涂料甲醛檢測(cè)方法及干擾消除研究

摘 ?????要： 甲醛是一種常見(jiàn)的有害氣體，存在于許多家居用品中，尤其是涂料中。甲醛對(duì)人體健康有潛在的危害，因此對(duì)涂料中甲醛含量的檢測(cè)顯得尤為重要。探討了涂料甲醛檢測(cè)的各種方法，并分析可能的干擾因素及其消除方法。通過(guò)深入研究，希望能夠提出改進(jìn)方向，以提高涂料甲醛檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

關(guān) ?鍵 ?詞：涂料； 甲醛； 檢測(cè)方法； 干擾消除

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ630.7+2?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ????文章編號(hào)： 1004-0935（2024）05-0804-05

涂料作為一種常見(jiàn)的建筑材料，廣泛應(yīng)用于家居裝修中，然而，許多涂料中都含有甲醛等有害氣體，這對(duì)人體健康構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。甲醛是一種有刺激性氣味的有機(jī)物，長(zhǎng)期暴露于高濃度的甲醛環(huán)境中可能導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)和皮膚的疾病，甚至可能引發(fā)癌癥。因此，對(duì)涂料中甲醛含量的檢測(cè)非常必要。

1 ?甲醛的危害及檢測(cè)要求

1.1 ?甲醛的來(lái)源和危害

甲醛是一種常見(jiàn)的有機(jī)化合物，廣泛存在于我們周?chē)沫h(huán)境中，它是一種無(wú)色、有刺激性氣味的氣體，具有很強(qiáng)的揮發(fā)性。甲醛不僅存在于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，還會(huì)釋放到室內(nèi)空氣中，成為室內(nèi)空氣質(zhì)量的主要污染物之一，在室內(nèi)環(huán)境中，甲醛主要來(lái)自家具、裝修材料、家電、化妝品、清潔劑等產(chǎn)品的使用過(guò)程中釋放出來(lái)的有害氣體。

甲醛對(duì)人體健康的危害是不可忽視的，長(zhǎng)期接觸高濃度的甲醛會(huì)對(duì)呼吸系統(tǒng)、皮膚和眼睛造成刺激和損害，引起咳嗽、喉嚨痛、呼吸困難、皮膚瘙癢、眼紅等癥狀。此外，甲醛還被世界衛(wèi)生組織（WHO）和國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）列為一類(lèi)致癌物質(zhì)，長(zhǎng)期接觸高濃度的甲醛還可能導(dǎo)致白血病、鼻咽癌等惡性腫瘤的發(fā)生^[1]。

1.2 ?國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)要求

為了保護(hù)人們的健康，各國(guó)紛紛制定了相關(guān)的室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和甲醛檢測(cè)要求，在中國(guó)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 18883—2002）將甲醛作為室內(nèi)空氣中的主要有害物質(zhì)之一加以規(guī)定。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)，室內(nèi)空氣中甲醛的限值為0.08 mg/m³，即當(dāng)室內(nèi)甲醛濃度超過(guò)該限值時(shí)，就會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害，甲醛濃度衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)參照表如表1。

不同濃度的甲醛對(duì)人體健康影響程度是不同的，尤其高濃度的甲醛屬于基因毒性物質(zhì)范疇，常常會(huì)引起遺傳物質(zhì)突變等系列變化問(wèn)題。不同質(zhì)量濃度甲醛對(duì)人體健康危害如表2^[2]。

為了確保室內(nèi)空氣質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行甲醛的檢測(cè)是必不可少的。甲醛的檢測(cè)可以通過(guò)以下幾種方式進(jìn)行：

環(huán)境空氣采樣法：通過(guò)在室內(nèi)環(huán)境中設(shè)置采樣裝置，收集空氣中的甲醛樣品，并送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析檢測(cè)^[3]。

甲醛傳感器檢測(cè)法：利用專(zhuān)用的甲醛傳感器，可以快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)室內(nèi)空氣中的甲醛濃度。這種方法檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)便，適用于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。電化學(xué)傳感器則應(yīng)用于中高端型號(hào)上，其檢測(cè)原理為通過(guò)與甲醛氣體 發(fā)生反應(yīng)后，產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電信號(hào)來(lái)確定相應(yīng)的甲醛濃度^[4]。

