一、 認(rèn)知甲醛
1.1 甲醛理化性質(zhì)
甲醛，化學(xué)式HCHO，易溶于水和乙醇，熔點(diǎn)-92℃，沸點(diǎn)-19.5℃。通常甲醛為無(wú)色氣體，其氣體相對(duì)密度1.067(空氣=1)。市面上常見(jiàn)的是含40%甲醛的水溶液，俗稱福爾馬林(formalin)，是有刺激氣味的無(wú)色液體。低濃度接觸甲醛會(huì)引起頭痛、頭暈、乏力、感覺(jué)障礙、免疫力降低，并可出現(xiàn)瞌睡、記憶力減退或神經(jīng)衰弱、精神抑郁;慢性中毒對(duì)呼吸系統(tǒng)的危害也是巨大的，長(zhǎng)期接觸甲醛可引發(fā)呼吸功能障礙和肝中毒性病變，表現(xiàn)為肝細(xì)胞損傷、肝輻射能異常等。甲醛能與蛋白質(zhì)結(jié)合，具有防腐殺菌性能，可用來(lái)浸制生物標(biāo)本，給種子消毒等，但是由于使蛋白質(zhì)變性的原因易使標(biāo)本變脆。甲醛具有防腐殺菌性能的原因主要是甲醛能跟生物體的蛋白質(zhì)上的氨基發(fā)生反應(yīng)。人體結(jié)構(gòu)的基本單位是細(xì)胞，細(xì)胞的主要物質(zhì)為蛋白質(zhì)。甲醛的毒性就是體現(xiàn)在對(duì)蛋白質(zhì)的變性上。2017年10月27日，世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單中，將甲醛放在一類致癌物列表中。
1.2 甲醛反應(yīng)位點(diǎn)
甲醛碳原子以三個(gè)sp2雜化軌道形成三個(gè)σ鍵，這三個(gè)σ鍵在同一平面上.其中一個(gè)和氧形成一個(gè)σ鍵。碳原子的一個(gè)p軌道和氧的一個(gè)p軌道彼此重疊起來(lái)形成一個(gè)π鍵。與這三個(gè)σ鍵所成的平面垂直(圖一)。由于正負(fù)電荷中心不能重合，所以甲醛是極性分子，由于氧的電子效應(yīng)，碳原子帶有正電性。常溫下，甲醛很穩(wěn)定，特殊環(huán)境下甲醛的羰基可以被氧化也能被還原(圖二)。
圖一 甲醛的球棍結(jié)構(gòu)模型
圖二 甲醛的反應(yīng)位點(diǎn)
二 、甲醛與室內(nèi)空氣污染
2.1 甲醛與膠黏劑
甲醛因其價(jià)格低廉，反應(yīng)活性高，是使用廣泛的基礎(chǔ)性化工原料。在建材領(lǐng)域，作為粘結(jié)劑廣泛應(yīng)用于刨花板、密度板、膠合板、多層板、指接板的脲醛樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、聚縮醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂膠及戊四醇醛樹(shù)脂等都以甲醛作為聚合單體。
2.2 甲醛為何成為室內(nèi)空氣污染的元兇?
在生產(chǎn)各類含醛樹(shù)脂膠時(shí)，部分(0.1-10%)甲醛沒(méi)有參與聚合反應(yīng)，這些殘留在樹(shù)脂膠中的甲醛，隨著膠水的使用，必然要揮發(fā)到空氣中。上述含醛樹(shù)脂膠，理化性質(zhì)不是特別穩(wěn)定，在外界環(huán)境的刺激下，會(huì)不斷在外界環(huán)境的刺激下發(fā)生逆反應(yīng)(分解反應(yīng))。什么是逆反應(yīng)呢?尿素和甲醛形成的脲醛樹(shù)脂我們稱之為正反應(yīng)，那么脲醛樹(shù)脂又倒回去形成的尿素和甲醛。那我們稱之為逆反應(yīng)。因此，脲醛樹(shù)脂的逆反應(yīng)會(huì)源源不斷的釋放甲醛，形成甲醛氣體。上述僅分析板材中的甲醛，再結(jié)合布藝皮草，油漆等材料中的甲醛，這就可以用來(lái)解釋室內(nèi)甲醛超標(biāo)的主要原因了。
三 、市場(chǎng)上常見(jiàn)的除甲醛產(chǎn)品的原理解析
在室內(nèi)空氣除甲醛凈化領(lǐng)域，甲醛清除劑是是眾多治理甲醛技術(shù)方案中較為常用的方式，甲醛清除劑一般是指在特定條件下可以與甲醛發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的功能性組合物。根據(jù)其作用原理可分為物理吸附型(含封閉及掩蓋型及活性炭)與生化反應(yīng)型;生化反應(yīng)型從除醛因子的釋放方式又可分為主動(dòng)釋放(捕捉)型與被動(dòng)吸收型;生化反應(yīng)型從除甲醛的反應(yīng)原理層面可分為氧化型與親核反應(yīng)型。其中氧化劑型中常用的除醛活性分子有二氧化鈦、鈦酸酯、過(guò)氧化氫、次氯酸、二氧化錳、過(guò)硫酸氫鈉、過(guò)硼酸鈉等可促進(jìn)甲醛發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì);親核試劑型是指能與甲醛發(fā)生親核加成反應(yīng)的氨類物質(zhì)如尿素、氨基尿、胺類衍生物、苯肼、羥氨類、酚類及含次甲基活潑氫(α-H)的化合物等。
