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[技术资料] [十六]唐驳虎:甲醛有多难清除,远超人们的想象

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发表于 2016-1-29 12:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
唐驳虎:甲醛有多难清除,远超人们的想象

凤凰新闻客户端 2016/01/29 06:51


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最全空气净化指南16——难对付的甲醛
凤凰新闻客户端主笔 唐驳虎
这一篇要说的是关于空气净化器的第二功能——降低甲醛浓度。
中国人现在遇到了一个可能是人类历史上最复杂的家居空气环境,看得见看不见的雾霾,闻得到闻不到的甲醛。
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其实,本来在2010年之前,微不足道、极其高端小众的家用空气净化器市场,主打的都是去甲醛功能。虽然目前大家聚焦的眼光都放到了雾霾上,但很多时候,甲醛才是一个更长期令人烦忧的事情。
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毕竟,雾霾来袭也就那么几天,甲醛释放却可以持续长达十几年。
不过,吸附甲醛实际却是一件比吸附PM复杂多得多的事情。要能讲清楚,需要完全单独地展开一个同样庞大的系列。
所以这里只能最简单地说一下。只说答案和原委,不说背后的原理。
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大家可能都知道,除甲醛主要依赖活性炭。
但一个鲜为人知却非常重大的真相是——即使是最好最强的活性炭,对甲醛的吸收能力都低得可怜。
低到了什么程度呢?
先得有基本概念,活性炭对普通小分子杂质的吸附能力,有个基本指标,叫碘值。具体内容是定量的活性炭在标准碘液中吸附碘的多少。
这个值一般是多少呢?400~1300mg/g。低于400的不叫活性炭,是天然炭。
前面毫克这个单位指的是吸收的碘重量值,毫者,1/1000也。后面的克这个单位指的是活性炭的单位重量。
这里可以看到,1克的活性炭,可以吸收0.4~1.3克的碘,看上去很不错,这也正是“活性炭可以吸收比自身还重的物质”的出处。
不过,这种完全浸泡在液体里吸收的模式,是一个理想化的最大值,主要体现的是活性炭的孔径总数。
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对于气体的实际吸收模式,一般参考的是丁烷值。丁烷值一般又是多少呢?
9~13 g /100 mL,折合 0.09~0.13 g /1 cm3。
也就是1立方厘米体积的活性炭(重量一般是0.45g左右),可以吸收0.1克左右,折合标态下约40立方厘米的丁烷。
可见,活性炭的吸附能力对不少物质而言还是颇为可观的。
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但活性炭吸收甲醛的能力又是多少呢?
查阅各种文献,实测实验的常见结果范围是——260~630 ug/g,平均折合约0.45 mg/g。
请注意单位的差异,前一个是微克,百万分之一克;后一个是毫克,千分之一克。最后的分母,活性炭单位重量,是克。
这就意味着,活性炭对甲醛的吸收能力只有对丁烷的约1/500!也只有自身重量的不到1/2000!而且是最高吸附量。
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某“高端”空气净化器的宣传,虽然它的确是活性炭装填量最大的家用空气净化器,但不得不说,厂商还是把活性炭的吸附能力吹嘘了1000倍。
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因此,在即将颁布的空净器国标中,将累积净化量超过1500 mg——1.5克的净化器,就评定为最高档次的F4级。
与颗粒物的最高档次P4级对应的12000mg——12克相比,只有八分之一。
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而这区区1.5克,对应的就是需要至少3公斤以上的活性炭,这一般是目前的“顶级空净器”才配备的。
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进一步的说,指望空气净化器单独对付室内甲醛污染,特别是想当成长效治理机制,是不现实的。治理甲醛污染的难度和复杂程度,起码是空气净化的好几倍。
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以上是吸收这一头。接下来,我们简单的看一下释放这一头。
这里给出一些简单的实际场景模式与数字。
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上面这张图,其实反映的是,在一般水平上注重环保性的家庭装修结果。——刚完工时室内单位浓度约800微克,一个月后降到400,三个月后降到200,半年后降到100,开始进入国标的合格水平。
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不过,如果不重视环保,装修完工的初始浓度可以达到2400,一年后仍可高达有800,超标八倍。以上都还是正常通风下的场景。
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这张图则反映的是一个典型案例——装修半年至一年后,在开窗通风条件下已经暂时合格(平均浓度约80)的居室,如果关窗12小时之后,甲醛浓度上升的情况——达到了350左右。
