应用S-1型分子筛吸收室内空气中甲醛的研究

应用S-1型分子筛吸收室内空气中甲醛的研究1

申野1李绍民1

1吉林大学环境与资源学院（130031）

Email: shenye@email.

摘要本实验利用沸石分子筛选择性吸附的原理，研制出适合吸附空气中甲醛分子的S-1型分子筛，其吸附纯甲醛气体质量比为12-16%，具有成本低、使用方便、安全且不会造成二次污染等特点。实验表明：当室内甲醛浓度在10mg/m3时，此吸收剂在72小时内可使甲醛浓度降低到国标以下（≤0.08 mg/m3）。通过分子筛对吸收室内甲醛的有效性的研究，不仅为分子筛吸收甲醛提供了理论依据，而且对实际应用也具有很大的参考价值。关键词：甲醛，分子筛，吸附

甲醛是一种无色、具有强烈刺激性气味的气体。它广泛使用在建筑材料和家用产品中，在室温下一气体状态存在，是室内可挥发性有机化合物中的主要成分。装修材料释放的甲醛已成为室内空气中的主要污染物。如果室内空气中甲醛浓度过高，长时间生活在室内的人们均会出现不同程度的头晕和呼吸道症状，还会引起全身多种器官的损害，是引起不良建筑物综合征的罪魁祸首，已被定为潜在致癌物。资料显示，当室内甲醛含量为0.1 mg/m3时，就有异味和不适感；当达到0.5 mg/m3时，可刺激眼睛引起流泪；

当达到0.6 mg/m3时，引起咽喉不适或疼痛；浓度更高时，可引起恶心呕吐、咳嗽胸闷、气喘甚至肺水肿；达到30 mg/m3时，可立即致人死亡。但由于甲醛合成物具有较强的粘合性，能够加强板材的硬度及防虫、防腐功能且价格低廉，所以甲醛仍被广泛应用于各种建筑装饰材料之中[1-2]。如何除去环境空气中的甲醛人们相继开发出了许多方法，主要有化学反应法、相消法、掩蔽法、生化分解法和吸附法，而且各种方法在特定的环境下都有其特点。其中，吸附法主要是利用某些有吸附能力的物质吸附有害成分而达到消除有害污染的目的。常用的吸附剂主要有活性炭、硅胶、沸石等。吸附法由于具有脱除效率高、富集功能强、不会造成二次污染等优点，成为近年来治理低浓度有害气体的有效方法[3]。分子筛作为一种新型的甲醛吸收剂具有较大的吸附比率和无需动力、无二次污染等特点，相信它很快会成为环境治理中一种新型的、具有广阔前景的优良吸附剂。分子筛具有其它吸附剂所不及的许多特性：1、根据分子大小不同的选择吸附；2、根据分子极性大小的选择吸附；3、根据分子不饱和性

