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溫、濕度變化對木質(zhì)人造板材甲醛釋放影響
【摘要】 目的 研究溫、濕度對木質(zhì)人造板材甲醛釋放影響，建立不同溫、濕度甲醛釋放預測模型。方法 利用氣候艙獲得不同溫、濕度板材甲醛釋放量。結(jié)果 溫度和甲醛釋放量呈線性關系(P<0?05，校正R2=0?9963)；濕度和甲醛釋放量呈拋物線關系，擬合線性回歸方程為：Yhat=0?6368+0?0821Te-0?0695 Hu+0?0007Hu2，在溫度固定的情況下，濕度為46?9％時，甲醛釋放量達最小值。結(jié)論 甲醛釋放量隨溫度增高而增大，隨濕度增加先小幅下降后上升，提示夏天高濃度室內(nèi)裝修污染的危害尤為重要。
【關鍵詞】 溫度(Te)
甲醛是室內(nèi)裝飾裝修的主要污染物之一，其來源廣泛、毒性大、毒作用時間長〔1〕，近年來越來越受到關注。室內(nèi)空氣中的甲醛主要來源于木質(zhì)人造板材，脲醛樹脂因其價格低廉，使用方便和膠合性能良好，被大量用作室內(nèi)人造板的膠黏劑，而且在相當長的時期內(nèi)，這種情況不會改變。不同季節(jié)裝修后的室內(nèi)污染物濃度顯著不同，尤其是夏天室內(nèi)污染物濃度較高，提示污染物的濃度與溫濕度有關。為了探討木質(zhì)人造板材中甲醛釋放受溫、濕度影響的規(guī)律，建立溫、濕度變化的甲醛釋放預測模型，利用環(huán)境測試艙進行了實驗研究。
1 與方法
1?1 實驗材料和處理方法 受試材料為某品牌廠家直銷店五夾板一整塊。對板材進行切割處理，切割時按每邊去除10cm裁剪，得到30cm×10cm大小的受試樣品若干塊，使測試的負荷值(1Oadingfactor)為(1±0?03)m2/m3(30cm×10cm×2面/60L)，其中60L為測試艙體積，然后將切割好的板材分散放在通風走道內(nèi)進行充分的空氣接觸1周，再將板材在同一時間進行包邊處理，然后將板材放入1個密閉塑料箱(40cm×50cm×40cm)中待取，以保證板材測量時初始濃度相同。
1?2 實驗儀器和檢測方法
1?2?1 甲醛測量和甲醛分析儀 甲醛的檢測采用4160-2型甲醛分析儀(美國INTERSCAN公司)，不同溫濕度甲醛濃度的檢測統(tǒng)一以mg/m3為計量單位。
1?2?2 小型環(huán)境氣候艙 采用符合衛(wèi)生部《木質(zhì)板材中甲醛的衛(wèi)生規(guī)范》(衛(wèi)法監(jiān)發(fā)(2001)255號)要求的WH-2型小型智能環(huán)境氣候艙(武漢市宇信科技開發(fā)有限公司)，該艙采用數(shù)顯溫、濕度自動調(diào)節(jié)裝置，自動采氣控制裝置，溫度(Te)調(diào)節(jié)范圍為10～40℃，濕度(Hu)調(diào)節(jié)范圍為30%～80％，空氣交換率(ACH)為(1?0±0?03)h�？紤]到艙Te(設定值±1℃)、Hu(設定值±5％)的實際調(diào)節(jié)范圍和波動情況，以及4160-2型甲醛測定儀測量時對Te、Hu的具體要求，將艙Hu分別設定為35％,45％,55%,65％,75％共5個層次，調(diào)節(jié)每個層次在Hu固定的情況下，分別設定Te為13,18,23,28,33,38℃，分別記錄不同測量條件下的甲醛釋放艙穩(wěn)定濃度〔2〕,即在連續(xù)3次間隔30min的測量中，甲醛濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)的變異系數(shù)(CV)<5％。
