文献综述
挥发性有机化合物(VOCs)是造成空气污染的主要因素,它们大多有毒并且散发恶臭,或者会间接转化为臭氧和烟雾。VOC按其化学结构,可以进一步分为:烷类、芳烃类、酯类、醛类和其他等300多种。甲醛作为主要的一种VOC,因为其易溶于水,与其他挥发性有机化合物有所不同,其室内来源广泛,长期暴露在这种室内空气中,即使只有百万分之一的HCHO,也会对人体健康造成不良影响。甲醛作为一种原生毒素,对人体健康有很大的负面影响,多种动物试验显示甲醛具有明确的致癌性,被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。但是,甲醛同时也是重要的化工原料和有机溶剂。随着新型室内装修材料、家具等的生产使用,甲醛与人类生活密切相关,也成为严重污染物之一。
1990年的《清洁空气法》修正案要求将189种有毒化学品的排放减少90%,其中70%应在今后5年实现零排放。2002年出台的我国国标《居室空气中甲醛的卫生标准》也明确指出居室内空气中甲醛卫生标年准(最高容许浓度)规定为 0.08mg/m3。因此,如何有效去除室内甲醛越来与受到人民群众的关注,开发新型高效的去除甲醛技术也成为是研究的热点之一。
目前的室内环境治理方法主要有物理方法、化学方法、生物方法等,具体归纳起来主要有:通风换气法、植物净化法、物理吸附法等。通风换气法简单、经济,但净化缓慢,有季节性限制,在很多情况下不适用,不能很好地解决甲醛污染问题;利用观赏性植物净化室内甲醛污染是一种经济有效,并符合大众需要和心理的技术。其原理是植物可以通过茎叶的气孔和保卫细胞的开启来吸收甲醛气体,其经过植物栅栏组织和海绵组织的扩散以及维管系统进行运输和分布,最终被植物代谢和转化,植物吸收甲醛前提是在较低浓度下,并且去除甲醛时间长、范围小、速率慢。此外,甲醛浓度过高会破坏植物,造成植物病变甚至枯死。因此,植物去除甲醛只能作为辅助方法,不能只靠植物来净化空气。而室内甲醛最常用的就是使用空气净化器来处理室内甲醛气体,即通过空气净化器中的滤网或填充的活性炭、活性炭纤维,硅藻土等吸附甲醛气体。这种方法虽然能降低室内甲醛气体浓度,在短时间内消除HCHO排放是有效的;但仍存在吸附能力弱,很容易达到吸附饱和,室内温度过高时甲醛易脱附,造成二次污染等诸多缺点,其根本的缺陷是不能将吸附的甲醛降解。
催化氧化是消除挥发性有机化合物最重要和最有前途的方法之一,因为在催化剂作用下,挥发性有机化合物在较低的温度下就可被氧化成二氧化碳和水。早在1986年,Saleh和Hussian研究发现HCHO会在Ni、Pd和Al的氧化膜上发生分解,但HCHO其作用下发生分解的温度要高于423K。而后,lvarez-Galvaacute;n 发现了负载型 Mn/ Al2O3和 Mn-Pd/Al2O3催化剂对甲醛和甲醇的氧化活性,Li研究了 FeOx负载 Au 催化剂催化氧化甲醛的性能,对于上述催化剂,催化氧化甲醛的操作温度通常远高于室温, 难以满足室内空气净化所需的常温常压、能耗低的要求。因此只有开发出室温、常压下能完全氧化甲醛为 H2O 和 CO2的材料, 才有希望实现催化氧化技术在室内空气甲醛净化方面的实际应用。
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