摘要：采用环境测试舱模拟室内环境，测量细木工板中甲醛的释放浓度，考察细木工板结构、温度、相对湿度和空 气交换率对甲醛释放的影响，分析细木丁板中甲醛气体扩散机理，并建立了灰色预测模型对细木工板中甲醛释放峰值 后的过程进行模拟.结果表明，细木工板中甲醛散发通道主要为端面，端面的甲醛释放量是平面的3倍：细木工板中 甲醛气体扩散过程分为3个阶段(初始快速释放、稳定释放和长期缓速释放空气交换率对细木工板中甲醛释放率影 响不大；相对湿度和温度升高，细木工板中甲醛释放率也增大；预测模型的预测数据与实验数据吻合较好，平均相对 误差率仅为3.717%,适合进行长期预测.

 

关键词：细木工板；室内环境；甲醛释放；灰色预测

 

随着物质水平不断提高，人们对室内装饰的要求也 不断提高.木材是所有装饰材料中唯一具有生命力的材 料，美观大方，舒适度较好，所以被广泛用十室内装修 与装饰[11.目前室内装饰中常用的人造板材为细木工板. 因甲醛具有加强板材硬度和防虫、防腐功能，所以目前 生产细木丄板大多使用以甲醛为主要成分的脲醛树脂 胶粘剂p，3].细木丄板中残留的和未参与反应的甲醛会 逐渐向周围环境释放，使室内空气严重污染，引发各种 疾病.

 

目前对室内空气品质的研究主要是V0C释放规 律，对细木工板中甲醛释放规律的研究较少[4].部分科 研工作者[5]已开始研究室内环境因素对细木工板中甲醛 释放的影响，但只是注重温度、相对湿度等因素的影响， 而忽视细木工板自身结构的影响，且目前甲醛气体的收 集设备主要以有机玻璃为原材料，自行设计制作的小型 环境测试舱存在气室空间小、气密性差、控制温度和相 对湿度不稳定的缺陷，实验数据的准确性难以保证[w].

 

本工作采用欧盟等国普遍使用的HJC-1型环境测 试舱模拟室内环境的各种条件.环境测试舱分为8部 分：（1)测试舱体.用于测试舱内壁和舱内循环空气管道 的材料为对甲醛呈惰性、无吸附性的不锈钢，表面光滑 洁净，舱门开口处使用气密的无吸附作用的密封条进行 密封：（2)制冷控湿系统.保证测试舱全天候工作模式， 对进入测试舱的空气进行制冷处理，利用制冷控制空气 湿度；（3)循环风系统.测试舱工作室通过风机系统使进 出通道空气循环起來，同时在均压腔的作用下，保证舱

休内空气流速稳定均衡；（4)洁净空气处理系统.采用有 吸附能力的活性碳及水浴机构，构成空气过滤装置，提 供洁净空气；（5)空气交换系统.在换气系统通道中安装 计量流速的空气转子流量计，通过调节管道阀门，控制 洁净空气替换测试舱内混合空气的空气交换率；（6)舱内 温控系统.在测试舱循环风道外上部布置有加热、制冷 部件，对测试舱内升温、降温；（7)电器控制系统.采用 智能仪表控制温湿度传感器加热和加湿.控制测试舱温 度和相对湿度；（8)空气采样系统.在测试舱舱体净化风 进气口及测试舱舱体排气口布置气体采样阀门通道，通 过取样孔采集舱体内气体.环境测试舱在设计原理上的 科学性保证其所测数据的精确.

 

同时采用环境测试舱法测定细木工板在环境测试 舱内甲醛的释放浓度，该方法的主要优点是测量数据可 直接反映材料释放甲醛的现状，确保数据的可靠性.然 后依据实验结果，运用灰色预测模型，建立细木工板甲 醛释放峰值后的甲醛浓度的预测模型.

 

2实验

 

2.1实验材料与设备

 

材料：杉木细木工板(1220 mmx2440 mmxl5 mm, 黄山市富山林业集团有限公司)，氨水(西安三浦精细化 工厂)，冰乙酸(西安化学试剂厂)，乙酸铵(天津市福晨 化学试剂厂)，乙酰丙酮(天津市河东区红岩试剂厂)，所 有化学试剂均为分析纯.

