建筑膠水中甲醛釋放量與甲醛含量的測定方法研究

周 磊，姜 超，王玉鵬，朱華楠

（1.中海油常州涂料化工研究院有限公司，江蘇常州 213016；2.上海天辰現(xiàn)代環(huán)境技術有限公司，上海 201702）

0 引言

現(xiàn)如今，隨著人們生活水平的提高，室內裝飾裝修已成為人們關注的熱門話題之一，同時其也是室內的主要污染源之一。隨著人們的環(huán)保和健康意識越來越強，消費者更愿意去購買一些高檔的、不含甲醛的室內裝飾裝修材料。就室內裝飾裝修而言，甲醛釋放量是一個更科學、更合理的技術指標，消費者在購買裝飾裝修材料時可參照該指標。但是人們很容易將甲醛釋放量和甲醛含量相混淆。本研究就此問題做出了詳細的闡述，對甲醛釋放量與甲醛含量的測定方法展開了系統(tǒng)的研究，并對二者之間的差異做出了科學的解釋。

1 試驗部分

1.1 儀器設備及試劑

V60L環(huán)境艙，東莞升微機電設備有限公司；SW22水浴鍋，優(yōu)萊博技術（北京）有限公司；Gilair PLUS采樣器，美國吉利安公司；BSA124S-CW電子天平，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；UV-2550紫外可見分光光度計，日本島津。

建筑膠水樣品（A、B、C）；甲醛標準溶液（10.2 mg/mL），中國計量科學研究院。

1.2 甲醛釋放量的測定

1.2.1 原理

甲醛釋放量采用環(huán)境艙法進行測定，利用環(huán)境艙模擬真實環(huán)境。將樣品涂刷在玻璃板上并立即放入艙中，一段時間之后，采集艙內的甲醛，利用酚試劑分光光度法測其濃度。

甲醛與酚試劑反應生成嗪，嗪在酸性溶液中被高鐵離子氧化形成藍綠色化合物，其顏色深淺與甲醛的濃度成正比，在波長630 nm處測定。

1.2.2 標準曲線的繪制

配制試驗所需的溶液：

（1） 1.0 g/L吸收原液：稱取0.1 g酚試劑，加水稀釋至100 mL。

（2） 吸收液：量取5 mL吸收原液，加95 mL水即得吸收液，使用前配制。

（3） 10 g/L硫酸鐵銨溶液：稱取1.0 g硫酸鐵銨，用0.1 mol/L鹽酸溶解，并稀釋至100 mL。

（4） 繪制標準曲線所需的甲醛標準溶液：取10.2 mg/mL的甲醛標準溶液1.0 mL置于1 000 mL的容量瓶中，用水定容至刻度線，此時溶液濃度為10.2 μg/mL ；再取10.2 μg/mL的甲醛溶液10 mL 置于100 mL的容量瓶中，加入5 mL吸收原液，用水定容至100 mL，此時溶液濃度為1.02 μg/mL，此溶液即為繪制標準曲線所需的甲醛標準溶液，放置30 min后，用于配制標準比色管系列。

取8支10 mL具塞比色管，按表1配制標準比色管系列。

表1 甲醛標準比色管系列Table 1 Formaldehyde standard colorimetric series

在各比色管中加入0.4 mL硫酸鐵銨溶液，搖勻，放置15 min。以水作參比，在波長630 nm處測定各比色管溶液的吸光度。以甲醛質量為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線。

1.2.3 樣品甲醛釋放量的測定

艙內溫度：（23±1）℃；相對濕度：（50±5）%；空氣交換率：（0.5±0.01）次/h ；空氣流速：0.1～ 0.3 m/s。

將樣品攪拌均勻后分別涂刷在2塊規(guī)格為300 mm×200 mm×4 mm的玻璃板上，涂刷量為（15.0±0.2）g，涂刷完畢后將樣板分別放入環(huán)境艙中，于72 h后進行采樣分析。采樣流速為0.2 L/min，采樣量為6 L。

1.3 甲醛含量的測定

1.3.1 原理

甲醛含量采用蒸餾法進行測定，利用蒸餾將樣品中的游離甲醛蒸出，在pH=6的乙酸-乙酸銨緩沖溶液中，樣品與乙酰丙酮作用，在沸水浴的條件下，迅速生成穩(wěn)定的黃色化合物，其顏色深淺與甲醛含量成正比，在波長412 nm處測試其吸光度。反應式如下：

1.3.2 標準曲線的繪制

配制試驗所需的溶液：

（1） 0.25%乙酰丙酮溶液：稱取25 g乙酸銨，加少量水溶解，加3 mL冰乙酸及0.25 mL蒸餾的乙酰丙酮，混勻，再加水至100 mL，調整pH=6。

（2） 繪制標準曲線所需的甲醛標準溶液：取10.2 mg/mL的標準原液1.0 mL，置于1 000 mL的容量瓶中，用水定容至刻度線，此時的濃度為10.2 μg/mL，此溶液即為繪制標準曲線所需的甲醛標準溶液。

取7支50 mL具塞比色管，按表2配制標準比色管系列。各比色管分別用水稀釋至刻度，各加入2.5 mL乙酰丙酮溶液，在60 ℃恒溫水浴鍋中加熱30 min，然后取出冷卻至室溫，以水作參比，在波長412 nm處測定各比色管溶液的吸光度。以甲醛質量為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線。

