们也逐渐开始更加注重对室内空气中甲醛含量的检测以及防治基于此,本文主要对室内空气主要污染物甲醛的快速检测方法进行了简要的分析,希望可以为相关工作人员提供一定的参考。
        关键词:室内空气;甲醛;快速检测;方法
        引言
        甲醛是室内空间中常见的有毒挥发性有机污染物,其污染来源于室内装修材料及家具中大量使用的缩醛树脂等粘合剂。甲醛及其衍生产品被广泛应用于油漆、清漆、纺织品、杀菌剂、肥料、防腐剂和化妆品等各个行业,但国际癌症研究机构(IARC)将其列为Ⅰ类致癌物,长时间及时暴露在低浓度甲醛环境中也会造成度依赖性的流泪、打喷嚏、咳嗽、恶心、呼吸困难等问题,甚至是增加罹患鼻咽癌和白血病等疾病的风险。因此如何快速、准确检测室内空间中低浓度水平的甲醛浓度,为长期处于密闭空间人群进行预警,是当下一种亟待解决的问题。
        1室内空气中甲醛的危害性
        目前,“室内空气污染”已被称为继“煤烟型污染”和“光化学烟雾型污染”后的第三污染时期。据报道室内空气的污染程度是室外的5~20倍,按其污染物性质主要分为化学型、物理型和生物型三种类别,分别来源于建筑装潢材料和日常生活用品的挥发物、家用电子电磁设备的辐射、人与宠物携带的细菌螨虫等。室内空气污染严重损害人体健康,容易引发“建筑物综合症”或导致各种呼吸系统疾病;空气污染物中的甲醛、苯、氯化烃等有机气体化合物还有不同程度的致癌风险。建筑材料中的甲醛是危害最大的室内空气污染物之一,实验与实践研究证明:甲醛浓度>0.06mg/m3时,就将对人体器官带来损害作用,人体眼部流泪、呼吸障碍、咽喉肿痛等病症随之出现。甲醛浓度>3mg/m3,如果不采取措施则可能造成人体无生命体征。
        2室内空间甲醛快速检测方法
    2.1甲醛快速分析仪器
        想要实现现场快速检测就必须采用动态化的检测仪器,参考美国和日本等地的甲醛现场便携检测仪器,主要针对几个甲醛测定仪的性能进行了具体分析,如XP-308,4160,PPM400等数字分析仪,最后选择了美国的4160数字分析仪,针对空气中的甲醛含量进行检测,将其和实验室检测结果进行对比检验后,可得出以下测定结果,结果显示标准曲线的相关系数大于0.999,而经过数据误差检测过后,可发现误差检验的结果也表示出两种方法没有显著的差异性,在95%的置信度下,相差较小,准确度较高。通过4160这种直读式仪器得出来的检测结果符合国家的检测标准,响应时间较短,满足快速检测和现场检测的基础要求。另外4160数字分析仪也是唯一经过国家相关部门检测认证的现场式快速检测仪。4160甲醛测定仪内包含了内吸泵装置,在检测密闭空间内的甲醛时,展现了其良好的性能。这种仪器通过内吸泵装置将室内空气吸入到仪器中,让气体进入甲醛电化学传感器中进行检验,经过一定的刺激,甲醛浓度会和电机电流产生一定的比例,电流进一步转化为电压值,体现在仪表上,相关检测人员就能够掌握室内气体中的甲醛浓度。而这种快速检测方法的应用能够从根本上减轻劳动强度,且操作简便,实用价值较高。
        2.2电化学型传感器
        电化学传感器使用特殊的微纳米材料可以可将携带样品化学信息的能量转化为有用的电化学分析信号,是目前使用较多的传感器。一般来说电化学传感器可分为安培型和电导型。(1)安培型电化学传感器。根据传感器电流或电流变化检测空气中甲醛分子的存在,称为安培甲醛气体传感器。安培型气体传感器由于价格低廉、响应快也是目前使用最广的电化学传感器,但是一般精度比较低。(2)电导型电化学传感器。电导型甲醛传感器也是一种比较常见的电化学传感器。

具体原理为,气相中的电子给体或受体吸附在金属氧化物上,在高温(>200℃)下,被吸附的物质可以与金属氧化物交换电子。电子给体增加电导率,而受体分子吸收电子并改变其电导率。但是上述材料在室温下反应精度较低,因此不适合室温下监测低浓度甲醛。
