[發明專利]一種木家具中揮發性有機物釋放關鍵參數的快速測定方法

在審

• 申請號: 201711120626.6
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107941933A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 熊建銀;張翩翩;陳方全;楊韜;何章燦
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明屬于室內環境檢驗領域，特別涉及能實現實木家具、板式家具等木家具中揮發性有機物釋放關鍵參數快速測定的方法。

背景技術

統計表明，隨著社會的發展和經濟的進步，我國已成為世界人造板建材和家具生產的第一大國。同時有分析顯示，室內材料和物品(主要為建材和家具)散發的氣態有害物是室內空氣的主要污染物。目前，國際上已將室內空氣污染歸為危害人類健康的五大環境因素之一。導致室內空氣污染的主要原因是木家具中釋放的揮發性有機物(VOC)，包括甲醛、苯系物等，VOC的存在會對人體的大腦、肝臟和神經系統造成不同程度的損害。木家具中VOC的釋放特性主要由3個關鍵參數表征，即可釋放濃度C₀、擴散系數D_m和空氣/材料界面處的分配系數K。因此，對木家具中VOC的釋放關鍵參數進行測定并揭示VOC的釋放規律，對于改善室內空氣質量具有重要意義。然而，目前提出的測試方法主要針對于建材，并且大多是在密閉艙中進行測試(如密閉艙C-history方法)，鮮有針對家具的釋放關鍵參數的測定方法。家具一般是多層結構，其釋放關鍵參數和建材有較大差別。對于密閉艙測試方法(通風量為零)而言，由于需要多次采樣環境艙濃度，其會引起環境艙內VOC質量的損失，從而導致釋放關鍵參數的測定存在一定誤差，有時只能使用一些特殊的在線測量設備，如多組分氣體分析儀，導致方法的通用性受到很大限制。相比之下，直流艙測試條件(具有恒定的通風量)更符合室內環境中家具VOC的實際釋放情形，實驗采樣和測試分析也更方便，但目前尚缺乏直流艙中測定木家具釋放關鍵參數的相關方法。

發明內容

本發明的目的是要克服現有方法在測定木家具釋放關鍵參數方面的不足，提出一種用于快速準確測定木家具釋放關鍵參數的方法，本發明的測定方法實驗周期短、測試方便、具有較高的準確度，便于實驗室檢測和工程應用。

為實現上述目的，本發明基于目前應用最廣泛的直流艙中木家具VOC的釋放過程，提出同時測定可釋放濃度C₀和擴散系數D_m等釋放關鍵參數的快速測定方法，包括如下步驟：

1)建立直流環境艙內木家具揮發性有機物VOC釋放過程的物理模型。當釋放過程達到準穩態時，環境艙內氣相VOC濃度的對數和時間呈線性關系，記斜率為SL，截距為INT，即：

lnC_a(t)＝SL·t+INT(1)

SL＝-D_mδ^-2q² (2)

INT＝ln(2C₀βq sin q/N)(3)

該模型中：C_a為環境艙中氣相VOC濃度，μg/m³；C₀為木家具中VOC可釋放濃度或含量，μg/m³；D_m為木家具內VOC擴散系數，m²/s；q為方程的第1個正根；Bi_m(＝h_mδ/D_m)為傳質畢渥數；K為分配系數；h_m為對流傳質系數，m²/s；δ為家具的厚度，m；t為散發時間，s；β(＝Aδ/V)表示家具體積與環境艙體積之比；V為環境艙體積，m³；A為家具散發表面積，m²；α表示直流環境艙的換氣速率；N為關于D_m和K的函數。

2)在體積為10-30m³的環境艙內進行測試，環境艙的溫度控制精度要求不低于0.5℃、濕度控制精度要求不低于5％；

3)設定環境艙的溫濕度在所需值，然后將待測試木家具置于環境艙內自由釋放；不包含VOC的干凈空氣通入環境艙內，導致艙內VOC濃度的逐時變化；

4)在木家具釋放過程中，測量不同時間下的環境艙內目標VOC濃度，用特納斯(Tenax-TA)吸附管或二硝基苯腙(DNPH)吸附管采樣，然后用氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)或者高效液相色譜儀(HPLC)分析；