程度的选择吸附；4、在低的吸附质和较高的吸附温度下有较高的吸附能力[4]。

1.材料和方法

1.1材料

吸附甲醛型分子筛S-1型（吸附纯甲醛气体质量比为12-16%），GDYQ-201S现场甲醛

测定仪，37%甲醛溶液，表面皿，电子天平。

1.2 实验方法

1.2.1 空白实验

实验使用20m2的密封房间，放置一定量的甲醛，使房间中具有一定浓度的甲醛气体，

做空白实验，使用GDYQ-201S现场甲醛测定仪测定空气中甲醛浓度，流量控制在0.05L/min，

采样时间为20min，检查房间的气密性。

1.2.2 分子筛吸附甲醛试验

在具有一定浓度甲醛浓度的房间中放置一定量的分子筛，使用GDYQ-201S现场甲醛测

定仪测量空气中甲醛浓度，观察浓度变化。分两步：第一步，在一点放置15g S-1型分子

筛；第二步，在两点分别放置15g S-1型分子筛。对比两组实验结果。

2. 结果

2.1空白实验结果

房间空气中甲醛浓度在5天时间内的变化情况见表1。房间中的甲醛浓度保持在一定

的浓度范围，无显著性变化。

表1 甲醛的浓度变化

甲醛初始浓度第一天第二天第三天第四天第五天

1.08 1.07 1.08 1.05 1.02 1.04

1.10 1.06 1.05 1.07 1.05 1.03

2.2分子筛吸附室内甲醛实验结果

实验过程中，室内空气中的甲醛浓度变化显著，不论是1点吸附，还是2点吸附，S-1

型分子筛都能够在短时间内使空气中的甲醛浓度迅速下降，使空气中的甲醛浓度达到国家

标准。实验结果见表2。

表2 分子筛吸附室内空气中的甲醛实验结果

吸附点数甲醛初始浓度

mg 1天后甲醛浓度

2天后甲醛浓度

3天后甲醛浓度

1 1.04 0.34 0.19 0.09

1 1.07 0.40 0.21 0.10

2 1.05 0.22 0.11 0.08

2 1.08 0.24 0.14 0.07

2 1.07 0.2

3 0.15 0.08

3. 讨论

3.1空白实验

实验中室内空气中的甲醛浓度保持在一定浓度范围内，证明了房间的气密性是良好的，可以进行进一步的吸附试验。

3.2分子筛吸附甲醛试验

实验中空气中的甲醛浓度变化显著，对比1点吸附和2点吸附，2点吸附甲醛浓度变化明显高于1点吸附。在2点吸附中，空气中的甲醛浓度在吸附一天后就降到了2倍国家标准，2天后在国家标准附近。3

天后空气中的甲醛浓度就能够达到或低于国家标准。1点吸附虽然甲醛浓度相对2点吸附变化比较缓慢，但是在吸附3天后依然可以达到国家标准。空气中的甲醛浓度变化速率和甲醛浓度关系密切，即S-1型分子筛的吸附效率与空气中的甲醛浓度成正比关系，当甲醛浓度高时，空气中的甲醛分子扩散作用强烈，S-1型分子筛吸附效率高，当空气中的甲醛浓度降到一定浓度后，分子扩散作用变慢，S-1型分子筛吸附效率下降，空气中的甲醛浓度变化相对较小，同时说明多点吸附有利于提高S-1型分子筛的吸附效率。

实验结果表明，在无动力情况下（本实验未采用任何动力源，主要依靠分子扩散作用）S-1型分子筛能够有效的吸附空气中的甲醛，迅速降低空气中的甲醛浓度。如果使室内的空气流动，加快甲醛的分子扩散作用，S-1型分子筛能够更好的吸附甲醛。本次实验所用房间与人们实际生活的房间基本相同，为S-1型分子筛真正走进人们生活，改善人们的生活环境进一步奠定了现实基础。

参考文献：

[1] 陈新凤等霍加拉特剂吸附甲醛性能的研究，科技纵横，2002，10：26-27；

[2] 周纯良等甲醛消除灵消除甲醛效果的实验研究，环境与健康杂志，2004，21（1）：56-57；

[3] 荣海琴, 郑经堂改性ＰＡＮＡＣＦｓ对甲醛吸附性能的初步研究，新型炭材料，2001，16

（1）：44-48；

[4] 徐如人等沸石分子筛的结构与合成，吉林大学出版社，1987。

Studies on the adsorption of indoor formaldehyde with S-1

type molecular sieve

Shen Ye1Li Shaomin1

1 Environmental Chemistry College, Jilin University, Changchun 130031

Email: shenye@email.

Abstract

We developed a new molecular sieve according to the principle of selective absorption, and found it can absorb the formaldehyde quickly &well. The experiment showed: the concentration of formaldehyde is 10 mg/m3, which can be reduced below 0.08 mg/m3 by using S-1 type molecular si

eve. The experiment offers not the academic basis, but the applied value.

Key words:M olecular sieve F ormaldehyde A dsorption

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