室內(nèi)裝修材料檢測(cè)法：通過(guò)對(duì)室內(nèi)裝修材料進(jìn)行檢測(cè)，確定其釋放甲醛的含量，從而評(píng)估室內(nèi)空氣中甲醛的濃度^[5]。

甲醛測(cè)試盒檢測(cè)法：市場(chǎng)上有各種類(lèi)型的甲醛測(cè)試盒，可以用于快速、簡(jiǎn)便地檢測(cè)室內(nèi)空氣中甲醛的濃度。但是這種方法的準(zhǔn)確性相對(duì)較低，僅供參考。

無(wú)論采用哪種檢測(cè)方法，都需要選擇專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)或使用可靠的檢測(cè)設(shè)備，以確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，對(duì)于甲醛超標(biāo)的情況，應(yīng)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行治理和改善，以降低人體暴露于甲醛的風(fēng)險(xiǎn)^[6]。

2 ?常見(jiàn)涂料甲醛檢測(cè)方法

2.1 ?直接測(cè)量法

直接測(cè)量法是一種常見(jiàn)的涂料甲醛檢測(cè)方法，這種方法主要通過(guò)對(duì)涂料中的甲醛進(jìn)行直接測(cè)量來(lái)判斷其含量是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.1 ?高效液相色譜法

高效液相色譜法（High Performance Liquid Chromatography，HPLC）是一種基于液相色譜技術(shù)的分析方法，該方法使用液相色譜儀來(lái)分離和檢測(cè)樣品中的甲醛。在分析過(guò)程中，樣品通常需要經(jīng)過(guò)預(yù)處理，如提取、稀釋等，然后通過(guò)高效液相色譜儀進(jìn)行分離和檢測(cè)。通過(guò)測(cè)量甲醛的峰面積或峰高來(lái)計(jì)算樣品中的甲醛含量。高效液相色譜法具有分離效果好、操作簡(jiǎn)單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于涂料中甲醛含量的測(cè)定^[7]。

2.1.2 ?氣相色譜法

氣相色譜法是另一種常見(jiàn)的涂料甲醛檢測(cè)方法，它基于氣相色譜技術(shù)原理，通過(guò)將涂料樣品蒸發(fā)成氣態(tài)后，利用氣相色譜儀進(jìn)行分析。該方法具有較高的靈敏度和分辨率，能夠準(zhǔn)確測(cè)量涂料中的甲醛含量。氣相色譜法的優(yōu)點(diǎn)是同時(shí)檢測(cè)多種揮發(fā)性有機(jī)化合物，并且通過(guò)選擇不同的檢測(cè)柱和檢測(cè)條件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同化合物的分離和定量^[8]。

使用直接測(cè)量法進(jìn)行涂料甲醛檢測(cè)得到準(zhǔn)確的結(jié)果，但需要專(zhuān)業(yè)的設(shè)備和技術(shù)支持^[9]。此外，直接測(cè)量法只能評(píng)估涂料中甲醛的釋放情況，對(duì)于涂料中其他有害物質(zhì)的檢測(cè)需要使用其他的方法。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)結(jié)合其他的檢測(cè)方法來(lái)對(duì)涂料進(jìn)行全面的評(píng)估。

2.2 ?間接測(cè)量法

2.2.1 ?光譜法

光譜法是通過(guò)測(cè)量涂料樣品在特定波長(zhǎng)的光線下的吸收或發(fā)射特性來(lái)推斷甲醛含量的方法，常用的光譜法包括紫外-可見(jiàn)光譜法（UV-Vis）、紅外光譜法（IR）和拉曼光譜法（Raman），這些方法利用不同波長(zhǎng)的光與樣品相互作用引起的吸收、散射或發(fā)射現(xiàn)象，來(lái)獲取樣品中甲醛的信息，例如，UV-Vis光譜法通過(guò)測(cè)量涂料樣品在紫外或可見(jiàn)光區(qū)域的吸收強(qiáng)度來(lái)推斷甲醛含量^[10-11]。

2.2.2 ?電化學(xué)法

電化學(xué)法是一種利用涂料中甲醛與電極之間的電化學(xué)反應(yīng)來(lái)間接測(cè)量甲醛含量的方法。該方法通過(guò)測(cè)量電極在涂料中甲醛存在下產(chǎn)生的電流或電勢(shì)變化來(lái)確定涂料中甲醛的含量。電化學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、結(jié)果可靠，并且具有較高的靈敏度和選擇性。然而，該方法需要專(zhuān)業(yè)的儀器設(shè)備，并且對(duì)電極的選擇和涂料樣品的處理都有一定的要求，因此在實(shí)際應(yīng)用中可能存在一定的限制。電化學(xué)法需要其他分析方法相互配合使用，如電化學(xué)法與分離富集技術(shù)相結(jié)合，可以有效排除干擾，提高測(cè)定靈敏度^[12]。

