密閉艙c-1928方法測定室內(nèi)裝修揮發(fā)性有機(jī)物的比較研究

密閉艙c-1928方法測定室內(nèi)裝修揮發(fā)性有機(jī)物的比較研究

密閉艙c-歷史方法據(jù)統(tǒng)計(jì)，約87%的人在室內(nèi)過早，室內(nèi)質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。室內(nèi)蒸發(fā)有機(jī)物質(zhì)（voc）的濃度過高是導(dǎo)致病態(tài)建筑綜合征的主要原因之一。室內(nèi)VOC主要來自建材和各種裝修裝飾材料。要預(yù)測、評價和控制建材的VOC散發(fā),首先就要了解建材VOC的散發(fā)特性,因此需要準(zhǔn)確測定建材VOC的3大散發(fā)關(guān)鍵參數(shù):初始可散發(fā)濃度、分配系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)。目前,國標(biāo)推薦的穿孔萃取法測定的為建材中VOC總含量而非初始可散發(fā)濃度,不能反映建材的實(shí)際散發(fā)特性。而另一些方法,如流化床法、常溫萃取法雖能測定初始可散發(fā)濃度,但存在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)時間長及其他一些缺陷。最近,作者提出了同時測定上述3大散發(fā)關(guān)鍵參數(shù)的密閉艙C-history方法,其最大優(yōu)點(diǎn)在于只需在密閉艙中對建材執(zhí)行一次散發(fā)過程即可獲得上述散發(fā)關(guān)鍵參數(shù),一般不超過3d,大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時間和成本。目前,不同測試方法對于特定建材的參數(shù)測定結(jié)果的對比研究尚比較缺乏,本文的主要目的在于將密閉艙C-history方法與密閉艙測定散發(fā)關(guān)鍵參數(shù)的其他方法,如多次散發(fā)回歸法、多平衡態(tài)回歸法及多氣固比法進(jìn)行對比研究。1初始voc濃度的計(jì)算對于密閉環(huán)境艙中的建材散發(fā)問題,假設(shè)建材均勻,建材內(nèi)VOC為一維擴(kuò)散,且艙內(nèi)VOC混合均勻,可推導(dǎo)得如下關(guān)系式ln[Cequ?Ca(t)Cequ]=SL×t+INT(1)ln[Cequ-Ca(t)Cequ]=SL×t+ΙΝΤ(1)Cequ=Cm?0βKβ+1(2)Cequ=Cm?0βΚβ+1(2)式中Ca(t)為環(huán)境艙內(nèi)VOC逐時濃度;Cequ為環(huán)境艙內(nèi)VOC平衡濃度;t為散發(fā)時間;K為分配系數(shù);β=AL/V,A為建材散發(fā)表面積,L為建材厚度,V為環(huán)境艙體積。因此,只要將實(shí)驗(yàn)中環(huán)境艙內(nèi)濃度數(shù)據(jù)處理成式(1)左邊量綱1過余濃度對數(shù)的形式,然后進(jìn)行線性擬合,即可獲得斜率SL和截距INT。而斜率和截距為關(guān)于擴(kuò)散系數(shù)Dm和分配系數(shù)K的函數(shù),兩個方程兩個未知數(shù),從數(shù)學(xué)上很容易解出Dm和K;然后將解得的K和已知的艙內(nèi)VOC平衡濃度Cequ代入式(2)即可求得初始可散發(fā)濃度Cm,0。由于此方法需要測定建材在密閉艙中的逐時濃度值,因此稱之為密閉艙C-history方法。2結(jié)果與討論本文中密閉艙C-history方法及其他方法測試散發(fā)關(guān)鍵參數(shù)所用到的建材及實(shí)驗(yàn)測試工況列于表1中。2.1密閉艙c-條多次散發(fā)回歸法通過對建材在環(huán)境艙中執(zhí)行多次散發(fā)-吹風(fēng)過程,并基于質(zhì)量守恒和亨利定律建立艙內(nèi)平衡濃度的對數(shù)和散發(fā)次數(shù)間的線性關(guān)系,而后通過線性回歸獲得初始可散發(fā)濃度和分配系數(shù)。該方法包含密閉艙中建材的散發(fā)過程,因此可用密閉艙C-history方法的思想來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。文獻(xiàn)對中密度板1(MDF1)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。現(xiàn)采用密閉艙C-history方法對其濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,擬合結(jié)果見圖1(a),圖1(b)為基于密閉艙C-history方法測定參數(shù)的艙內(nèi)濃度預(yù)測值與實(shí)測值的對比,可以看到,兩者吻合較好。所測關(guān)鍵參數(shù)與多次散發(fā)回歸法的結(jié)果對比如表2所示。