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硅藻泥凈化室內(nèi)空氣甲醛的實(shí)驗(yàn)研究

文檔作者：楊毳，畢博，孟巖巖，褚建華，喬禹于春生文檔來源：吉林省蘭舍硅藻新材料有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年02月14日
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建材世界 2016年第37卷第4期
doi：10．3963／j．issn．1674—6066．2016．04．009
硅藻泥凈化室內(nèi)空氣甲醛的實(shí)驗(yàn)研究
楊 毳，畢 博，孟巖巖，褚建華，喬 禹，于春生
(吉林省蘭舍硅藻新材料有限公司，長(zhǎng)春130000)
摘 要： 該實(shí)驗(yàn)以硅藻土為功能性填料、硅藻土負(fù)載的納米二氧化鈦為光催化材料、石灰為無(wú)機(jī)凝膠材料，添加其
他助劑后制備硅藻泥，檢測(cè)硅藻泥中的有害物質(zhì)含量，模擬研究了常溫日光下硅藻泥對(duì)室內(nèi)空氣甲醛的凈化率及凈
化的持久性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硅藻泥中揮發(fā)性有機(jī)化合物和重金屬元素含量均未檢出；在環(huán)境溫度(2O+2)℃ 、相對(duì)濕
度5o％的條件下，硅藻泥24 h的甲醛凈化率為87．17％，48 h的甲醛凈化率為9O．91 ，甲醛持久凈化率為8O．34％。
關(guān)鍵詞： 硅藻土； 硅藻土負(fù)載納米二氧化鈦； 硅藻泥； 甲醛； 凈化
Research on Indoor Formaldehyde Purification by Diatom M ud
YANG Cui，BI Bo，MENG Yah—yah，CHUJian—hua，QIAO Yu，YU Chun—sheng
(Jilin Province Lanshe Diatom New Materials Co，Ltd，Changchun 130000，China)
Abstract： Tile diatom mud was prepared taking diatomite as the functional filler，nan0一TiO2 immobilized on diat—
omite as the photoeatalytic material，lime as the inorganic adhesive material，adjoining other additives．The content of
harmful substances in diatom mud was detected，and the photocatalytic purification and long term purification perform—
ance of formaldehyde by diatom mud were studied under room temperatrue and simulated sunlight．Experiment results
show that the volatile organic compounds and heavy metals aren't exsisting in diatom mud．Also，the 24 h formaldehyde
purification rate of diatom mud was 87．17 ，48 h formaldehyde purification rate is 90．91 ，and formaldehyde long
term purification rate is 80．34％ under the reaction temperature of(20±2)℃ and relative humidity of 5O ．
Key words： diatomite； nan0一TiO2 immobilized on diatomite； diatom mud； formaldehyde； purification
隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑裝修材料的種類越來越多，裝修裝飾日趨復(fù)雜化。在建筑裝修裝飾過程
中，由于建筑材料和室內(nèi)裝修裝飾緩慢釋放污染物，空氣污染物排放極易超標(biāo)；若不及時(shí)、有效、長(zhǎng)期進(jìn)行室
