目录

摘要 1

调查及结果 2

1 甲醛的危害及室内来源 4

1.1甲醛对人体的危害 4

1.2甲醛污染的来源 5

2室内甲醛控制 5

2.1污染源控制 5

2.2室内通风 6

2.3空气净化技术 6

2.3.1吸附法 6

2.3.2臭氧氧化法 7

2.3.3光催化氧化法 8

2.3.4金属氧化物法 9

2.3.5负离子法 9

2.3.6微生物技术法 9

2.3.7植物净化技术 10

2.3.8茶叶净化技术 10

2.3.9封闭技术 ． 11

3小结 11

参考文献 12

致谢 13
室内甲醛治理技术应用现状与发展趋势

作者：朱婉琴，指导老师：黄蕾

地址：新疆工业高等专科学校，化学工程系，乌鲁木齐，830091

摘要  当前，室内空气污染已被列入对公众危害最大的环境因素之一在经历了工业革命带来的 “煤烟型污染”、“光化学烟雾型污染”后，正进入以“室内空气污染”为标志的第三污染时代。本文介绍了室内甲醛污染的来源及危害，并对家庭装修后的居室甲醛质量进行分，综述了目前治理室内甲醛污染的各种技术。详细介绍了其中9种主要的治理技术(吸附法、臭氧氧化法、光催化氧化法、金属物氧化、负离子法、微生物技术、植物净化法、茶叶吸附法、封闭技术)的反应原理、研究现状及优缺点。并针对现有甲醛治理技术所存在的问题，提出将吸附法、化学治理法和光催化氧化法结合治理甲醛污染的新思路，为今后室内甲醛治理技术的发展提供一个新选择。

关键词  室内甲醛污染  污染控制  污染治理  室内装修

调查及结果

随着室内装修慢慢成为热门，室内甲醛污染已经对人类的身体健康构成了严重的威胁，如何控制和治理室内甲醛污染已成为大众关心的热点问题。什么是室内空气污染？什么是室内甲醛污染？室内甲醛污染如何控制？植物能否吸收甲醛？带着这些问题我对新疆工业高等专科学校及周边进行了一个调查。

①人数确定（总人数100）

	青少年 （18-25岁）	中年 （25-50岁）	老年 （50岁以上）
男	25	15	10
女	25	15	10

 

②问题1：你知道室内空气污染吗？

	青少年		中年		老年
	男	女	男	女	男	女
知道	24	20	11	13	5	5
不知道	1	5	4	2	5	5

 

③问题2：你知道室内甲醛污染吗？

	青少年		中年		老年
	男	女	男	女	男	女
知道	23	24	12	10	4	4
不知道	2	1	3	5	6	6

 

③问题3：假如你正在装修房子，材料中产生的甲醛你有办法消除吗？

	青少年		中年		老年
	男	女	男	女	男	女
知道	23	24	12	9	4	4
不知道	2	1	3	6	6	6

 

④问题4：你认为室内植物能够吸收甲醛吗?

	青少年		中年		老年
	男	女	男	女	男	女
能	23	21	11	10	5	5
不知道	1	1	2	2	3	5
不会	1	3	2	3	2	0

 

⑤结论

由调查结果可看出，21%的调查对象对室内空气污染和室甲醛污染的概念很模糊，其中50%以上老年人不知道，大部分中、青年人只对其大概了解。当问到控制甲醛的方法时80%以上的人只想到了通风，50%左右的青年人想到用活性炭吸附，30%左右的中年人想到从来源上控制即买环保材料，极少数人想到用臭氧机。提到植物吸收时，11%的的人不赞同，14%的人不知道，75%的人觉得可以。

   那么，到底什么是甲醛？其来源及控制方法又是什么呢？

1 甲醛的危害及室内来源

1.1甲醛对人体的危害

甲醛(HCHO)，又名“蚁醛”，是一种无色、易溶、有刺激性气味的气体，具有活泼的化学性质和生物学活性，其37％水溶液即“福尔马林”。长期接触低浓度的甲醛引起的主要症状是流泪、打喷嚏、咳嗽，甚至出现眼结膜炎、鼻炎以及支气管炎等； 甲醛可引起过敏性哮喘，甚至引起过敏性紫癜；与皮肤接触，可引起接触性皮炎和粘膜刺激症状。浓度过高可引起恶心、咳嗽、胸闷、气喘甚至肺气肿，对神经系统、免疫系统、肝脏等产生毒害。目前，国际上已经把甲醛列为人体可疑致癌物。世界上一些国家和地区给出的室内甲醛浓度的指导限值或最大容许浓度见表1 ^[1]、不同甲醛浓度对人体的健康效应因人而异，见表2^[2]。