表2 甲醛標準比色管系列Table 2 Formaldehyde standard colorimetric series

1.3.3 樣品甲醛含量的測定

稱取攪拌均勻的樣品2 g，置于50 mL的容量瓶中，加水搖勻，稀釋至刻度。再用移液管從容量瓶中移取10 mL樣品水溶液，置于已預先加入10 mL水的蒸餾瓶中，在50 mL具塞刻度管中預先加入適量的水，浸沒餾分出口，刻度管的外部用冰水浴冷卻，裝置圖見圖1。加熱蒸餾，將樣品蒸至近干，取下刻度管，用水稀釋至刻度，在已定容的50 mL具塞刻度管中加入2.5 mL乙酰丙酮溶液，搖勻。在60 ℃恒溫水浴中放置30 min，取出后冷卻至室溫，在波長412 nm處測定其吸光度，并根據(jù)繪制的標準曲線計算甲醛含量。

圖1 甲醛含量測定的裝置圖Figure 1 The device diagram for determination of formaldehyde content

2 結果與討論

2.1 甲醛釋放量的計算

2.1.1 標準曲線的繪制

測定的吸光度見表3，相應的標準曲線見圖2。

表3 吸光度Table 3 Absorbance

圖2 標準曲線Figure 2 Standard curve

2.1.2 樣品的甲醛釋放量

樣品的甲醛釋放量測定結果見表4。

表4 樣品的甲醛釋放量測定結果Table 4 Formaldehyde release test results of samples

JG/T 481—2015中甲醛釋放量的指標是0.1 mg/m3，由表4可知，樣品A甲醛釋放量超標，不合格；樣品B和樣品C是合格產品。

2.2 甲醛含量的計算

2.2.1 標準曲線的繪制

測定的吸光度見表5，相應的標準曲線見圖3。

表5 吸光度Table 5 Absorbance

圖3 標準曲線Figure 3 Standard curve

2.2.2 樣品的甲醛含量

樣品的甲醛含量測定結果見表6。

表6 樣品的甲醛含量測定結果Table 6 Formaldehyde content test results of samples

GB 18582—2008中甲醛含量的指標是100 mg/kg，由表6可知，樣品A和樣品B是合格產品；樣品C甲醛含量超標，不合格。

2.3 樣品甲醛釋放量與甲醛含量的結果對比

樣品甲醛釋放量與甲醛含量的結果對比見表7。

表7 甲醛釋放量與甲醛含量的結果對比Table 7 Comparison of the results of formaldehyde release and formaldehyde content

由表7結果可知，甲醛含量高的樣品不一定甲醛釋放量就高，如樣品C；同樣，甲醛含量低的樣品也不一定甲醛釋放量就低，如樣品A；甲醛含量為未檢出的，甲醛釋放量也可能較高，如樣品B，雖然其甲醛含量為未檢出，但是其甲醛釋放量卻高達0.082 mg/m3，幾乎快要超標。

由此可見，甲醛釋放量和甲醛含量之間并沒有一定的相關性，即甲醛釋放量≠甲醛含量。造成這種結果的原因主要有以下幾個：

（1） 從意義和概念上講，甲醛釋放量和甲醛含量是兩個不同的概念。甲醛釋放量是一項室內空氣質量的指示指標，多用來評價甲醛對人體健康的危害和人體的不舒適效應。甲醛釋放量是指甲醛從樣品中自然釋放到環(huán)境中，即環(huán)境中的甲醛的濃度，一般用mg/m3或μg/m3來表示。它更多強調的是自然釋放，過程較為緩慢。

甲醛含量是產品的一項環(huán)保性能的技術指標，是在非自然條件下測定的值，即通過加熱蒸餾，將樣品中的甲醛蒸餾出來進行測定。甲醛含量是指單位質量或單位體積涂料中的游離甲醛量，一般用g/kg、mg/kg或mg/L來表示。由于測定中存在加熱蒸餾過程，可能會存在產品中的某些物質受熱分解產生游離甲醛的現(xiàn)象，從而出現(xiàn)測定結果數(shù)據(jù)偏高的問題。

（2） 從釋放過程上講，由于涂料的組分各異，且形成的漆膜的致密性不同，如果涂料中的成分與甲醛的相互作用較小并且形成的漆膜致密性較差，甲醛就很容易釋放出來，即使甲醛含量很高，也能很快將絕大部分甲醛釋放完畢，使得72 h后甲醛釋放量測定結果合格；如果涂料中的成分與甲醛的相互作用較大并且形成的漆膜致密性較好，甲醛就不容易釋放出來，即使甲醛含量不高，72 h之后甲醛可能只釋放了一小部分，使得甲醛釋放量測定結果不合格。

（3） 從檢出限上講，甲醛的檢出限一般為5 mg/kg，樣板的刷涂量為15 g，則每塊樣板所含的甲醛總量至少為0.075 mg才能被檢出，環(huán)境艙的體積為0.06 m3，如果甲醛全部釋放出來，其釋放總量會高達1.25 mg/m3，遠高于JG/T 481—2015中最低指標要求的0.1 mg/m3，即使甲醛釋放量是樣板在環(huán)境艙中放置72 h之后測定的，但由于甲醛的釋放是一個緩慢的過程，釋放量也極有可能＞0.1 mg/m3，使得檢測結果不合格。

3 結語

對甲醛釋放量與甲醛含量的測定方法和二者之間的差異進行了系統(tǒng)的研究，通過上述試驗可知，甲醛釋放量和甲醛含量不具完全相關性，即甲醛含量高并不代表甲醛釋放量大。僅依靠檢測室內裝飾裝修材料中的甲醛含量來判斷產品實際應用中的甲醛釋放量是否合格，這種做法并不科學。