        2.3乙酰丙酮比色法检测甲醛
        这种检测方法的原理是,空气中的甲醛在被乙酰丙酮的铵盐溶液吸收之后,通过加热反应能够生成一种黄色的化合物,然后就可以进行比色定量,对空气中甲醛的浓度做出判断。这种检测方法所适用的检测范围比较广,可以测定的线性范围相对比较大,所以比较适合对高含量的甲醛进行检测,可以实现的检测限度为0.25mg/L。在对一般的室内环境进行甲醛浓度检测时,借助这种方法可以达到的检测限度为0.175mg/L。在实际的检测过程中,这一检测方式所涉及的化学反应有着比较好的反应特性,而且干扰因素也比较少,显色剂也有着良好的稳定性。
        2.4显色试纸法
        显色试纸本质检测原理是化学法,即利用特定显色剂与气体甲醛发生显色反应,并根据标准色卡来比对颜色变化,实现甲醛的检测,显色试纸法检测室内甲醛具有价格低廉、反应速度快、操作技术难度低等优势,但是其检测精度低,只能对室内低浓度甲醛进行一个大致的判别。管等人基于改进的AHMT分光光度法,利用-氨基-3-联氨-5-巯基-1,2,4-三氮杂茂为显色剂,可检测最低浓度为0.05mg/m3的室内甲醛。
        3防治措施研究
        3.1植物治理法
        植物治理法是一种相对更为环保、绿色的室内污染治理法,例如:可以在室内培育吊兰、芦荟类似的植物,利用这些植物来吸收空气中的污染物,同时通过研究也得知硅藻土、草炭、树皮和锯木屑这四盆栽基质在种植植物前后均对甲醛气体有较好的净化能力。其他常见盆栽基质中的泥炭可以吸附脱除污染气体中的HF、NH3、乙酸乙酯、苯、甲苯、二甲苯等有害气体;竹炭和活性炭则对空气中的甲醛气体有较好的吸附作用。根据污染物的化学性质,土壤中的水分对甲醛。氨氮等易溶于水的有害物质具有良好的吸收净化作用。
        3.2活性炭吸附法
        固体活性炭自身多空隙,能够有效地吸附外部污染物,特别是一些有害物质,例如:甲醛、烃类物质等,具体的方法就是讲活性炭滤芯安装在空气泵进气口处,以此来过滤掉空气中的甲醛,除去有害物质,活性炭更多地能够吸附甲醛,对于祛除甲醛具有独特的功效。活性炭实际使用中容易达到饱和状态,应该经常性地受到太阳光照射,通过这种方式来消除其表层的有害气体,在此之后再将其回归室内重新应用,这种方法能够在一定程度上消除建筑室内的有害物质。
        3.3光触媒除甲醛
        光触媒在光的照射下可氧化分解各种有机化合物和部分无机物,把有机污染物分解成无污染的水和二氧化碳,类似光合作用的光催化反应,是国际上治理室内环境污染的最安全的材料之一,如光触媒喷剂、光触媒饰物、自洁净玻璃、光触媒陶瓷、汽车专用空气净化器等,但是对于甲醛来说,光触媒是去除表面或者空气中的甲醛并非污染源本身,而甲醛污染源散发的时间为3年-15年,不具有强大催化分解能力的光触媒难以大幅度降低室内化学污染物的浓度。所以光触媒产品在实际的应用中需要谨慎使用,不作为推荐产品使用。
结语
各种甲醛快速检测方法之间也有不同的优缺点,如基于各种传感器特别是电化学传感器是当下快速检测室内甲醛的主流手段,其具有价格低廉、操作简便、具有便携性等优势,但是容易受外界湿度等条件干扰、精度较差。而基于红外原理的光声光谱法具有检测精度高、抗干扰能力强,但是其价格高昂,限值了其使用范围。因此在具有便携性、操作简便的甲醛检测仪是未来室内密闭空间甲醛检测的主要发展趋势。
        参考文献
        [1]卿光华.室内空气中甲醛污染物的测定及防治探究[J].大科技,2015(6).
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