 

表1 世界各国室内甲醛浓度的指导限值或最大允许值

国家或组织	限值（mg／m3）	评述
WTO	＜0.1	总人群，30分钟指导限值
丹麦	0.15	总人群，基于刺激作用的指导限值
德国	0.12	总人群，基于刺激作用的指导限值
芬兰	0.30／0.15	对老／新（1981）为界建筑物的指导限值
意大利	0.12	暂定指导限制
荷兰	0.12	标准值推荐指导限值
挪威	0.06	推荐指导限值
西班牙	0.48	仅使用室内安装脲酮树脂泡沫材料的初期
瑞典	0.13／0.20	指导限制:室内安装胶合板／补救措施控制水平
瑞士	0.24	指导限制
美国	0.468	联邦目标环境水平
新西兰	0.12	室内空气质量标准
中国	0.10	室内空气质量标准

 

表2 甲醛浓度对人体的刺激反应

浓度（单位ppm）	反应
0.01～～1.6	眼的刺激开始的最低值
＜0.4	神经组织的刺激开始、容易引发儿童气喘
0.05～1.0	能感到气味的最低值
0.08～1.6	眼、鼻刺激
0.08	WHO(世界保健机关)标准值
0.25～0.33	呼吸障碍开始
0.5	咽喉刺激
2.3	眼睛刺激
10～20	激烈的流泪
30	生命危险、毒性肺水肿

1.2甲醛污染的来源 

甲醛是一种来源广泛的空气污染物。室内空气中甲醛主要来源于装修材料、家具、吸烟、燃料燃烧、烹饪以及各种含甲醛的清洁剂、杀虫剂、化妆品、油漆、涂料等。尤其是作为室内装修和装饰材料的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等木质人造板材在黏合过程中大量使用脲醛树脂(UF)和酚醛树脂，其主要原料是甲醛、尿素、苯酚，板材中残留的未参与反应的甲醛会逐渐向周围环境中释放，导致甲醛在室内大量挥发，成为甲醛污染的主要来源。检测发现使用脲醛树脂(UF)和酚醛树脂装修的室内甲醛浓度高于不用该类黏合剂装修的几倍到十几倍^[3] 。

2室内甲醛控制

室内甲醛污染控制主要可以通过三种途径可以实现，即污染源控制、通风和室内空气净化。污染源控制是指从源头着手或减少甲醛的产生；或利用屏障设施隔离甲醛，不让其进入室内环境。通风则是借助自然作用力或借助机械作用力将甲醛排出至室外或空气净化系统，同时将新鲜空气或经过净化的空气送入室内。空气净化则是指借助特定的净化设备收集室内甲醛，将其净化后循环回到室内或排出室外。

2.1污染源控制 

首先提高人们环境意识，加强对环境质量要求。甲醛问题激发各国科技人员研制低污染技术和非醛替代品。由装潢材料中甲醛带来的室内空气污染已影响到人体的健康。具体的防治措施有：改善粘合剂，降低腮醛粘合剂中甲醛的比例；改造人造板制造条件，建筑胶粘剂由传统型向无毒、功能型发展，有耐热胶粘剂等；开发一些非溶剂型涂料如水性涂料、粉末涂料、防结露涂料等。

2.2室内通风

室内通风是清除甲醛行之有效的办法，可选用空气换气装置或自然通风，有利于室内材料中甲醛的散发和排放。室内通风要意根据季节、天气的差异和室内人数的多少来确定换气频度，每天开窗通风要选择合适的时间，一般建议在早晨10点以后分早、中、晚通风各20分钟左右。  

