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硅藻泥净化室内空气甲醛的实验研究

文档作者：杨毳，毕博，孟岩岩，褚建华，乔禹于春生文档来源：吉林省兰舍硅藻新材料有限公司		点击数：	更新时间： 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
硅藻泥净化室内空气甲醛的实验研究
杨 毳，毕 博，孟岩岩，褚建华，乔 禹，于春生
(吉林省兰舍硅藻新材料有限公司，长春130000)
摘 要： 该实验以硅藻土为功能性填料、硅藻土负载的纳米二氧化钛为光催化材料、石灰为无机凝胶材料，添加其
他助剂后制备硅藻泥，检测硅藻泥中的有害物质含量，模拟研究了常温日光下硅藻泥对室内空气甲醛的净化率及净
化的持久性。实验结果表明，硅藻泥中挥发性有机化合物和重金属元素含量均未检出；在环境温度(2O+2)℃ 、相对湿
度5o％的条件下，硅藻泥24 h的甲醛净化率为87．17％，48 h的甲醛净化率为9O．91 ，甲醛持久净化率为8O．34％。
关键词： 硅藻土； 硅藻土负载纳米二氧化钛； 硅藻泥； 甲醛； 净化
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
随着社会科学技术的发展，建筑装修材料的种类越来越多，装修装饰日趋复杂化。在建筑装修装饰过程
中，由于建筑材料和室内装修装饰缓慢释放污染物，空气污染物排放极易超标；若不及时、有效、长期进行室
内空气净化，势必严重威胁人类身心健康n。]。甲醛具有挥发性，气味刺激、毒性较强，是一种室内主要空气
污染物，对人体呼吸道及皮肤黏膜会产生不良影响，且具有基因毒性，对人体易造成遗传损伤 ]。若人类长
时间接触甲醛，轻则体表过敏、哮喘发作，重则导致肿瘤病变[3 ]。在我国化学品优先控制名单上，甲醛高居
第二位；而室内甲醛的释放期一般为3～15年_8]，且与室内的温度、湿度、室内建材等因素有关。甲醛的挥发
速度随着温度和湿度的增加而增加，特别是在夏季，80 以上的新装修建筑室内存在甲醛超标问题[g]。因
此，研究室内空气甲醛净化技术、开发安全无污染的环保建材，正成为人类亟待解决的重大课题。
硅藻土是一种多孔结构的矿物材料，稳定性强、孔隙率高，能够吸附空气中的气体污染物，因此，国内学
者进行了很多提高硅藻土净化空气功能的研究[】 ”]。硅藻泥以硅藻土为主要功能性填料，以无机胶凝材料
为粘结材料，添加其他助剂混合制备而成；材料本身主要为干粉状无机物，加水后不释放有害物质，没有刺鼻
气味，主要需要控制的是其中的重金属元素含量。该实验测试了硅藻泥产品的有害物质含量，并研究了其对
空气甲醛的净化性能。
收稿日期：2016—04—20．
基金项目：吉林省企业技术中心创新能力提升项目资金，吉林省企业技术创新项目资金，吉林省科技型中小企业技术创新项
目资金，吉林省重点产业引导资金．
作者简介：杨毳(1985一)，硕士生．E-mail：yangcui@lsgzn．corn
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建材世界 2016年第37卷第4期
1 实 验
1．1 实验样品与所需仪器
1)实验样品为细料硅藻泥，由吉林省兰舍硅藻新材料有
限公司生产，主要由硅藻土、钛白粉、硅藻土负载的纳米二氧
化钛、纳米氧化锌、防霉剂、电气石、石灰、石英砂、重钙、纤维
素醚、木纤维等制备而成。硅藻泥样品的有害物质含量，依据
JC／T2177—2013《硅藻泥装饰壁材》标准进行检测。
