罗家和 林凯明 潘铭乾
广东产品质量监督检验研究院 528300
摘要：随着人们对人身健康重视程度的增加，在住宅装修材料的应用上，越来越多的人在进行室内装修材料的选择时从单纯考虑装修材料的性价比转为兼顾装修材料的价格与安全性能。甲醛危害是装修中常见的污染，因此，对于新型的具有净化功能的材料的研究成为装修中减少甚至避免甲醛污染和危害的新方向。本文将针对目前新型空气净化功能材料的研究进行相关的讨论。
关键词：空气净化；甲醛；功能涂料
随着人们对住宅以及办公场所的环境舒适度以及美观程度的重视，进行室内精装修、重装修的情况越来越普遍。但室内装饰工程一直有一点为人诟病，那就是装修带来的空气污染问题。装修导致的室内空气污染主要是指相对封闭的室内环境的空气中混入有害人体健康的氡、甲醛、苯、氨和挥发性有机物等气体的现象。造成这种现象产生的原因是使用了不合格的涂装材料或者是家具摆设等物件中使用了有害的材料。因此在装修后对这些有害气体采取净化措施是有效避免人体在长期居住中遭受健康损害的有效方式。针对这些毒害致癌气体的净化方式有很多种，本文主要以建筑涂料的功能性研发为切入点进行室内装修有害气体（主要是甲醛的净化吸附研究，旨在为装修空气净化研究提供新思路。
一、现有甲醛治理方式的局限性
随着人们对于健康的关注，住宅装修后伴随而来的空气污染尤其是甲醛超标问题更加受到人们的关注和重视，甲醛治理成为装修工程结束后不能回避的重要问题。现有的甲醛治理的方式大体分类有三种，其一是空气净化吸附材料；其二是化学空气净化喷剂；其三是机器空气净化设备。但是这三种甲醛净化的方法都具有缺陷和局限性。化学喷剂对于甲醛的净化效果虽然立竿见影，但是其主要是即时吸附作用，不能起到长期的净化吸附作用，对于之后从装修材料中扩散到空气中的甲醛就不再起作用，无法根本性地解决问题。而空气净化设备的使用需要大量的电能支持，而且需要定期对机器内的过滤芯进行更换，不仅操作不便，同时也浪费能源。相比之下，使用无机空气净化吸附材料的好处在于其对甲醛净化的机制是催化分解，净化作用稳定持续，不消耗净化材料本身，对于装修后的住宅空气内有害气体的净化有着明显且持续的作用。因此成为诸多甲醛净化措施中最广为应用的方式。
二、空气净化功能材料的主要材料作用原理概述
甲醛是一种小分子气体，常规手段并不容易对其进行彻底的吸附和净化，目前净化甲醛的针对性材料有活性炭、沸石等多孔材料。二氧化钛主要是通过光催化进行甲醛的催化分解反应。不过由于传统单纯的吸附甲醛的方式并不能彻底实现甲醛的净化，如周围温度增高会导致甲醛分子重新从吸附材料中进入空气；而纯二氧化钛的光催化净化效率低，且必须要求满足相应的条件即在紫外线条件下才能进行光催化反应，所以也不是进行甲醛净化的最优方法。基于以上原因，本文研发了一款同时具备化学吸附、物理吸附、光催化等功能为一体的新型复合空气净化材料。
三、新型空气净化功能材料对甲醛的净化原理
本文研究的新型稀土复合空气净化功能型涂料对于毒害气体甲醛的净化原理是通过HCHO等活性成分的竞争吸附，利用涂料中的稀土成分激活二氧化钛（TiO2），通过光催化反应生成羟基自由基（?OH）3?OH和进行吸附作用的HCHO发生相互反应，生成对人体不造成危害的物质，从而达到去除甲醛，净化空气的作用。
新型稀土复合空气净化功能型涂料主要作用机理反应化学方程式如下：
组图1、2、3：稀土激活光催化材料与纳米二氧化钛产生·OH能力的比较
本实验将新型稀土复合空气净化功能型涂料的功能成分加入石英毛细管，向毛细管中添加DMPO稀释溶液，使得纳米二氧化钛成分（TiO2）被溶液充分浸润，接下来对处理过的材料进行紫外线照射，使用瑞士产ESR波谱仪对其单位时间内产出羟基自由基的浓度进行检测。对ESR波谱仪的使用参数进行调整：扫描场3435~3535G，微波功率1.002e +001mW，微波频率9.8GHz，增益1.00e +005，调制幅度2.019G，扫描时间400s。
由组图可以看出：这种新型稀土复合空气净化功能型涂料中的有效功能性成分在光照条件即紫外线照射下能够催化产生·OH特征波谱，同时在可见光以及无光照条件下也检测到有·OH特征波谱；实验对照组纳米二氧化钛（TiO2）在光照条件即紫外线照射下也产生·OH特征波谱，但是在可见光以及无光照条件下则没有产生·OH特征波谱。由此实验数据可以看出，新型稀土复合空气净化功能型涂料中的有效功能性成分的光谱吸收范围较大，对光照的要求没有那么严格，无论有无光照均能实现·OH的有效生成，效率远远大于对照试验材料纳米二氧化钛（TiO2）。而·OH是空气净化材料中起主要净化作用的物质，因此新型稀土复合空气净化功能型涂料对于有毒害气体甲醛的吸附消除性能远比其他净化材料要优越，应用前景十分乐观。
（二）新型稀土复合空气净化功能型涂料现实实验数据
在实验室进行新型具有空气净化功能的稀土空气净化复合材料制剂在单天内对甲醛能达到百分之八十以上的净化率，应用这种复合材料的稀土空气净化涂料对于净化甲醛的单天净化率达到了百分之九十以上。进行实际仿真实验时，使用新型稀土功能性净化涂料的房间，在一周之内对于甲醛的净化效果可以达到百分之八十。从实验数据上来看，这种新型复合稀土空气净化功型涂料对于有害气体甲醛的吸附净化表现优异，不过对于该涂料的空气净化效果应该科学理性对待，不要盲目夸大。
五、实验结论
（一）新型稀土复合空气净化功能型涂料采用多种甲醛净化处理技术综合应用的模式，融合物理吸附、化学吸附以及光催化净化技术，能有效实现甲醛的净化清除，且该作用效果是长期稳定的，有效保障了人们在住宅中进行日常生活活动时的生命健康。
二）新型稀土复合空气净化功能型涂料具有绿色、清洁、无污染等特性，符合环保理念，是建筑材料墙体涂料发展的新方向，符合现阶段提出的战略目标，可以说生态环保的建筑材料的研发生产以及应用将是本世纪建筑材料应用及发展的主流。
六、结语
由于物质生活水平的提高，人们对于住宅环境以及装修的要求也越来越高。装修的环保性以及健康性也被更加关注，尤其是装修常伴随的室内空气污染问题更是备受瞩目。本文从新型具有空气净化功能的环保功能性涂料的角度进行装修毒害气体净化的研究，进行了新型涂料与传统涂料对甲醛气体的吸附效果对比，从实验数据的分析来看，新型空气净化功能材料对于甲醛的吸附净化效果良好。本文创新性地开发涂料的吸附净化功能，为室内装修空气净化以及毒害气体清理提供了新的思路和研究方向，希望能对相关方面的研究有所启迪和帮助。
参考文献
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论文作者:罗家和,林凯明,潘铭乾
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/14
标签：甲醛论文; 空气净化论文; 稀土论文; 材料论文; 涂料论文; 功能论文; 功能型论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;