內(nèi)空氣凈化，勢(shì)必嚴(yán)重威脅人類身心健康n。]。甲醛具有揮發(fā)性，氣味刺激、毒性較強(qiáng)，是一種室內(nèi)主要空氣
污染物，對(duì)人體呼吸道及皮膚黏膜會(huì)產(chǎn)生不良影響，且具有基因毒性，對(duì)人體易造成遺傳損傷 ]。若人類長(zhǎng)
時(shí)間接觸甲醛，輕則體表過敏、哮喘發(fā)作，重則導(dǎo)致腫瘤病變[3 ]。在我國(guó)化學(xué)品優(yōu)先控制名單上，甲醛高居
第二位；而室內(nèi)甲醛的釋放期一般為3～15年_8]，且與室內(nèi)的溫度、濕度、室內(nèi)建材等因素有關(guān)。甲醛的揮發(fā)
速度隨著溫度和濕度的增加而增加，特別是在夏季，80 以上的新裝修建筑室內(nèi)存在甲醛超標(biāo)問題[g]。因
此，研究室內(nèi)空氣甲醛凈化技術(shù)、開發(fā)安全無(wú)污染的環(huán)保建材，正成為人類亟待解決的重大課題。
硅藻土是一種多孔結(jié)構(gòu)的礦物材料，穩(wěn)定性強(qiáng)、孔隙率高，能夠吸附空氣中的氣體污染物，因此，國(guó)內(nèi)學(xué)
者進(jìn)行了很多提高硅藻土凈化空氣功能的研究[】 ”]。硅藻泥以硅藻土為主要功能性填料，以無(wú)機(jī)膠凝材料
為粘結(jié)材料，添加其他助劑混合制備而成；材料本身主要為干粉狀無(wú)機(jī)物，加水后不釋放有害物質(zhì)，沒有刺鼻
氣味，主要需要控制的是其中的重金屬元素含量。該實(shí)驗(yàn)測(cè)試了硅藻泥產(chǎn)品的有害物質(zhì)含量，并研究了其對(duì)
空氣甲醛的凈化性能。
收稿日期：2016—04—20．
基金項(xiàng)目：吉林省企業(yè)技術(shù)中心創(chuàng)新能力提升項(xiàng)目資金，吉林省企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目資金，吉林省科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)
目資金，吉林省重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)資金．
作者簡(jiǎn)介：楊毳(1985一)，碩士生．E-mail：yangcui@lsgzn．corn
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建材世界 2016年第37卷第4期
1 實(shí) 驗(yàn)
1．1 實(shí)驗(yàn)樣品與所需儀器
1)實(shí)驗(yàn)樣品為細(xì)料硅藻泥，由吉林省蘭舍硅藻新材料有
限公司生產(chǎn)，主要由硅藻土、鈦白粉、硅藻土負(fù)載的納米二氧
化鈦、納米氧化鋅、防霉劑、電氣石、石灰、石英砂、重鈣、纖維
素醚、木纖維等制備而成。硅藻泥樣品的有害物質(zhì)含量，依據(jù)
JC／T2177—2013《硅藻泥裝飾壁材》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。
2)研究硅藻泥對(duì)空氣甲醛凈化性能的反應(yīng)艙，規(guī)格根
據(jù)JC／T1074-2OO8(室內(nèi)空氣凈化功能— — 涂覆材料凈化
性能》標(biāo)準(zhǔn)要求自制，反應(yīng)艙體積為1 m。，如圖1所示。12
塊空白玻璃樣板，尺寸均為500 mm×500 mm，樣板總面積
為3 rn0。 圖1 反應(yīng)艙示意圖
目光燈
注射孔
樣品架
采樣孔
3)利用KB一2400型智能恒流大氣采樣器進(jìn)行空氣選點(diǎn)采樣，利用WFZ UV一4802紫外可見分光光度計(jì)
進(jìn)行空氣甲醛濃度檢測(cè)(按照GB／TI6129-1995{居住區(qū)大氣中甲醛衛(wèi)生檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法一分光光度法》標(biāo)準(zhǔn)，
測(cè)量反應(yīng)艙空氣甲醛濃度)。
1．2 方法
1)制備三個(gè)反應(yīng)艙進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，兩個(gè)為實(shí)驗(yàn)艙(標(biāo)記為1 和2 )，另一個(gè)為對(duì)比艙(完成對(duì)比實(shí)驗(yàn))。