2)研究硅藻泥对空气甲醛净化性能的反应舱，规格根
据JC／T1074-2OO8(室内空气净化功能— — 涂覆材料净化
性能》标准要求自制，反应舱体积为1 m。，如图1所示。12
块空白玻璃样板，尺寸均为500 mm×500 mm，样板总面积
为3 rn0。 图1 反应舱示意图
目光灯
注射孔
样品架
采样孔
3)利用KB一2400型智能恒流大气采样器进行空气选点采样，利用WFZ UV一4802紫外可见分光光度计
进行空气甲醛浓度检测(按照GB／TI6129-1995{居住区大气中甲醛卫生检验标准方法一分光光度法》标准，
测量反应舱空气甲醛浓度)。
1．2 方法
1)制备三个反应舱进行平行实验，两个为实验舱(标记为1 和2 )，另一个为对比舱(完成对比实验)。
反应舱内初始空气直接从室外引入，利用空调调节舱内温度维持在20～22℃ ；利用加湿器调节舱内空气相
对湿度维持在50 ；模拟常温日光下的室内环境。
2)取2．016 kg硅藻泥粉体(其中含有16 g光催化材料)，加水搅拌成均质的泥状膏体，均匀涂覆在8块
空白玻璃样板上。待玻璃样板干燥后，放人2O～22℃ 、相对湿度4O ～60 9／6的环境下养护7 d。
3)将养护好的4块硅藻泥涂覆玻璃样板，放人1 实验舱；将剩余的4块空白玻璃样板，放人对比舱。在
这两个反应舱中，同时注入3微升的甲醛溶液，开启风扇后，反应正式开始，以此为计时起点。0．5 h后再关
闭风扇，以促进甲醛溶液挥发；3 h后测量对比舱空气甲醛浓度，接近1 mg／m。，接近3微升甲醛完全挥发后
舱内理论计算的甲醛浓度，以此数据作为对比舱空气甲醛初始浓度；48 h后，完成硅藻泥的甲醛净化率实
验。为完成实验，分别同时检测反应舱3 h、6 h、12 h、21 h、24 h、48 h的空气甲醛浓度。
(1)对比舱内甲醛衰减率的计算公式为
y一(n0一n1)× 100 (1)
式中，7为甲醛衰减率， ； 。为对比舱空气甲醛初始浓度，mg／m。，此处取0．997 mg／m。； 为对比舱空气
甲醛采样浓度，mg／m。。
(2)实验舱内甲醛净化率的计算公式为
一( 1～ ’1)／m ×100％ (2)
式中，刁为甲醛净化率， ； 。为对比舱空气甲醛采样浓度，mg／m。； ’。为实验舱空气甲醛采样浓度，
mg／m。。
4)硅藻泥的甲醛持久净化率，按照JC／T 1074-2008(室内空气净化功能—— 涂覆材料净化性能》标准
检测和计算。将剩余的4块硅藻泥涂覆玻璃样板放人到2 实验舱中；采用每天向2 实验舱内注射3微升
甲醛溶液的饱和实验方法。饱和实验分别持续4 d、15 d、30 d、45 d、6O d、75 d、90 d，再利用净化率公式(2)，
逐一计算硅藻泥对空气甲醛的持久净化率。
2 结果与讨论
2．1 硅藻泥的环保性能
硅藻泥有害物质含量检测结果，见表1。由表1可知，硅藻泥样品中不含有苯系物、游离甲醛及其他挥
发性有机化合物，这与硅藻泥制作原料粉体主要为无机矿物有关。而一般矿物或颜料中可能会有的重金属
元素(铅、镉、铬、汞)也未检出，可见硅藻泥材料的环保性。
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建材世界 2016年第37卷第4期
表1 硅藻泥有害物质含量
2．2 硅藻泥的甲醛净化性能
反应舱48 h空气甲醛浓度变化见图2。对比舱中甲
醛溶液在3 h内基本完全挥发，对比舱空气甲醛浓度在
48 h以内，一直维持在室内空气质量甲醛标准限量的1O
倍以上。由于玻璃舱壁、舱内电线、风扇等的吸附和甲醛