其实,门窗关闭12小时,是标准的国标甲醛浓度采样模式(而非通风状态下)。
另外,一般是6个小时即进入稳态,相当于每小时浓度增量50(以上单位均为微克每立方米)。顺便说一下,无论是释放还是吸附,6个小时左右进入稳态是个常见现象。
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一般将每立方米0.1毫克/100微克定为标准安全线。
大家都知道,对付长效散发的雾霾,最主要的办法还就是通风。
除了严格的甲醛检测,什么时候人们会紧闭门窗不通风12小时以上?显然是雾霾来袭的时候。
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因此,结合应用场景与实际能力,空气净化器在净化甲醛上的功用(主要依赖活性炭滤网),实际主要用于在关窗削减雾霾的同时,抑制和降低室内甲醛浓度的提升。
所幸,我们还是能用空气净化器传统的CADR值来衡量甲醛净化能力,即每小时输出洁净空气的能力。
可是,空净器的甲醛CADR值,是一个比颗粒物CADR值更加难找寻得多的数字。
迄今为止,只有2014年的一次商业媒体横评,两次国家级机构的检测:
2014年5月,中国消费者协会委托中国家用电器研究院(国家家用电器质量监督检验中心),对25款家用空气净化器进行对比测试。
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这次评测以中端机为主。颗粒物CADR值大多在200-400左右。但甲醛CADR值却呈现相当的两极分化、并且与颗粒物CADR值无直接关联的分布(因为起净化作用的不是一个部件)。
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有数值只有个位数,相当毫无净化作用的——因为甲醛也有自身衰减率;
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有约25~30的——这些一般是带一层活性炭滤网;
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有少数40~60的——这些一般是带了较厚的活性炭滤网;
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还有极少数能达到80~100的——这些是带了相当厚实的活性炭滤网,吸附甲醛。
可见,去除甲醛能力的核心主要还是活性炭重量、厚度。
像小米那样只是喷一层活性炭粉的做法,是基本没什么效果,反而有负作用——掉碳粉的。
2014年8月,国家室内车内环境及环保产品质量监督检验中心对10款家用空气净化器进行对比测试。
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这次评测以低端机为主。颗粒物CADR值大多在100-250左右。自然,甲醛CADR值就不出所料的惨不忍睹,很多毫无能力——因为根本就没有活性炭滤网,有的平均值也不过15左右。
当然,净化甲醛与净化颗粒物面临的任务量也不同。
甲醛污染全都来自室内固定的家具,而非室外广阔天地里源源不断伺机进入的无穷雾霾。
虽然也是源源不断,但产生能力和散发速度毕竟还是比室外雾霾差多了。
所以,“任务”还算轻点。
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我们再来考虑一下实际的应用场景,比如说一个5米长,4米宽的客厅,按通常的2.7内层高,再扣除室内家具占据的体积,总空气容积是50立方米。
按每小时浓度增量50(微克每立方米)计算,如果要把增量削减为〇,需要甲醛CADR值——也就是毫无甲醛的洁净空气输出量达到50立方米。
这样,可以保证室内甲醛浓度不增加。如果甲醛CADR值超过室内空气容积,甚至还能减少室内的甲醛浓度。
而如果甲醛CADR值只有25的话,可以测算浓度增量会降低为25。最终平衡浓度大概会停留在200左右,相当于超标一倍。
若是无甲醛吸附功能的空净器,那就只有接受350浓度下的甲醛污染了。关门关窗躲雾霾,还是开门开窗除甲醛?我看还是选择后者吧。
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不过,要注意的是,上面指的都是装修半年至一年,开窗通风甲醛浓度约80,关门关窗浓度上升到350的情况。
如果是装修一年左右,开窗通风甲醛浓度约50,关门关窗,没有任何其他干预,浓度大约会上升到220左右。
笔者还对装修三年以上的居室空间进行过实际测量,开窗通风甲醛浓度不到20,关门关窗浓度也就上升到不到50左右——安全线是100。
这种情况下,显然无需考虑空气净化器的甲醛净化值了。
所以,确实空气净化器的甲醛能力大多不突出(虽然厂商们都吹嘘得很厉害),但总的来说,也还够用了。
毕竟,新装修的家庭还是少数。
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而对于这些因装修面临双重困境的家庭来说,一台中档风量下颗粒物CADR值200(大于房间面积的10倍)、甲醛CADR值50(大于房间容积)的空气净化器就是必须了。
这两个数字看似平凡无奇,但要注意——是中档风量下,不是最大暴力清除模式。
所以,隐含的要求是——标称最大风量颗粒物CADR值400以上、甲醛CADR值100以上。
这样的空净器就不便宜了,目前能达到这个级别的,价格大都在8000元以上,这是厂家赚取高额利润的高档产品。
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就没有别的什么办法了?必须出这个血么?
