空气净化器对甲醛净化效率的测试方法

空气净化器对甲醛净化效率的测试方法

Revised by Chen Zhen in 2021

空气净化器对甲醛净化效率的测试方法

国家空调设备质量监督检验中心王宏恩邓高峰唐冬芬王智超

摘要本文分析了室内甲醛的主要来源，介绍了常用的甲醛净化处理技术。为了评价目前市场上的净化器对甲醛的净化效果，提出了环境舱检测方法，分析对比了几种常用的甲醛检测技术，得出了检测甲醛时合理的组合方法。

关键词空气净化器甲醛净化效率测试方法

1室内甲醛的主要来源

随着室内装修的日益普及和密闭程度的增加，室内空气污染越来越严重，甲醛(HCHO)是主要污染物之一。据统计，装修后1～6个月内，甲醛超标率居室内达80%，会议室和办公室内接近100%；装修3年后，超标率仍可能达50%以上[1]，这直接影响到人们的身体健康，世界各国对此都非常关注。在2004年的“致癌公报”上，国际癌症研究中心(IARC)公布甲醛能引起鼻腔癌和鼻窦癌，并将甲醛列为致癌物。长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病、鼻咽癌、结肠癌、脑瘤、月经紊乱、妊娠综合症、新生儿染色体异常、白血病、青少年记忆力和智力下降，同时还会造成细胞核的基因突变、DNA单链内交连和DNA与蛋白质交连及抑制DNA损伤的修复等严重后果。

自然界中的甲醛是甲烷循环中的一个中间产物，背景值很低，仅有几个μg/m3的水平。城市空气中甲醛的年平均浓度大约是0.005～0.01mg/m3，一般不超过0.03mg/m3。而新建楼房室内的污染水平波动于0.1mg/m3上下(WHO推荐的室内指导限值)[2]。室内甲醛主要来源于以脲醛树脂为粘合剂的各种胶合板、刨花板、中密度纤维板和细木工板等人造板产品。它们含有的甲醛在不同的温度和湿度条件下会释放出来。新制的人造板每天的甲醛释放量为10～15mg/m3，脲醛树脂的释放速度为每天15mg/m3。此外，树脂中甲醛随气温和时间而变化，它们中存在的一些未反应的甲醛将导致较高水平的甲醛释放[3]。还可来源于含有甲醛成分并有可能向外界散发的其他各类装饰材料，如贴壁布、壁纸、化纤地毯、泡沫塑料、油漆和涂料等[4]。化妆品、清洁剂等各种生活用品和香烟烟雾也是室内甲醛的重要来源[2]。

2甲醛污染治理技术的研究现状

早在20世纪70年代，一些发达国家就提出了“致病建筑物综合症”或“不良建筑物综合症”，从此人们开始注意并研究室内甲醛污染治理措施。特别是近几年来，国内外诸多学者对此进行了研究。目前室内甲醛污染治理方法主要有:臭氧氧化法、吸附法、光催化氧化法和金属氧化物法等。

2.1臭氧氧化法

臭氧氧化是最早开始研究的治理室内甲醛污染的方法。它是利用臭氧(O

3

)的强氧化

性将甲醛氧化为CO

2和H

2

O。

2.2吸附法

吸附分为物理吸附和化学吸附。物理吸附靠分子间力，无选择性，不稳定，易脱附；化学吸附是吸附质和吸附剂之间形成新化学键，有选择性，稳定，不易脱附。吸附法治理室内甲醛污染主要靠化学吸附。

2.3光催化氧化法

TiO

2

是一种N型半导体，它最突出的特征是它具有光敏导电性。带隙能为3.2eV，

相当于波长为387.5nm光子的能量。当TiO

2

受到波长<387.5nm的紫外光照射时，价带上的电子跃迁到导带上，形成空穴和光激电子，此时空气中的氧气和水蒸气与之作用便形成了高活性地氧化表面吸附物质的自由基·O和·OH，从而将甲醛等有机物分子降解为

CO

2和H

2

O等无机小分子物质[5]。

2.4金属氧化物法

金属氧化物表面一般有表面羟基等各种吸附质。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，此外还能发生各种表面反应，从而将甲醛等有机物分子降解为CO

2

和

H

2

O等无机小分子物质。

3净化器甲醛净化效率的检测方法

目前市场上的空气净化器种类繁多，质量参差不齐，而国内并没有统一的行业标准来规定该类产品的性能实验方法，由此引起的净化器市场的不规范已经严重制约了该行业的发展。因此有必要通过设计一个普适性较强的测试方法来对各种不同类型的空气净化器进行甲醛净化效果测试。

