内墙涂料中VOCs释放特征研究

0 引言
挥发性有机化合物VOCs ( Volatile OrganicCompounds) ,是指在室温下饱和蒸气压超过70. 91Pa 或沸点< 260℃的化合物[1]。这些化合物中,大部分是有毒、有害、致癌、致畸、致突变毒性的化合物,其中至少有10 几种物质由于其强烈损害健康作用而被列入美国环保署( EPA) 的优先检测物质名录[2]。众多的研究证明[3 - 6],内墙涂料是室内空间中使用量较大的建筑装饰装修材料之一,也是室内VOCs 的主要污染源之一。目前,我国对内墙涂料中VOCs 的研究仅局限于定量测定单位质量内墙涂料中的总挥发性有机化合物TVOC ( Total VolatileOrganic) 含量,对VOCs 的室内空间释放过程并未涉及,而后者将直接影响到室内空气中VOCs 含量,在室内空气污染研究中举足轻重。本文以目前国内市场上占有份额较高的3 种丙烯酸内墙乳胶漆为研究对象,采用热解吸气相色谱法,利用自行研制的小型环境测试舱,跟踪监测这3种样品在空气中的VOCs 释放浓度,对VOCs 释放特征进行研究。

1 试验方案
1. 1 小型环境测试舱法
采用自行设计的小型环境测试舱[7],对放置样品后舱中VOCs 浓度进行监测: 参考GB /T18883 -2002《室内空气质量》,跟踪抽取小型环境测试舱中气体,利用热解吸气相色谱分析法检测气体中VOCs含量。该小型环境测试舱( 容积1 m × 1 m × 0. 6 m) 采用双层镜面不锈钢材料制作,内壁光滑无吸附作用。舱体开口处装备气密性良好的无吸附性封口,以便装入待测样品和进行清洗。舱体具备空气发生系统和温、湿度控制系统及采样系统,可以对舱内气流量及温、湿度进行控制,以满足试验要求( 图1) 。

图1 小型环境测试舱结构示意

1. 2 试验内容与方法
1. 2. 1 丙烯酸内墙乳胶漆样品中TVOC 全含量测定
按照GB /T18582 - 2001《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》,对3 个丙烯酸内墙乳胶漆样品( S1,S2,S3) 分别进行采样制样,对其TVOC进行测定,用以确定3 个待测样品中TVOC 的全含量。

1. 2. 2 小型环境测试舱法丙烯酸内墙乳胶漆中VOCs 释放跟踪性监测
选用平板玻璃作为衬底材料,按照内墙涂料使用量分2 次在其两面均匀涂上。15 min 后,置于小型环境测试舱的插槽中。小型环境测试舱条件为:温度23℃ ± 1℃,湿度条件为45% ± 5%,换气次数为1 次/h,荷载( 每m3 空间内涂料所涂刷的面积)为1 m2 /m3。参考GB /T18883 - 2002《室内空气质量》,使用热解吸气相色谱法在间隔时间为0. 5 h,4h,8 h,24 h,48 h, 72 h, 96 h,168 h 对舱体中VOCs浓度进行测量,测量周期为7 d。

2 结果与讨论
2. 1 内墙涂料中TVOC 全含量
3 种样品涂料中TVOC 全含量见表1。

2. 2 小型环境测试舱法内墙乳胶漆涂料中VOCs释放特征研究
2. 2. 1 热解吸气相色谱分析法测定小型环境舱中VOCs 释放浓度变化图2,3是丙烯酸内墙涂料样品S1,S2 中8 种主要VOCs 浓度随时间的变化曲线,其中以二甲苯的浓度最高。二甲苯的单组分浓度早期急剧的增长,8h 左右达到峰值,之后迅速下降,并趋于平缓。其他的两种主要VOCs 组分为甲苯和乙苯。甲苯和乙苯的浓度较邻( 间) 二甲苯低,其他几种组分的释放曲线更加趋于平缓。

图2 样品S1 中VOCs 各组分浓度变化曲线Fig.

图3 样品S2 中VOCs 各组分浓度变化曲线
由图3 可见,样品S2 中最主要的VOCs 组分是甲苯,其他几种组分的浓度较低。在S2 中,各组分浓度衰减的速度较快,其峰值也在被测的3 种样品中属于最低。从污染物释放的角度来看,样品S2 在3 种涂料中表现最好。

图4 样品S3 中VOCs 各组分浓度变化曲线
样品S3 中最主要VOCs 组分是邻二甲苯( 图4) 。样品S3 中VOCs 释放很快就达到最高值,之后,浓度下降很快。但是,下降到一定程度后,下降趋势趋于缓和,这时的VOCs 整体释放浓度仍然偏高。从整体来看,样品S3 的VOCs 平均浓度为3 种样品中最高。

2. 2. 2 热解吸气相色谱测定小型环境舱中TVOC释放特征
将试验中所得到的非液体标准中组分,按照GB18883 - 2002 的计算方法,换算成甲苯来进行计算TVOC 值。S1 和S2 的释放过程比较类似,而S3 的峰值明显高于其他两种涂料,且在S3 其释放的各个阶段,其TVOC 浓度都高于其他两种涂料,应用于内墙涂刷时对室内空气污染影响较大。同时,对比样品中TVOC 全含量,样品的TVOC 释放浓度与样品中TVOC 全含量并无明显线性关系。参考国家各项标准可以发现,3个样品中,TVOC 全含量均已达标( < 200 g /L) ,但在样品正常涂刷后,小型环境测试舱中空气中的TVOC 浓度均在250 ~ 1600 μg /m3 左右,而GB /T18883 - 2002《室内空气质量》规定,室内TVOC 浓度限值为600 μg /m3,且当TVOC 浓度大于200 μg /m3 时,人体将出现不适。从试验可知,3个样品还远没有达到对人体无毒、无害标准,使用涂刷后,对室内空气质量的影响都不容乐观。故仅依靠检测室内内墙涂料中TVOC 全含量来判断涂料是否合格,其科学性和实用性仍有待完善( 图5) 。

图5 3 种涂料中的TVOC 释放特征

3 结语
( 1) 不同丙烯酸内墙乳胶漆涂料,其VOCs 组分各不相同,且TVOC 释放浓度之间有较大差别。
( 2) 丙烯酸内墙乳胶漆中,VOCs 各组分的释放都呈一定的规律性。VOCs 各组分释放浓度在前期较短时间内急速上升至最大值,然后开始迅速衰减,经历一个相对缓慢的衰减过程后,最后趋于一个稳定值。
( 3) 在一定条件下,利用小型环境测试舱,采用热解吸气相色谱分析法跟踪监测所得的内墙乳胶漆中,TVOC 的释放浓度大小与样品中TVOC 全含量,并无明显线性相关性。

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注