2.2.3??生物傳感器法

生物傳感器法是一種新興的涂料甲醛檢測(cè)方法，它利用生物體或其組成部分對(duì)甲醛的選擇性識(shí)別能力來(lái)間接測(cè)量甲醛的含量。

一種常見(jiàn)的生物傳感器是酶?jìng)鞲衅鳌Ｃ甘且环N生物催化劑，具有對(duì)特定物質(zhì)高度選擇性的特點(diǎn)。通過(guò)將特定的酶與涂料中的甲醛接觸，當(dāng)甲醛與酶發(fā)生反應(yīng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生可測(cè)量的信號(hào)。通過(guò)測(cè)量信號(hào)的變化，可以間接測(cè)量甲醛的含量。崔建升等^[13]利用枯草孢桿菌對(duì)低含量甲醛同化力強(qiáng)以?shī)A層法將其固定化后與極譜型溶解氧電極組裝成新型的甲醛微生物傳感器，可以定量測(cè)試甲醛含量。

生物傳感器法具有高度選擇性、靈敏度高和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，但需要特定的生物材料和專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行操作。

3 ?干擾因素及消除方法

3.1 ?涂料成分對(duì)甲醛檢測(cè)的干擾

3.1.1 ?溶劑的干擾

首先，需要了解涂料中的溶劑對(duì)甲醛檢測(cè)的干擾，溶劑是涂料中的重要組成部分，用于調(diào)節(jié)涂料的黏度和流動(dòng)性。然而，一些溶劑可能會(huì)干擾甲醛的檢測(cè)結(jié)果。具體來(lái)說(shuō)，溶劑中含有的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）可能會(huì)與甲醛發(fā)生反應(yīng)，形成其他化合物，從而導(dǎo)致甲醛的測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以選擇含有低揮發(fā)性有機(jī)化合物的溶劑，或者選擇無(wú)揮發(fā)性溶劑來(lái)替代傳統(tǒng)的溶劑^[14]。

3.1.2??易揮發(fā)物的干擾

其次，易揮發(fā)物也是涂料中常見(jiàn)的成分之一，它們?cè)谕苛细稍锖髸?huì)逐漸揮發(fā)出來(lái)，釋放出氣味和有害物質(zhì)。然而，這些易揮發(fā)物的揮發(fā)速度可能會(huì)對(duì)甲醛檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾。因?yàn)樵诩兹z測(cè)過(guò)程中，易揮發(fā)物的揮發(fā)速度比甲醛慢，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果中包含了易揮發(fā)物的殘留量，使得甲醛濃度被高估，我們可以通過(guò)延長(zhǎng)涂料的干燥時(shí)間，或者在涂料中添加抑制揮發(fā)的添加劑，減少易揮發(fā)物的揮發(fā)速度，從而減少對(duì)甲醛檢測(cè)結(jié)果的干擾。

3.2 ?檢測(cè)環(huán)境對(duì)甲醛檢測(cè)的干擾

3.2.1??溫度和濕度的干擾

溫度和濕度是常見(jiàn)的環(huán)境因素，它們對(duì)甲醛檢測(cè)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生一定的干擾。在高溫環(huán)境下，甲醛的揮發(fā)速度會(huì)增加，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果偏高。而在低溫環(huán)境下，甲醛的揮發(fā)速度會(huì)減慢，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果偏低。因此，在進(jìn)行甲醛檢測(cè)時(shí)，需要考慮環(huán)境溫度對(duì)結(jié)果的影響。

濕度也是一個(gè)重要的干擾因素，在濕度較高的環(huán)境中，甲醛的溶解度會(huì)增加，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果偏高。而在濕度較低的環(huán)境中，甲醛的溶解度會(huì)減少，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果偏低。因此，在進(jìn)行甲醛檢測(cè)時(shí)，需要考慮環(huán)境濕度對(duì)結(jié)果的影響^[15]。