1?3 質(zhì)量控制 在整個實驗過程中，甲醛分析儀使用前調(diào)零，使用時預熱，每次采樣2min后讀數(shù)，每個參數(shù)組合下的甲醛釋放量分3次讀數(shù)(間隔30min)，計算時取均值；對艙溫度、濕度和空氣交換率參數(shù)進行實驗前運行驗證，以確保能夠滿足實驗要求。
1?4 分析 采用SAS9.1.3軟件進行分析。
2 結(jié)果
2?1 不同溫、濕度五夾板甲醛釋放量(表1) 不同溫度甲醛釋放量的散點圖(不同濕度甲醛釋放量取平均值)，顯示溫度在13～38℃范圍內(nèi)變化時，溫度和甲醛釋放量之間成線性關系(P<0?05，校正R2=0?9963)。不同濕度甲醛釋放量的散點圖(不同溫度甲醛釋放量取平均值)，顯示濕度在35％～75％范圍內(nèi)變化時，濕度和甲醛釋放量之間成拋物線關系，甲醛釋放量經(jīng)過先小幅下降(Hu：35%～45％之間)然后快速上升(Hu:45％～75％之間)的過程。
表1 不同溫、濕度的甲醛釋放量（略）
2?2 不同溫、濕度情況下的甲醛釋放預測模型(表2) 擬合線性回歸方程得到溫度的系數(shù)為0?0821(P<0?05)，濕度的系數(shù)為-0?0695(P<0?05)，濕度相乘的系數(shù)為0?0007(P<0?05)，其方程為：Y=0?6368+0?0821Te-0?0695Hu+0?0007Hu2(公式中：Y為艙穩(wěn)定濃度，Te為溫度、Hu為濕度，濃度、溫度和濕度的單位分別為mg/m3、℃和％)。
表2 線性回歸方程的溫度、濕度系數(shù)（略）
根據(jù)方程作出甲醛釋放預測模型三維圖，底面2個軸分別是溫度(℃)和濕度(％)，縱軸是甲醛釋放濃度(mg/m3)，可以看出甲醛釋放量隨著溫度的增加而增加，隨著濕度的增加先小幅下降后上升，從側(cè)面水平觀察整個預測曲面隨溫、濕度增加有抬高的趨勢。本實驗溫度和濕度的交互作用差異無統(tǒng)計學意義，在溫度固定的情況下，得出濕度為46?9％時，甲醛釋放量達到最小值。
3 討論
本實驗表明，甲醛釋放量隨著溫度增加而增大，分析原因可能為板材中甲醛的釋放依賴其沸點和極性。通常隨溫度的增加其釋放量增大〔3，4〕，與相關報道〔5-7〕，溫度促進甲醛釋放一致。濕度在35％～45％范圍內(nèi)變化時甲醛釋放量下降的結(jié)果有待進一步驗證，濕度在45％～75％范圍內(nèi)變化時甲醛釋放量明顯上升，這在相關研究中也得到驗證〔8-10〕。分析原因可能為濕度增高時，環(huán)境空氣中弱酸性水蒸氣會和脲醛樹脂膠中游離二甲醇低聚物反應或者促進其中羥甲基脲和木材纖維素反應生成甲醛，同時還可以促進脲醛樹脂膠水解釋放甲醛〔11〕。因此，建議裝修季節(jié)可以考慮選擇春天或春夏之間，裝修完工后，經(jīng)過夏天高溫、高濕促甲醛釋放的過程，秋天以后入住。提示夏天預防高濃度室內(nèi)裝修污染的危害尤為重要。本研究擬合溫、濕度變化的線形回歸方程，用以預測不同溫、濕度的甲醛釋放量，為下一步建立現(xiàn)場典型裝修家庭的甲醛釋放預測模型進行探索。在此基礎上可以依據(jù)居室的房間體積大小、通風狀況、所在地的溫濕度高低，給居民提出一個裝修使用板材用量的性范圍。
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