表2顯示,對于同一種建材,用密閉艙C-history方法和多次散發(fā)回歸法測得的散發(fā)關(guān)鍵參數(shù)的最大相對偏差(RE)不超過25%,其對于實(shí)際的工程應(yīng)用是可以接受的。而多次散發(fā)回歸法通常需要一周左右的實(shí)驗(yàn)時間,長時間測試會耗費(fèi)大量的經(jīng)濟(jì)成本,不便于大范圍的推廣應(yīng)用。2.2密閉艙c-歷史方法與多平衡態(tài)回歸法實(shí)測結(jié)果對比多平衡態(tài)回歸法在建材置于密閉環(huán)境艙中達(dá)到散發(fā)平衡后,再多次向艙內(nèi)注入一定量的VOC使其達(dá)到新的平衡,同樣基于質(zhì)量守恒和亨利定律,并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性和非線性擬合得到建材中VOC初始可散發(fā)濃度、擴(kuò)散系數(shù)和分配系數(shù)。文獻(xiàn)對中密度板2(MDF2)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究?，F(xiàn)采用密閉艙C-history方法對其濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,擬合結(jié)果及基于所測參數(shù)的艙內(nèi)濃度預(yù)測值與實(shí)測值對比見圖2。該圖顯示,線性擬合的精度較高,同時預(yù)測值和實(shí)測值的吻合亦較好。表3為密閉艙C-history方法和多平衡態(tài)回歸法的結(jié)果對比?？梢钥吹?對于同一種建材,用密閉艙C-history方法和多平衡態(tài)回歸法測得的Cm,0和K的相對偏差分別為21.1%和20.4%,Dm的相對偏差為3.67%,其對于工程應(yīng)用亦可接受。需要指出的是,用多平衡態(tài)回歸法測量Cm,0、K時,在散發(fā)平衡后注入VOC時,由于INNOVA-1312采樣時間的限制導(dǎo)致其較難捕捉到峰值濃度,因此峰值濃度的測量會出現(xiàn)一定誤差,最大可達(dá)20%,這也是Cm,0、K測定誤差較大的一個原因。此外,多平衡態(tài)回歸法需要一周左右實(shí)驗(yàn)時間,同樣存在實(shí)驗(yàn)時間較長的缺陷。2.3多氣固比法測定主要參數(shù)設(shè)計(jì)多氣固比法亦是基于質(zhì)量守恒和亨利定律,但是它通過改變密閉艙中空氣/建材體積比(稱為氣固比)得到一系列環(huán)境艙內(nèi)平衡濃度,而后回歸得到初始可散發(fā)濃度和分配系數(shù)。文獻(xiàn)對中密度板3(MDF3)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究?，F(xiàn)采用密閉艙C-history方法對其濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,結(jié)果見圖3。表4為所測關(guān)鍵參數(shù)并與多氣固比發(fā)的結(jié)果對比。相對于前面兩種方法,密閉艙C-history方法和多氣固比法測得的關(guān)鍵參數(shù)Cm,0和K的相對偏差較小,分別為-3.76%和0%,而Dm的相對偏差較大,為-22%。一般地,多氣固法測量時間也在一周左右。此外,通過多氣固比法只能得到初始可散發(fā)濃度Cm,0和分配系數(shù)K的值,而擴(kuò)散系數(shù)Dm需要通過壓汞實(shí)驗(yàn)(MIP)測得,造成了實(shí)際操作的煩瑣(多次散發(fā)回歸法亦存在此問題)。對于密閉艙C-history方法,研究結(jié)果表明建材達(dá)到散發(fā)平衡所需的時間即實(shí)驗(yàn)時間通常不超過3d,而其他幾種密閉艙測試方法則需要1周左右,可見密閉艙C-history方法大大縮短了實(shí)驗(yàn)時間,而上述4種密閉艙方法測定參數(shù)的精度相差不大,對于所選建材的最大誤差均不超過25%,因此可以說密閉艙C-history方法更便于實(shí)際工程應(yīng)用。3密閉艙c-歷史方法與其他方法的對比(1)本文將密閉艙C-history方法與多次散發(fā)回歸法、多平衡態(tài)回歸法及多氣固比法進(jìn)行了比較研究。結(jié)果表明,對于相同的建材,密閉艙C-history與其他方法測定散發(fā)關(guān)鍵參數(shù)的最大偏差不超過25%,其對于工程應(yīng)用可接受。(2)相對于其他方法,密閉艙C-history方法的優(yōu)勢在于其只需在密閉艙中對建材執(zhí)行一次散發(fā)過程即可獲得參數(shù)值,一般只需3d即可完成,大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時間,其在建材和家具的污染程度標(biāo)識及標(biāo)準(zhǔn)散發(fā)樣品研制方面具有廣闊的應(yīng)用前景。符號說明A——建材散發(fā)表面積,m