3.2.2??其他污染物的干擾

除了溫度和濕度，其他污染物也可能對(duì)甲醛檢測(cè)產(chǎn)生干擾。這是因?yàn)樵诜忾]空間中，存在著許多其他有害氣體和揮發(fā)性有機(jī)化合物，它們可能與甲醛發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或競(jìng)爭(zhēng)性吸附，從而干擾甲醛的測(cè)量，為了減少其他污染物對(duì)甲醛檢測(cè)的干擾，可以采取以下方法：

提前通風(fēng)：在進(jìn)行甲醛檢測(cè)之前，要確?？臻g充分通風(fēng)，以排除其他污染物的影響?？梢源蜷_(kāi)窗戶，使用空氣凈化器或通風(fēng)設(shè)備等來(lái)增加空氣流動(dòng)。

選擇合適的檢測(cè)方法：不同的甲醛檢測(cè)方法對(duì)其他污染物的干擾程度不同。因此，在選擇甲醛檢測(cè)方法時(shí)，應(yīng)考慮到環(huán)境中可能存在的其他污染物，并選擇適合的方法進(jìn)行檢測(cè)。

3.3 ?干擾消除的方法

3.3.1??校正方法

校正方法是通過(guò)改變涂料的成分和工藝，來(lái)減少涂料中甲醛的含量和釋放量。以下是一些常見(jiàn)的校正方法：

選擇低甲醛含量的原材料：涂料中的原材料是甲醛釋放的主要來(lái)源之一。選擇低甲醛含量的原材料有效降低涂料中甲醛的含量。

調(diào)整配方：通過(guò)調(diào)整涂料的配方，改變涂料中各種成分的比例，從而減少甲醛的釋放。例如，增加黏合劑的使用量，可以提高涂料的抗甲醛性能。盛健等^[16]引入納米金屬氧化物（納米MOx）成功制備了可在常溫、無(wú)光環(huán)境下催化降解甲醛的無(wú)光催化涂料。劉微微等^[17]在祛醛乳膠涂料配方設(shè)計(jì)中引入祛醛乳液、納米TiO₂光催化降解甲醛以及生物祛醛助劑，?三者協(xié)同作用，?可以很好地達(dá)到祛醛的功效。

改變制備工藝：制備工藝也會(huì)對(duì)涂料中甲醛的釋放產(chǎn)生影響。通過(guò)改變涂料的制備工藝，降低甲醛的釋放量。例如，控制涂料的固化溫度和時(shí)間，減少甲醛的釋放。

3.3.2??適用性評(píng)估方法

適用性評(píng)估方法是一種評(píng)估涂料中甲醛干擾的方法，它通過(guò)評(píng)估涂料在不同條件下的性能來(lái)判斷其適用性。適用性評(píng)估方法可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估：

甲醛釋放量評(píng)估：通過(guò)測(cè)量涂料中甲醛的釋放量來(lái)評(píng)估其適用性，使用室內(nèi)空氣中甲醛的濃度變化來(lái)評(píng)估涂料中甲醛的釋放量。如果涂料中的甲醛釋放量較低，說(shuō)明其適用性較好^[18]。

甲醛吸附能力評(píng)估：通過(guò)測(cè)量涂料對(duì)甲醛的吸附能力來(lái)評(píng)估其適用性，將涂料與甲醛接觸一段時(shí)間，然后測(cè)量涂料中甲醛的濃度變化。如果涂料對(duì)甲醛有較強(qiáng)的吸附能力，說(shuō)明其適用性較好^[19]。

抗干擾能力評(píng)估：通過(guò)測(cè)量涂料在存在其他干擾因素時(shí)的性能來(lái)評(píng)估其抗干擾能力^[20]，將涂料置于含有其他可能存在的干擾因素的環(huán)境中，然后測(cè)量涂料中甲醛的濃度變化。如果涂料對(duì)其他干擾因素的影響較小，說(shuō)明其抗干擾能力較好。

適用性評(píng)估方法的優(yōu)點(diǎn)是可以在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行評(píng)估，能夠綜合考慮不同的因素。然而，它也存在一些限制，首先，適用性評(píng)估方法需要在實(shí)際使用環(huán)境下進(jìn)行，需要考慮到實(shí)際條件的復(fù)雜性，其次，適用性評(píng)估方法需要進(jìn)行一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理，需要一定的技術(shù)支持。

