饰面人造板甲醛释放特性及甲醛治理方法研究

发布时间：2018-01-31 00:49

本文关键词： 甲醛饰面人造板释放模型白乳胶光催化材料　出处：《广西师范大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：采用有机气体检测仪和甲醛检测仪对广西典型城市(桂林、柳州、南宁)的家具城、商场、宾馆、文化娱乐场所等公共场所的总挥发性有机物(TVOC)及甲醛浓度进行了检测与分析;采用Airpak对以饰面人造板为污染源的模拟空间中的甲醛浓度分布状况进行了模拟。在环境舱、模拟空间中研究了温度、湿度、换气率对饰面人造板甲醛释放的影响规律,并结合传质理论建立饰面人造板的甲醛释放模型;运用Box-Behnken方法研究了白乳胶低甲醛化改性工艺,采用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TG-DTG)、差示扫描量热仪(DSC)等对白乳胶的低甲醛化的改性机理及热解机理进行探讨;采用Placket-Burman实验设计、中心复合设计(CCD)研究了甲醛治理用CuxO/Bi_2O_3复合光催化材料的制备方法,采用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)等探讨了复合材料样品的光催化降解甲醛的反应机理。主要结论如下:(1)四类公共场所的甲醛、TVOC平均浓度大小顺序依次为:家具城商场宾馆文化娱乐场所,其中,南宁家具城的甲醛、TVOC最高平均浓度分别可达0.174 mg/m3和0.617 mg/m3,是标准规定限值的1.74倍和1.03倍。(2)模拟空间内甲醛浓度的空间分布与污染源位置、空气流速、温度等显著相关;饰面密度板在常温(20℃)、高温(35℃)密闭模拟空间中的甲醛浓度分别为0.144 mg/m3、0.496 mg/m3,在通风(2.5h-1)条件下其甲醛浓度分别为0.085 mg/m3、0.355 mg/m3;模拟空间中饰面密度板释放的甲醛浓度的模拟值和实测值的最大误差为12.9%。(3)饰面密度板、饰面胶合板、饰面刨花板的甲醛释放过程可分为迅速释放、缓慢释放、释放饱和三个阶段,释放的甲醛浓度随着温度或湿度的增加而逐渐上升,随换气率的增加而降低,最高浓度分别为1.290 mg/m3、0.550mg/m3和0.520 mg/m3。(4)模拟空间中饰面密度板、饰面胶合板、饰面刨花板释放的甲醛浓度随温度的升高而升高,释放的甲醛浓度值在夏季达到最高(0.107 mg/m3～0.252 mg/m3),在冬季的甲醛平均浓度值相对较低(0.006 mg/m3～0.037 mg/m3),对模拟空间所造成的甲醛污染程度大小依次为:饰面密度板饰面胶合板饰面刨花板。(5)饰面人造板的甲醛释放模型为:模型预测的饰面密度板、饰面胶合板、饰面刨花板的甲醛浓度值与实测值最大误差分别为10%、10%、12%,呈现出较好的拟合效果。(6)改性剂可以有效降低白乳胶游离甲醛含量,对应的影响的大小顺序为:磺胺浓度N,N-二甲基乙二胺浓度硫酸铝浓度聚乙烯醇浓度;最佳改性工艺条件为:磺胺浓度为15%、N,N-二甲基乙二胺浓度为3%、硫酸铝浓度为3%、聚乙烯醇浓度为3%;经该工艺改性后白乳胶的游离甲醛含量降低了 88.9%;改性过程中白乳胶中的甲醛与N,N-二甲基乙二胺、磺胺反应的化学反应方程式可能为:7C4H12N2+16CH20=5C7H17N+4C2H4N202+CHNO+7H2O;2C6H8N2O2S+3CH2O=C3H4N2O+2C6H7SO2N+2H2O。(7)改性前后白乳胶的总体热解过程可以分为干燥失水、快速热解和缓慢热解三个阶段;未改性白乳胶在热解温度为220℃～410℃和410℃～500℃范围内的活化能(E)、焓变(AH)、熵变(△S)、吉布斯自由能(AG)分别为 113.82 KJ/mol、108.68 KJ/mol、-137.24 J/(mol·K)、193.53 KJ/mol 和 87.28 KJ/mol、81.48 KJ/mol、-162.31 J/(mol·K)、216.20 KJ/mol,改性白乳胶在热解温度为210℃～440℃范围内的活化能(E)、焓变(AH)、熵变(△S)、吉布斯自由能(AG)分别为 142.79 KJ/mol、137.94 KJ/mol、-92.35 J/(mol·K)、191.86 KJ/mol,较改性前均有所提高;改性前后白乳胶的热分解反应均属于非自发的吸热反应。(8)CuxO/Bi_2O_3复合材料对于甲醛气体的去除有显著效果;工艺因素对CuxO/Bi_2O_3复合材料去除甲醛的影响强弱顺序为:乳酸浓度聚乙二醇600浓度烧结时间硝酸铋掺杂量沉积温度无水乙醇沉积时间烧结温度电解液pH电流密度;最佳制备工艺条件为:硫酸铜浓度为0.4 mol/L,乳酸浓度为4.28 mol/L、无水乙醇浓度为15%、聚乙二醇600浓度为4.87%、电解液pH为10.5、电流密度为8 mA/cm2、沉积时间60 min、沉积温度为70℃、硝酸铋掺杂量为45.83 g、烧结温度为350℃、烧结时间为193.93 min,对应的甲醛去除率为87.61%;经过5次重复使用后其甲醛去除率仅下降了 4.1%,具有良好的光催化降解甲醛的稳定性。(9)CuxO/Bi_2O_3复合材料的表征分析结果表明,复合薄膜的成分为Cu2O、CuO和Bi_2O_3,实现了三者的共沉积;所制备的CuxO/Bi_2O_3复合材料结构均匀致密,在300nm～800nm的光响应范围明显扩大,在近紫外区和红外区均有较强的光响应能力。
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【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X51;TU564

【参考文献】