反應(yīng)艙內(nèi)初始空氣直接從室外引入，利用空調(diào)調(diào)節(jié)艙內(nèi)溫度維持在20～22℃ ；利用加濕器調(diào)節(jié)艙內(nèi)空氣相
對(duì)濕度維持在50 ；模擬常溫日光下的室內(nèi)環(huán)境。
2)取2．016 kg硅藻泥粉體(其中含有16 g光催化材料)，加水?dāng)嚢璩删|(zhì)的泥狀膏體，均勻涂覆在8塊
空白玻璃樣板上。待玻璃樣板干燥后，放人2O～22℃ 、相對(duì)濕度4O ～60 9／6的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)7 d。
3)將養(yǎng)護(hù)好的4塊硅藻泥涂覆玻璃樣板，放人1 實(shí)驗(yàn)艙；將剩余的4塊空白玻璃樣板，放人對(duì)比艙。在
這兩個(gè)反應(yīng)艙中，同時(shí)注入3微升的甲醛溶液，開啟風(fēng)扇后，反應(yīng)正式開始，以此為計(jì)時(shí)起點(diǎn)。0．5 h后再關(guān)
閉風(fēng)扇，以促進(jìn)甲醛溶液揮發(fā)；3 h后測(cè)量對(duì)比艙空氣甲醛濃度，接近1 mg／m。，接近3微升甲醛完全揮發(fā)后
艙內(nèi)理論計(jì)算的甲醛濃度，以此數(shù)據(jù)作為對(duì)比艙空氣甲醛初始濃度；48 h后，完成硅藻泥的甲醛凈化率實(shí)
驗(yàn)。為完成實(shí)驗(yàn)，分別同時(shí)檢測(cè)反應(yīng)艙3 h、6 h、12 h、21 h、24 h、48 h的空氣甲醛濃度。
(1)對(duì)比艙內(nèi)甲醛衰減率的計(jì)算公式為
y一(n0一n1)× 100 (1)
式中，7為甲醛衰減率， ； 。為對(duì)比艙空氣甲醛初始濃度，mg／m。，此處取0．997 mg／m。； 為對(duì)比艙空氣
甲醛采樣濃度，mg／m。。
(2)實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)甲醛凈化率的計(jì)算公式為
一( 1～ ’1)／m ×100％ (2)
式中，刁為甲醛凈化率， ； 。為對(duì)比艙空氣甲醛采樣濃度，mg／m。； ’。為實(shí)驗(yàn)艙空氣甲醛采樣濃度，
mg／m。。
4)硅藻泥的甲醛持久凈化率，按照J(rèn)C／T 1074-2008(室內(nèi)空氣凈化功能—— 涂覆材料凈化性能》標(biāo)準(zhǔn)
檢測(cè)和計(jì)算。將剩余的4塊硅藻泥涂覆玻璃樣板放人到2 實(shí)驗(yàn)艙中；采用每天向2 實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)注射3微升
甲醛溶液的飽和實(shí)驗(yàn)方法。飽和實(shí)驗(yàn)分別持續(xù)4 d、15 d、30 d、45 d、6O d、75 d、90 d，再利用凈化率公式(2)，
逐一計(jì)算硅藻泥對(duì)空氣甲醛的持久凈化率。
2 結(jié)果與討論
2．1 硅藻泥的環(huán)保性能
硅藻泥有害物質(zhì)含量檢測(cè)結(jié)果，見表1。由表1可知，硅藻泥樣品中不含有苯系物、游離甲醛及其他揮
發(fā)性有機(jī)化合物，這與硅藻泥制作原料粉體主要為無(wú)機(jī)礦物有關(guān)。而一般礦物或顏料中可能會(huì)有的重金屬
元素(鉛、鎘、鉻、汞)也未檢出，可見硅藻泥材料的環(huán)保性。
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建材世界 2016年第37卷第4期
表1 硅藻泥有害物質(zhì)含量
2．2 硅藻泥的甲醛凈化性能
反應(yīng)艙48 h空氣甲醛濃度變化見圖2。對(duì)比艙中甲
醛溶液在3 h內(nèi)基本完全揮發(fā)，對(duì)比艙空氣甲醛濃度在
48 h以內(nèi)，一直維持在室內(nèi)空氣質(zhì)量甲醛標(biāo)準(zhǔn)限量的1O
倍以上。由于玻璃艙壁、艙內(nèi)電線、風(fēng)扇等的吸附和甲醛
本身存在自然衰減，對(duì)比艙空氣甲醛濃度也在逐漸降低。
經(jīng)公式(1)計(jì)算，48 h甲醛衰減率低于3O ，符合正常衰
減要求，對(duì)比試驗(yàn)成立。
從圖2可以看出，1 實(shí)驗(yàn)艙在開始進(jìn)行甲醛凈化的
6 h內(nèi)，空氣甲醛濃度下降很快；隨后，甲醛凈化速度開始
逐漸變慢。這可能是由于實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)甲醛初始濃度較高，