 

设备:HJC-1型环境测试舱(上海步青建筑科技发展 有限公司)如图1所示，SL-11型仪表恒温水浴锅(上海 树立仪器仪表有限公司)，78-1型磁力加热搅拌器(上海

 

 

图1 HJC-1型环境测试舱

 

Fig.l Environment testing chamber of HJC-1 type

 

2. 2试样处理及参数说明

 

细木工板购入后置于室温下避光保存，为防止板材 在放置过程中甲醛释放不稳定，导致前后实验误差较 大’将细木工板进行截边处理，每边截去50 mm,分割 成尺寸为700 mmx300 ram的试块，并用不干胶(无甲酵 释放)和黑色塑料袋对其表面和四周断裂端面进行封 闭，实验时根据需要将细木工板封闭处有选择地撕开. 对木板的处理方式有3种：（1)细木工板不作处理(四周 断裂端面不封闭，表面不封闭)；（2)细木工板端面全封 闭(四周断裂端面封闭，表面不封闭)；（3)细木工板表面 全封闭(四周断裂端面不封闭，表面封闭).

 

温度设置为15±1,23±1和30±1 V ；相对湿度(空气 中水汽压与饱和水汽压的百分比)设置为30%±5%， 45%±5%和60%±5%;空气交换率(探测区域内每小时空 气的换气次数，单位为times/h)设置为0.0010.02, 1.0010.02 和 2.00±0.02 times/h.

 

2. 3实验方法

 

采用环境测试舱法（《民用建筑工程室内环境污染

控制规范》GB 50325-2001和《人造板及饰面人造板理 化性能实验方法》GB/T 17657-1999),将样品放入温度、 相对湿度、空气流速和空气交换率控制在一定值的测试 舱内(见图2).甲醛从样品中释放出来，与舱内空气混 合，每隔4h取10L环境测试舱内气体，将抽出的气体 通过有蒸馏水的吸收瓶，空气中的甲醛全部溶于水中， 利用乙酰丙酮分光光度法(GB/T 15516-1995)测定吸收 液中的甲醛量，从而了解环境测试舱中甲醛气体浓度的 变化情况，直到测试舱内空气中甲醛浓度稳定为止.实 验时间共240 h.

3结果与讨论

 

实验分为9组，见表1,分别#细木工板的结构、 环境温度、环境相对湿度和环境空~交换率作为研究条 件，跟踪测量不同条件下甲醛的释放浓度，结果见图 3-6.

 

 

根据细木工板中甲醛扩散的3部分阻力，结合细木 工板G身结构特点和环境测试舱内部环境参数的分析， 本工作建立了细木工板中甲醛释放的模型，可将细木工 板中甲醛释放过程分为以下3个阶段：

 

初始快速释放阶段.细木工板表面和浅层残留的 和未参与反应的游离甲醛的快速释放.此时甲醛的扩散 阻力主要来自细木工板表面滞止气膜和气膜与气相主 体的浓度差.环境测试舱由于舱内风扇的搅动保证在板 材表面风速较低，故可认为气膜阻力和舱内甲醛浓度梯 度可忽略，所以释放速率快.

 

稳定释放阶段.当细木工板表层的甲醛基本释放 完后.细木工板内部的甲醛分子在内部和表层浓度差的 推动下扩散速率逐渐增大，这时释放的甲醛主要来自细 木工板内部的干燥层.释放速率取决于细木工板干燥层 中孔隙结构的影响.

 

长期缓速释放阶段.随着释放的进行，细木工板内 甲醛浓度梯度逐渐形成，内层甲醛逐渐释放，但由丁'细 木工板内扩散阻力随扩散路径增加而不断增大，甲醛的 释放速率逐渐降低，释放过程持续低速进行，直至稳定.

 

将细木工板中甲醛释放过程分为3个阶段的机理 符合图3~6中的实验数据.

 

5建立灰色预测模型

 

 

将Group 3的数据代入灰色预测步骤，原始数据的 级比附和置信区间为1.057127745~0.945959469,计算 得到相关参数a=0.078768, «=0.924217107.将预测数据 与实验数据进行比较，见图8，表明采用灰色预测模型 对细木工板甲醛释放峰值后的甲醛浓度进行预测，前期 由于原始数据较少，预测数据与实验数据相差较大.后 期数据与实验数据吻合较好，平均相对误差率仅为 3.717%