本身存在自然衰减，对比舱空气甲醛浓度也在逐渐降低。
经公式(1)计算，48 h甲醛衰减率低于3O ，符合正常衰
减要求，对比试验成立。
从图2可以看出，1 实验舱在开始进行甲醛净化的
6 h内，空气甲醛浓度下降很快；随后，甲醛净化速度开始
逐渐变慢。这可能是由于实验舱内甲醛初始浓度较高，
硅藻泥中的硅藻土内的大量微孔可以迅速吸附甲醛分
‘
矗
●
暑
蛏
嫠}l
旺
0 3 6 9 12 l5 18 21 24 27 30 33 36 39424548
时间，h
图2 反应舱48 h空气甲醛浓度的变化
子，将甲醛分子富集到光催化材料纳米二氧化钛颗粒周围；随着空气中甲醛浓度的降低，硅藻泥与空气中的
甲醛分子达到了一定的吸附平衡；但是随着日光灯的持续照射，会产生少量的紫外线辐射，纳米二氧化钛颗
粒表面在紫外线辐射下产生氧自由基，可以进一步捕捉甲醛分子并分解。随着实验时间的延长，12 h空气
甲醛浓度已经降到较低的水平(0．1459 mg／m。)，空气中的甲醛分子与光催化材料碰撞机率变小，硅藻泥净
化能力逐渐变低。通过公式(2)计算甲醛净化率，当硅藻泥净化甲醛24 h时，甲醛净化率为87．17 ；硅藻泥
净化甲醛48 h后，甲醛净化率为90．91 ，且将舱内空气甲醛浓度降到0．079 mg／m。，已达室内限量标准
(国家标准0．08 mg／m。)以下。
2．3 硅藻泥的甲醛持久净化性能
硅藻泥的甲醛持久净化率随饱和实验天数变化，见图3。
从图3可以看出，在2 实验舱中，硅藻泥在饱和实验4 d时测
得的持久净化率为8O．34 ；在饱和实验15 d时，持久净化率
依然大于8O ，可以证明其具有非常好的持久净化能力。根
据实验原则，4 d的饱和实验，模拟了人居环境中4 d室内不通
风且持续大量释放甲醛的情况，并以此数据作为持久净化率
标准。而在饱和实验30 d、45 d、60 d、75 d、90 d，持久净化率
持续降低。
需要注意的是，利用式(2)计算甲醛持久净化率时，根据实
验原则，对比舱空气甲醛采点浓度取固定值，以文中2．2小节甲
醛净化率计算时对比舱空气甲醛48 h浓度为标准保持不变。
3 结 论
饱和实验天数，d
图3 甲醛持久净化率随饱和实验天数的变化
采用硅藻土为功能性填料、硅藻土负载的纳米二氧化钛
为光催化材料制备而成的硅藻泥，对于室内甲醛有较好的净化性能。硅藻泥做为新型环保材料，不仅能够吸
附室内空气中的有害物质，还能够持续降解这些有害物质而无二次污染，因而受到广泛关注 ]。
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1 0 9 8 7 6 5 4 3 2
O O O O O 0 O O O
建材世界 2016年第37卷第4期
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(上接第31页)
3 结 论
a．采用新型干法生产油井水泥时，应实现原燃料的精细化管控，加强生料配比精确、均化效果好，保证熟
料煅烧热工制度的稳定，这样才能使煅烧的熟料质量好，制备出的油井水泥各项性能满足GB10238—20O5
《油井水泥》中G级油井水泥的相应技术指标。
b．为避免在油井水泥生产过程中回转窑出现结后圈、篦冷机出现堆雪人等故障，可以通过优选原燃料，
调整相应的操作参数，如降低煤粉细度、增大三次风的用量、提高回转窑转速等，有效缓解和解决干法试生产
过程中出现的一系列问题。
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