4 ?研究的局限性與改進(jìn)方向

4.1??研究的局限性

在涂料甲醛檢測(cè)方法及干擾消除研究中，存在一些局限性需要考慮，當(dāng)前的研究主要關(guān)注涂料中甲醛的檢測(cè)方法以及如何消除干擾因素，但很少有研究探討如何減少涂料中甲醛的含量，這是一個(gè)值得進(jìn)一步研究的方向。

目前的研究往往是在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行的，缺乏真實(shí)環(huán)境下的驗(yàn)證，涂料在實(shí)際使用中可能受到各種因素的影響，如溫度、濕度、光照等，這些因素可能會(huì)對(duì)甲醛的釋放和檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此，未來(lái)的研究考慮在真實(shí)環(huán)境中進(jìn)行更全面的實(shí)驗(yàn)。

另外，當(dāng)前的研究主要關(guān)注涂料中甲醛的檢測(cè)方法，但對(duì)于其他有害物質(zhì)的檢測(cè)方法和干擾消除研究相對(duì)較少?？紤]到涂料中可能存在其他有害物質(zhì)，如苯、甲苯等，未來(lái)的研究拓展到多種有害物質(zhì)的檢測(cè)^[21]和干擾消除。

4.2??改進(jìn)方向

為了克服上述局限性，未來(lái)的研究從以下幾個(gè)方面加以改進(jìn)。

研究人員探索涂料中甲醛含量的降低方法，這包括優(yōu)化涂料配方、改進(jìn)生產(chǎn)工藝等。通過(guò)減少涂料中甲醛的含量，從根本上降低室內(nèi)空氣中甲醛的濃度，減少對(duì)人體的危害。

研究人員在實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行更全面的研究，他們考慮在不同的溫度、濕度、光照等條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以模擬真實(shí)的使用環(huán)境，這將有助于更好地理解涂料中甲醛釋放的規(guī)律，并為實(shí)際應(yīng)用提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

此外，研究人員拓展研究范圍，探索其他有害物質(zhì)的檢測(cè)方法和干擾消除策略，涂料中可能存在多種有害物質(zhì)，不僅僅是甲醛，研究人員將目光放在其他有害物質(zhì)上，開(kāi)展更全面的研究，為保障室內(nèi)空氣質(zhì)量提供更全面的解決方案。

最后，研究人員考慮與相關(guān)行業(yè)合作，將研究成果應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，他們與涂料生產(chǎn)企業(yè)、室內(nèi)裝飾公司等合作，共同推動(dòng)涂料甲醛檢測(cè)方法和干擾消除策略的應(yīng)用。通過(guò)將研究成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，更好地改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，保障人們的健康。

5??結(jié)束語(yǔ)

涂料甲醛檢測(cè)方法及干擾消除研究對(duì)于保護(hù)人們的健康具有重要意義。通過(guò)采用合適的檢測(cè)方法，并消除干擾因素，可以準(zhǔn)確測(cè)量涂料中的甲醛含量。然而，目前的研究仍存在一些局限性，需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。只有不斷提高涂料甲醛檢測(cè)的準(zhǔn)確性和便捷性，才能更好地保護(hù)人們的健康。同時(shí)，還需要加強(qiáng)對(duì)涂料中其他有害物質(zhì)的檢測(cè)研究，以全面了解涂料對(duì)人體健康的影響。通過(guò)這些努力，我們可以營(yíng)造一個(gè)更加安全健康的室內(nèi)環(huán)境。

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Research on Detection Method of Formaldehyde

in Coatings?and Interference Elimination

HAN Dan

（Testing Center of Nippon Paint（China）Co.， Ltd.， Shanghai 201201，?China）

Abstract：??Formaldehyde is a common harmful gas that exists in many household products， especially coatings. Formaldehyde has potential hazards to human health， so it is particularly important to detect the formaldehyde content in coatings. In this article， various methods for detecting formaldehyde in coatings were?explored， and possible interference factors and their elimination methods were?analyzed. Through in-depth research， it is hoped that improvement directions can be proposed to improve the accuracy and reliability of formaldehyde detection in coatings.

Key words：?Coatings; Formaldehyde; Detection method; Interference?elimination

收稿日期：2023-09-07

作者簡(jiǎn)介：韓丹（1981-），男，安徽阜南人，工程師，碩士研究生，2006年畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)專(zhuān)業(yè)，研究方向：涂料檢測(cè)技術(shù)。