控制室内温度、湿度。经研究发现，甲醛的释放随着湿度的增大而增加，随温度升高而增大。温度由30℃降到25℃可降低甲醛50％，相对湿度由70％降到30％时甲醛量降低40％，因此，一般在刚刚装修的房中采取烘烤的方法或在室内摆放一盆清水可使甲醛加快释放。

2.3空气净化技术

2.3.1吸附法 

吸附法是利用多孔性固体吸附剂处理气体混合物，在环境工程中广泛的应用。根据吸附剂吸附甲醛的反应机理可分为：物理吸附、化学吸附两种。  

物理吸附所用的吸附剂主要是活性炭、活性碳纤维和沸石分子筛等，其中活性碳纤维具有优异的结构和性能特征，其比表面积大，孔径分布高，对甲醛的吸附和解吸速度比颗粒状的活性炭大得多，是一种高效吸附材料。活性碳纤维对甲醛的平衡吸附容量与基材的孔率，比表面积关系密切. 因为黏胶基活性炭的微孔数量比纸片状活性炭纤维的丰富，外比表面积也大，因此其吸附能力也较优越。但是活性炭吸附技术只能将有害物吸附储存，而不能最终消除，因此要经常更换吸附材料，十分不便。

表3 不同类型活性碳纤维对甲醛的平衡吸附容量^[4]

吸附剂	黏胶基活性碳纤维	纸片状活性碳纤维
甲醛	278mg／g	176 mg／g

化学吸附就是吸附质和吸附剂之间形成新化学键。甲醛沸点低于0℃，仅靠物理吸附作用特别容易从吸附材料上逃逸，因此针对治理甲醛污染研究较多的吸附法是化学吸附。化学吸附剂一般为化学改性过的活性炭、活性碳纤维或者活性氧化铝等，不仅具有较大的比表面积和适宜的孔径分布，还具有表面官能团，因此具有选择性、稳定不易脱附的特点。目前用于甲醛吸附的化学吸附剂主要有以下几种：  

用硫化钠、硫代硫酸钠或亚硫酸氢钠浸渍活性炭等吸附剂，甲醛能与亚硫酸氢钠生成亚硫酸氢钠加成物（又称 a -- 羟基亚硫酸钠盐）。  

用氧化剂浸渍吸附剂，甲醛在吸附剂的表面进行氧化，常用的氧化剂有双氧水(H₂O₂)或者硝酸(HNO₃)等。  

使用氯化锌(ZnC1₂)溶液浸泡活性炭材料，干燥活化后，材料表面的亲水基团O—H、C=O和C—O明显增加，可以提高对甲醛的吸附容量。  

以活性炭为原料，以氢氧化钾(KOH)为活化剂，通过活化、浸渍等处理，制备的改性活性炭其对甲醛的吸附率，比表面积均大于未处理的活性炭。

表4 氢氧化钾处理前后活性炭样品性能对比^[5]

样品	比表面积（m2／g）	孔容(m3／g)	碘吸附质(mg／g)	吸附率(%)
1＃	1261	0.92	1123	29.5
2＃	1158	0.85	924	17.1

甲醛捕捉剂也属于化学吸附剂的一种，是利用缩聚法合成的一种多氨基的游离甲醛捕捉剂，能迅速与甲醛发生加成和脱水反应，释放微热，将甲醛彻底分解。其原料中，不含有机溶剂和任何有毒有害物质，且PH值呈性的水性溶液，无腐蚀作用，不会与任何油漆产生反应，对人体及板材、家具、油漆无任何危害，不会造成二次污染。例如将三乙烯四胺与己二酸按一定比例进行缩聚反应， 反应结 束后真空干燥脱去过量的氨，得到浅黄色甲醛捕捉剂或用多乙烯多胺与戊二醛进行缩合反应，烘干后即制成白色甲醛捕捉剂粉末，对甲醛的捕捉性能是普通物理吸附剂50 --100倍。

2.3.2臭氧氧化法 

臭氧氧化是最早开始研究治理室内甲醛污染的方法。它的作用机理是利用臭氧具有的强氧化性，与极性有机化合物如甲醛反应，导致不饱和的有机分子破裂，使臭氧分子结合在有机分子的双键上，生成臭氧化物，将甲醛氧化分解为无毒的CO₂和H₂O的过程。臭氧具有杀菌、消毒、除臭、分解有机物的能力，但研究证明臭氧对室内空气中其他污染物（如：苯、甲苯等）去除效果较好，对甲醛的去除效果却不明显^[6]，同时臭氧易分解，不稳定，可能会产生二次污染物，而其本身也是一种空气污染物，如果控制不好，往往会适得其反。  