硅藻泥中的硅藻土內(nèi)的大量微孔可以迅速吸附甲醛分
‘
矗
●
暑
蟶
嫠}l
旺
0 3 6 9 12 l5 18 21 24 27 30 33 36 39424548
時(shí)間，h
圖2 反應(yīng)艙48 h空氣甲醛濃度的變化
子，將甲醛分子富集到光催化材料納米二氧化鈦顆粒周圍；隨著空氣中甲醛濃度的降低，硅藻泥與空氣中的
甲醛分子達(dá)到了一定的吸附平衡；但是隨著日光燈的持續(xù)照射，會(huì)產(chǎn)生少量的紫外線輻射，納米二氧化鈦顆
粒表面在紫外線輻射下產(chǎn)生氧自由基，可以進(jìn)一步捕捉甲醛分子并分解。隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，12 h空氣
甲醛濃度已經(jīng)降到較低的水平(0．1459 mg／m。)，空氣中的甲醛分子與光催化材料碰撞機(jī)率變小，硅藻泥凈
化能力逐漸變低。通過公式(2)計(jì)算甲醛凈化率，當(dāng)硅藻泥凈化甲醛24 h時(shí)，甲醛凈化率為87．17 ；硅藻泥
凈化甲醛48 h后，甲醛凈化率為90．91 ，且將艙內(nèi)空氣甲醛濃度降到0．079 mg／m。，已達(dá)室內(nèi)限量標(biāo)準(zhǔn)
(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0．08 mg／m。)以下。
2．3 硅藻泥的甲醛持久凈化性能
硅藻泥的甲醛持久凈化率隨飽和實(shí)驗(yàn)天數(shù)變化，見圖3。
從圖3可以看出，在2 實(shí)驗(yàn)艙中，硅藻泥在飽和實(shí)驗(yàn)4 d時(shí)測(cè)
得的持久凈化率為8O．34 ；在飽和實(shí)驗(yàn)15 d時(shí)，持久凈化率
依然大于8O ，可以證明其具有非常好的持久凈化能力。根
據(jù)實(shí)驗(yàn)原則，4 d的飽和實(shí)驗(yàn)，模擬了人居環(huán)境中4 d室內(nèi)不通
風(fēng)且持續(xù)大量釋放甲醛的情況，并以此數(shù)據(jù)作為持久凈化率
標(biāo)準(zhǔn)。而在飽和實(shí)驗(yàn)30 d、45 d、60 d、75 d、90 d，持久凈化率
持續(xù)降低。
需要注意的是，利用式(2)計(jì)算甲醛持久凈化率時(shí)，根據(jù)實(shí)
驗(yàn)原則，對(duì)比艙空氣甲醛采點(diǎn)濃度取固定值，以文中2．2小節(jié)甲
醛凈化率計(jì)算時(shí)對(duì)比艙空氣甲醛48 h濃度為標(biāo)準(zhǔn)保持不變。
3 結(jié) 論
飽和實(shí)驗(yàn)天數(shù)，d
圖3 甲醛持久凈化率隨飽和實(shí)驗(yàn)天數(shù)的變化
采用硅藻土為功能性填料、硅藻土負(fù)載的納米二氧化鈦
為光催化材料制備而成的硅藻泥，對(duì)于室內(nèi)甲醛有較好的凈化性能。硅藻泥做為新型環(huán)保材料，不僅能夠吸
附室內(nèi)空氣中的有害物質(zhì)，還能夠持續(xù)降解這些有害物質(zhì)而無(wú)二次污染，因而受到廣泛關(guān)注 ]。
34
1 0 9 8 7 6 5 4 3 2
O O O O O 0 O O O
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(上接第31頁(yè))
3 結(jié) 論
a．采用新型干法生產(chǎn)油井水泥時(shí)，應(yīng)實(shí)現(xiàn)原燃料的精細(xì)化管控，加強(qiáng)生料配比精確、均化效果好，保證熟
料煅燒熱工制度的穩(wěn)定，這樣才能使煅燒的熟料質(zhì)量好，制備出的油井水泥各項(xiàng)性能滿足GB10238—20O5
《油井水泥》中G級(jí)油井水泥的相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)。
b．為避免在油井水泥生產(chǎn)過程中回轉(zhuǎn)窯出現(xiàn)結(jié)后圈、篦冷機(jī)出現(xiàn)堆雪人等故障，可以通過優(yōu)選原燃料，
調(diào)整相應(yīng)的操作參數(shù)，如降低煤粉細(xì)度、增大三次風(fēng)的用量、提高回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速等，有效緩解和解決干法試生產(chǎn)
過程中出現(xiàn)的一系列問題。
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