3.1 氧化型
由于常溫常壓下甲醛在空氣中很穩(wěn)定，因此必須通過(guò)強(qiáng)氧化方法才使得甲醛可能得以完全氧化。
光觸媒型(含改性光觸媒)
光催化氧化分解甲醛技術(shù)主要以二氧化鈦納米粉體或薄膜作為光催化劑，在紫外光照射下，甲醛在催化劑上發(fā)生氧化反應(yīng)。根據(jù)實(shí)際情況，二氧化鈦的形式可以是粉末狀也可以做成薄膜，還可以通過(guò)一些其他強(qiáng)化手段增強(qiáng)甲醛的脫除效果。目前用光催化方法治理室內(nèi)空氣中的甲醛主要是將二氧化鈦附著在活性炭纖維或其他載體上，以粉末形式或制成薄膜置于光反應(yīng)器中，依靠多孔材料的吸附和富集功能使催化劑周圍污染物濃度更高，然后在光照的條件下，對(duì)甲醛進(jìn)行光催化反應(yīng)。二氧化鈦表面的羥基有較強(qiáng)的氧化性，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的超氧離子也有強(qiáng)氧化性。這些強(qiáng)氧化性物質(zhì)能夠?qū)⒍趸伇砻嫖降奈廴疚镅趸蔀槎趸?、水、和小分?/p>
臭氧型(含等離子型)，
臭氧具有強(qiáng)氧化性，可將某些有機(jī)物(芳香化合物，苯甲苯等)分解成二氧化碳(或甲醛)和水，但其對(duì)甲醛的分解作用較弱。
氯氣型(含氯系)，
HCHO+2NaCLO=CO2+2NaCl+H2
4ClO2+5HCHO==5CO2+4HCl+3H2O
高錳酸鉀型(錳系)
在酸性條件下，甲醛具有醛基，醛基具有強(qiáng)的還原性，高錳酸鉀具有氧化性，所以在一起能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，可以把甲醛氧化成二氧化碳： 4KMnO4+6H2SO4+5HCHO=5CO2↑+4MnSO4+11H2O+2K2SO4
氧化型甲醛清除劑，在一定條件下可以氧化甲醛，但會(huì)氧化與之接觸的金屬，如家具五金，家居電器等，這給甲醛治理從業(yè)者帶來(lái)巨大的賠償風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)，它本身易被自然界還原性物質(zhì)分解，易于失去效能。
3.2親核反應(yīng)型
甲醛的羰基結(jié)構(gòu)，由于氧的電子效應(yīng)，使得和它直接相連的碳原子帶有正電性，羰基碳帶有部分電荷為親電中心，容納正電荷能力差，較不穩(wěn)定，這個(gè)碳原子很容易與一系列的親核試劑發(fā)生反應(yīng)，即羰基的親核加成反應(yīng)(包括Mannich反應(yīng), 曼尼希反應(yīng))。
與甲醛反應(yīng)的常見(jiàn)的親核試劑包括：
含氧試劑：H2O、ROH、RO-
含碳試劑：RC≡C-，C≡N-，R-
含氮試劑：NH3，NH2，NH2NH2及NH2OH等
市面上的親核加成型除醛劑，大多數(shù)的生物酶型除醛產(chǎn)品。該類體系一般以優(yōu)選的銨(氨、胺)類分子為除醛活性物質(zhì)，通過(guò)與甲醛發(fā)生親核加成反應(yīng)，從而達(dá)到除甲醛的目的。比如，尿素，水合肼除醛劑等，雖然可以很快的與甲醛反應(yīng)，但其容易發(fā)生逆反應(yīng)，從而使得室內(nèi)甲醛含量容易反彈。生物酶型除醛劑其技術(shù)壁壘與技術(shù)差別體現(xiàn)在合成篩選高反應(yīng)活性的活性分子及配方配伍上。
四 、如何選擇一款好的除醛產(chǎn)品
在物質(zhì)世界里，任何變化，背后都要有能推演的理論依據(jù)。治理甲醛也一樣，不要癡迷祖?zhèn)髅胤?，不要相信一株植物能除醛更除味，市面上宣傳的光怪陸離神乎其神的除醛產(chǎn)品其核心原理一定要說(shuō)的清楚。
如何選擇一款好的除醛產(chǎn)品，最關(guān)鍵是了解其作用原理，如果有條件，可以再做該除醛產(chǎn)品對(duì)密度板的除醛效果測(cè)試，畢竟效果是關(guān)鍵!
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