2.3.3光催化氧化法

近年来，有些学者也利用光催化氧化法进行室内空气甲醛污染的治理，其主要吸收材料为TiO₂和活性炭纤维（或分子筛等）的混和物，该混和物受紫外光、氧气、水蒸气的作用，首先在催化剂表面形成高活性的吸附自由基O和OH，然后依靠多孔材料的吸附和富集功能， 提高催化剂周围的甲醛浓度最后将甲醛等有机物分子降解为CO₂和H₂O等无机小分子物质^[7]达到室内空气净化的目的。光催化催化技术作用于持续挥发出的低浓度甲醛，最终达到高效、长期治理室内甲醛污染的目的。光催化氧化法尽管是一种很好的甲醛吸收方法，但在应用时具有很大的局限性。即只能利用太阳光、荧光灯中含有的紫外光源。此外，光催化氧化法的选择性也很差，当甲醛浓度较低时光催化反应速率慢^[8]。

2.3.3.1自洁玻璃

由于TiO₂薄膜具有良好的光透性，而且负载在玻璃上有长时间的光照条件，对降解十分有利，所以将TiO₂负载在室内玻璃上理论上是可行的。另外，由于玻璃的大面积，TiO₂将和室内的甲醛以及其他毒害气体充分接触，达到降解的目的。近几年来人们试图通过非金属的掺杂来提高TiO₂对可见光的吸收以及金属的掺杂来提高光催化降解效率也取得了一些进展，这也就为日后将催化剂负载在玻璃上提供了更进一步的理论依据。  

2.3.3.2灯具 

考虑到目前TiO₂催化剂在可见光下的利用率还不是很高，不妨给催化剂直接加上一个小功率的紫外灯光源。目前已经有不少学者在这方面有了研究比较，事实证明是可行的。TiO₂和灯具的结合可以分成两个方向，一是将TiO₂直接负载在灯管上^[9]；二是将TiO₂负载在灯具的防护玻璃上，效果也都是比较理想的。TiO₂和灯具的结合点还有一个比较理想的，那就是在灯罩上。相对于灯管它有较大地负载面积，相对于防护玻璃它可以更加充分地利用光源。  

2.3.3.3空调 

空调在实际生活中已经成为了必不可少的家电，具有一定的普遍性。在炎热的夏天，甲醛释放比较活跃，这时室内甲醛的危害相对比较大。如果能够找到一种比较好的途径，使TiO₂和空调很好的结合起来，将会对甲醛的降解起到一定的积极作用。实验证明，这确实是一个可行性较高的方式。空调去除甲醛也被证明是一个可以持续的降解手段。根据浓度差扩散原理，空调在去除甲醛的过程中，它附近的甲醛浓度在不断地减小， 空气中其它较高浓度部分的甲醛气体会向低浓度空间流动，进而使空调能持续去处甲醛成为可能。另外，TiO₂存在于空调内还对室内空气有杀菌作用。  

2.3.3.4涂料 

在涂料中掺杂TiO₂可以直接减少甲醛的来源。涂料以及家居中大量使用的黏合剂里还有的甲醛就是室内甲醛最重要的来源，如果能在制备的过程中就将TiO₂掺杂到其中，将会在根本上降低甲醛的释放量。    

2.3.4金属氧化物法 

常温大气中，通常金属氧化物表面吸附有水，多数情况下最终解离生成羟基，表面羟基作为酸或者碱在吸附和催化反应中具有重要作用，可以发生各种表面反应^[10]。目前，金属氧化物法实验用甲醛吸收剂为二氧化锰及活性炭的混和物，有资料表明二氧化锰在酸性条件下氧化性最强，可以将甲醛等有机物氧化分解成无毒的小分子物质。金属氧化物法在治理室内甲醛污染时具有很多优点，如：反应条件温和、操作简便、去除效果好等。但现在对此方法还没有进行深入的研究。反应机理还不是很明确，虽然活性炭对二氧化锰的结块有一定的分散作用，但与甲醛的接触面积不大，影响反应速度。总之，金属氧化物法正处于研究初期，还有大量的工作需要做^[11]。  

