人造板VOC散发控制：原理、方法和效果

发布时间：2020-08-31 12:12

　　室内空气品质（Indoor air quality，简称IAQ）显著影响人们的舒适、健康和工作效率，而人造板散发的挥发性有机化合物（Volatile organiccompounds，简称VOCs）是造成室内空气品质低劣的主要原因之一。源头控制是改善室内空气品质的最佳方法，因此研究人造板VOC散发控制原理和方法，发展低散发人造板具有重要意义。传统研究中缺乏人造板不同生产阶段的VOC散发分析，导致原材料及生产工艺对人造板VOC散发的影响不明晰，缺乏遴选人造板表面阻隔层的有效方法，并且鲜有研究涉及优化吸附剂在人造板中的掺杂位置。本论文针对上述问题开展了相关研究，主要学术贡献如下：首先，测定了人造板不同生产阶段包括脲醛树脂、木片、施胶纤维、密度板、酚醛树脂等在内散发的VOC种类及可散发含量，发现胶粘剂中的甲醛可散发含量是影响人造板甲醛散发的主要因素，而人造板散发的其它VOC主要来源于木片；生产过程中的干燥及热压工艺有利于人造板中VOC种类及可散发含量的减少；得到了胶粘剂中甲醛可散发含量与人造板甲醛散发因子间的关联式，为在生产过程中预测和控制人造板甲醛散发速率提供了指导。其次，提出了测定人造板表面阻隔层内VOC扩散系数和分离系数的动态/静态舱法，其优点是测试时间短，测试结果精度较高，并导出了描述阻隔层阻隔效果的无量纲关联式，为遴选阻隔层降低人造板VOC散发速率提供了技术手段。第三，发展了简易的密闭环境舱法用于筛选甲醛吸附性能优良的吸附剂，并结合多层材料VOC散发模型建立了人造板中掺杂吸附剂的位置优化模型，提出了求解优化模型的方法，研究证明了较优的掺杂方式是将吸附剂全部置于人造板的顶层，为控制人造板VOC散发提供了理论依据。最后，基于上述分析，提出了低散发人造板的设计方法，并研制了实验室样品，实测结果表明人造板甲醛散发速率可降低约75%。
【学位单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2011
【中图分类】：TU50;X51
【部分图文】：

示意图,人造板,多孔结构,示意图

人造板内部孔径分布较广，上述三种扩散机制一般同时存C 扩散传质过程的综合效果可以等效成一个所谓的有效扩式如下[27, 28]：e rD Dετ=e为有效扩散系数，m2s-1；ε 和 τ 为分别多孔人造板的孔隙为人造板孔道内的参考扩散系数，m2s-1。其中，参考扩散道的孔径分布（Pore size distribution，简称 PSD）及排列联）密切相关。rniglia[28]基于压汞实验，发展了计算曲折度 τ 的数学模型，地获取孔隙率 ε、曲折度 τ 以及孔径分布 PSD 等人造板介ndeau 等[29]假设人造板内部不同孔径孔道的排列方式为并利用压汞实验数据，先计算对应某一孔径范围的孔体积

示意图,实验系统,示意图,粉末

研磨技术提出了一种所谓的常温萃取法来测定 VOC 初始可散发浓度，其实验系统如图 1.5 所示。图1.5 常温萃取法实验系统示意图该方法首先将样品在低温条件下研磨成粉末，然后将粉末置于一个振荡装置中，促使样品中的 VOC 尽快释放到一个闭合的空气环路中。当环路中

示意图,实验系统,示意图,环境舱

出口建材图1.6 双舱法实验系统示意图双舱法在实验过程中可以控制 VOC 浓度在室内浓度水平，但其要保证进口 VOC 浓度恒定，因此需要有非常可靠的进样系统，否则进口 VOC 浓度的波动会给实验结果带来较大误差[81]。同时，利用式（1-17）计算分离系数时也会存在较大的累积误差。此外，Bodalal 等[82]提出了一种所谓的扩散仪法来测定人造板样品的扩散系数 D 和分离系数 K，其实验系统如图 1.7 所示。在该方法中，人造板样品被固定在两个密闭环境舱之间，且样品通过预处理使其初始时刻不含 VOC；然后向其中一个环境舱内注入一定量的目标VOC 形成高浓度舱，VOC 会通过样品向另一环境舱即低浓度舱扩散；最后实时测定两环境舱中 VOC 的浓度变化。基于一定的数学推导

【参考文献】