在对市场上空气净化器的大量检测工作中，我们通常采用两种模拟实际环境的测试平台，一种是可测定一定时间内循环净化效率的环境舱，另一种是测定一次性净化效率的模拟风道。参与测试的净化器类型有单体式室内净化器，也有中央空调中使用的净化器，这些净化器基本上涵盖了市场上所有的净化器类型。

本文主要介绍空气净化器的甲醛净化效果环境舱检测方法

3.1测试平台

测定一定时间内循环净化效率的测试平台为不锈钢环境模拟舱，体积为11m3，可调节温湿度，严格密封，内壁为抛光不锈钢面，舱内有自循环风机一台。采样点设置在环境舱中心，通过不锈钢管接至舱外的采样泵。测试时，将空气净化器或者已安装在小型风道系统内的净化装置安放在环境舱中心位置，风口呈侧出风状。环境舱示意图见图1：

标注单位：mm

图1净化器检测环境舱装置图

3.2测试方案

测试时，先将污染源一次性投放入舱内，开启自循环风机使舱内甲醛浓度均匀，等甲醛初始浓度稳定后，停机等待5min，测量初始浓度值。随后开启待测净化器开始采样，采样流量恒定为1L/min，采样时间为10min，分别于净化器开启后第0.5h、1.0h、

1.5h、

2.0h、2.5h、

3.0h采样，测量净化器开启状态下采样点的甲醛浓度，计算浓度减少比例，并用环境舱甲醛自然衰减率对数据进行修订，得出净化器对空气中甲醛的净化效率。

4甲醛浓度分析方法

目前国内常用来测定甲醛的方法有比色法、气相色谱法和普通化学分析法三大类。其中比色法由于仪器多样、操作方便成为应用最广的甲醛测试方法。

4.1 比色法测定环境空气中的甲醛

目前国内多采用化学发光法、荧光法和分光光度法等，分光光度法是最常用的方法。

4.1.1 AHMT分光光度法

该方法适用于居住区以及公共场所空气中甲醛含量的测定。测定范围为2mL样品溶液中含0.2～3.2ug的甲醛污染物。若采样流量为1L，采样体积为20L，则测定含量范围为0.01～0.16mg/m3。空气中甲醛与4-氨基-3-联氨-5-硫基-1,2,4-三氮杂茂在碱性条件下缩合，然后经高碘酸钾氧化成6-硫基-5-三氮杂茂[4,3-b]-S-四氮杂苯紫红色化合物。其色泽深浅与甲醛含量成正比。

4.1.2乙酰丙酮分光光度比色法

该方法规定了工业废气和环境空气中甲醛的乙酰丙酮分光光度法。适用于树脂制造、涂料、人造纤维、塑料、橡胶、染料、制药、油漆、制革等行业的排放废气，以及作医疗消毒、防腐、熏蒸时产生的甲醛蒸汽测定。在采样体积为0.5～1.0L时，测定范围为0.5～800mg/m3。甲醛经水吸收后，在pH=6的乙酸-乙酰胺缓冲液中，与乙酰丙酮作用，在沸水浴条件下，迅速生成稳定的经黄色化合物，然后在波长为413nm处测定。

4.1.3酚试剂分光光度比色法

空气中的甲醛与酚试剂反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被高价铁离子氧化形成蓝绿色化合物。根据颜色深浅，比色定量。

4.2气相色谱法测定环境空气中的甲醛

气相色谱法测定甲醛是一种传统的方法，它是利用甲醛分子的极性，在极性色谱柱(如DB-5色谱柱)上，使用气相色谱的氢火焰检测器来分析，分析纯甲醛作标准，用保留时间来定性，色谱峰面积来定量。

4.3普通化学分析法测定环境空气中的甲醛

利用甲醛分子中醛基官能团的特性，测定甲醛的方法有很多，如羟胺肟化法、

2,4-二硝基苯肼称量法、亚硫酸氢钠加成法、次碘酸钠氧化法和银离子氧化法等。

除了上述三大类测定空气中甲醛的方法外，还有一些快速检测空气中甲醛含量的方法，如仪器分析法检测。目前，便携式小型分析仪是用于检测空气中甲醛含量的直读式仪器，仪器内设有电池供电的内置采样泵，检测元件为电化学传感器。检测时，样气进入传感器，气体浓度以ppm为单位直接显示。

5选择甲醛测试方案

在检测中需要确定一个合理的甲醛初始浓度。现行的国家标准中并没有明确规定，国家标准GB/T18883－2002《室内空气质量标准》中的甲醛限定值为0.1mg/m3，GB50325－2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中的II类民用建筑甲醛限定值为

0.12mg/m3，考虑到净化器的实际应用场所往往甲醛含量要高于标准限定值，拟设定标准限定值的10倍为初始甲醛的投放浓度，即1.0～1.2mg/m3。