2.3.5负离子法 

负离子被喻为空气维生素。负离子法主要选用具有明显热电效应的稀有矿物石为原料，加入到墙体材料中，使其在与空气接触后，电离空气及空气中的水分，产生负离子，不断的把空气中的水转变成负离子水，负离子水具有清除甲醛，苯等有机物的功能。负离子发生技术主要有：电晕放电、水发生和放射发生3种，其中前两种应用较为广泛。负离子法净化空气尽管对人体健康有益。但是对发射设备要求较高，容易发生二次飞扬，产生的负离子存在时间较短，仅能5倍以下的空气污染^[12]。负离子技术也可应用到建材上，如负离子涂料，其持续释放的负离子与室内污染源持续释放的有害气体（正离

子）不断中和、降解，可长期起到去除甲醛的作用。 

2.3.6微生物技术法

利用微生物以有机物为其生长的碳源和能源的机理，使用生物法将有机废气氧化、降解为无毒、无害的无机物。相关实验表明，通过筛选、培育的适宜微生物菌种接种挂膜制作的生物膜填料塔对入口浓度小于20 mg／m³的甲醛废气具有较好的净化效果，净化效率达到90％以上^[13]。 

2.3.7植物净化技术 

植物的呼吸过程是一个强烈的氧化过程，可以吸收多种有毒有害气体，植物依靠自身的新陈代谢将有毒气体进 一步转化分解。常青的观叶植物以及绿色开花植物可以去除建筑物内部多种有毒化学物质，在对甲醛（300 ppb）进行熏气的初筛实验中，选取了112种盆栽植物，得到不同范围的百分率状况：其中有22种植物净化率达到95%～100%，35种植物净化率达到80%～95%，33种植物净化率达到50%～80%，22种植物净化率低于50%^[14]。                                                                

表5  300 ppb 甲醛浓度下对甲醛的及净化能力

植物名称	净化率（%）	净化能力（µg／(m2min)
米兰	91.9±3.5	1.5±0.1
亮丝草‘黑美人’	90.5±0.5	1.9±0.1
火鹤‘亚利桑那’	30±4.8	1.5±0.2
孔雀竹芋	72.4±5.0	0.2±0.01
园叶竹芋‘青苹果’	82.1±1.6	2.3±0.1
吊兰	95.3±1.1	1.1±0.1
燕子掌	59.4±10.3	2.3±0.4
小丽花	91.5±0.9	3.1±0.5
锦团石竹	55.6±4.2	2.4±0.3
绿萝	76.6±6.4	1.7±0.2
垂叶榕	83.7±1.4	2.2±0.1
栀子花	93.4±0.5	1.3±0.1
非洲菊	89.9±1.6	2.8±0.2
新几内亚凤仙	84.2±1.9	3.0±0.3
九里香	69.9±5.6	2.5±0.4
南天竹	31.4±2.9	1.3±0.2
波士顿蕨	87.5±1.5	1.8±0.2
花叶冷水花	86.4±1.2	1.4±0.1

2.3.8茶叶净化技术

我国在古时已认识到茶叶的吸附现象，并应用于花茶的生产，随着物理表面化学基础理论研究的发展，人们深入地研究了茶叶的吸附原理、吸附量及吸附的影响因素。茶叶为多孔性的固体，不但有外表的形状结构，而且有错综复杂的内表面微孔结构，这些微孔结构近似于许多不规则的毛细管，在毛细管壁上分子的范德华力产生吸附作用后，孔壁上有一吸附层。茶叶的外表面积相对于内表面积是微不足道的，在内表面层上分布着大量的分子，其受内层分子的吸引力大丁外层分子的吸引力，受力不平衡。由于分予问的作用力(范德华力)的作用产生了剩余表面的自由力场，蓄蕴着相当高的表面能。在周围运动的气体分子碰撞到同体内表面时，其一部分分子在表面层上浓集，即发生了吸附。茶叶能吸味、吸湿，除了因为茶叶表面存在自由力场和毛细管凝聚作用外，在还因茶叶中含有棕榈酸等分子量大结构复杂的物质，这些物质都具有很强的吸附性能国内外一些资料已证实，茶叶的吸附属“S”型的多层吸附，是可逆无选择性的^[15]。

2.3.9封闭技术 ．

目前出现在我国市场上的美嘉盾，具有封闭甲醛的作用，可以涂刷于家具和人造板材等表面，将甲醛气体封闭，减少甲醛向空气中的释放量。对甲醛含量高的装修部分，可用甲醛封闭剂处理或让人造板表面装饰的油漆充分固化，形成抑制甲醛散发的稳定层。

3小结

甲醛是室内空气中的首要污染物，污染源范围广，不易清除，严重危害人体健康源头污染控制策略一般效果最好且受室内环境条件变化影响较小；通风换气和净化空气也是控制室内醛污染的有效方法，但是采用这二类方法人接触高浓度污染空气的机会仍然较大，吸入甲醛的量也较大，并且受室内环境条件影响较大。

而甲醛净化技术由于作用原理不同，对甲醛的净化效率也有所不同，都有一定的效果和局限性，单一的净化技术难以彻底清除甲醛污染。活性炭物理吸附虽然成本较低，但对甲醛吸附性能较差，见效慢，使用寿命短。光催化剂催化技术最具发展前景，但需要在一定的在紫外光条件下，才能充分发挥其功效且基本处于理论和基础试验研究阶段，实际应用较少。目前甲醛专用净化技术的研究和使用较多，如甲醛捕捉剂、金属氧化物、甲醛吸收剂等，研究和检测发现甲醛专用吸收剂具有清除效果较好，无二次污染，应用灵活等优点，能制成专用滤器配套于空气净化器。

 

参考文献

[1]赵淑华，李景舜，等．居室空气甲醛污染及对健康的影响．中国卫生工程学．2002，l(3)

[2]金银龙，等．《室内空气质量标准》实施指南．2003年4，中国标准出版社

[3]朱天乐，郝吉明，等．室内空气污染控制．化学工业出版社，2003  

[4]朱天乐，郝吉明，等．室内空气污染控制．化学工业出版社，2003 

[5]郭光美，李淑芳．吸附反应型甲醛去除剂的研制．环境与健康，1997，24(1)  

[6]Sekine Y Oxidative decomposition of formaldehyde by metal oxides at room temperature．Atmospher ic Environment，2002，36：5543~5547  

[7]王琨，李文朴，欧阳红，等．室内空气污染及其控制措施的比较研究[J]．哈尔滨工业大学学报，2004，36(441～442)

[8]田世爱，于自强，张宏．室内甲醛污染状况调查及防治措施[J]．洁净与空调技术，2005，(1)： 41—44  

[9] 黄冬根，廖世军．催化荧光灯的制备及其降解甲醛的能力[J]．华南理工大学学报，2006，(10)：35．39．

[10]Ao C H，Lee S C．Enhancement effect of Ti O₂ ．immobilized on activated carbon fiher for the phot odegradation of polltants at typical indoor air level[J]．Aped Catalysis．2003，44：191～200  

[11]一，刘永华，周跃生，等．装饰材料引起室内VOC污染的防治[J]．重庆建筑大学学报，2006，28(4)：126～128  

[12]王文超，周仕学，等．室内甲醛污染治理技术的研究进展[J]．环境科学与技术，2006，29(9)：106～107

[13]张兆年．讨论装修污染室内环境的机制与治理[J]．环境科学与技术，2006，29(S1)：153～155  

[14]刘菊，葛红，等．室内观赏植物对苯和甲醛的净化研究及养护技术．科学出版社，2010

[15]王金权．茶叶在甲醛污染治理中的试验性研究[J]．环境工程，2005，23(4)：47～48．

致谢

在本次课程设计过程中，我得到了很多人的帮助，在这里我要感谢那些配合我做调查的人们，是他们的答案让我学到了课本以外的知识。设计结束后，我认为，改进甲醛控制技术固然重要，革新观念也是关键。居民要有安全居家、环保居家的意识，各类材料生产生也要有责任意识，因为，安全居家，人人有责。