还是有一些其他办法。如果选择桶状滤网的空净器,可以自己在滤网中间加装足够的活性炭(不要放在所谓的无纺布滤包里,影响空气与活性炭交换),再在风道后方加一层低风阻的活性炭发尘滤网。这样可以一定程度提升甲醛吸附性能。
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但更合适、更根本的模式,是安装新风系统。
在关门关窗的情况下仍旧保持通风——而且是洁净的、经过过滤的通风,排除家具等持续散发的甲醛。用排风的方式达成一个低数值的平衡,这可比吸附的方式简单多了。
而且新风系统还有一个功能是再贵的室内空净器也无法提供的——源源不断的提供经过过滤的新鲜氧气补充,排除室内淤积的二氧化碳和其他异味。
更关键的是,不管是单体新风机,还是中央新风系统分摊到每个房间的平均费用,都比昂贵的“高档”空净器便宜得多。
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当然,对于已经装修好入住的家庭,墙上开孔装新风是大动干戈相当困难的事情(但同样有不少人这样做了)。
更合理的办法,是在家庭基础装修的时候,就把安装新风系统作为最重要的基础工程之一做好了。因为,装修好了肯定会无可避免的遇到甲醛污染问题的,无可避免。
当然,新风系统又是另外一个复杂的产品了,往深了讲就是又把已经相当庞大复杂的文章系列扩展到另一片新领域了。
感兴趣的读者,可以在“伽罗生活”公众号历史文章中,找到对新风系统入门级的讲解(全文近万字)。未来还会有更多更深入的介绍分析。
请关注jalohome。
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要顺便指出是,虽然活性炭吸附式净化甲醛的效能比通风低多了,但还是比那些光触媒、冷触媒、生物酶、负离子什么“奇奇怪怪的功能”的强多了。
篇幅所限,那些原理和效能分析这里就不展开了,给个直接结论——那些功能不能说没用,只是效能比活性炭又低了一个数量级。
净化效率为 3%(按装置进、出风口污染物浓度差别计算),最好也未达到 5%。……只能起辅助作用。
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请记住:严格控制装修污染>>开窗通风>>自然衰减>>活性炭>其它辅助去除功能>绿植。
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回避效能谈效果,那都是商家宣传。至于说什么去除甲醛效能99%?那都是有条件的忽悠。后续文章会揭露这些在当下空净器中最常见的99%宣传的。
最后,笔者要说的是,去除颗粒物,可能是空气质量环境控制中最简单的一件事情了,甲醛,TVOC,二氧化碳,温度、湿度,这其中的每一个参数和环节。都比对付PM复杂得多。
尤其是甲醛,怎样才是真正的控制装修污染?怎样才能对付即使开窗通风仍有好几百的装修后初期污染?
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这对于即将装修的人群很重要,但对大部分读者还是不需要的。未来笔者也将打算在“伽罗生活”那里开系列文章好好讲一讲,必定也会是所有科普材料加起来都不可能有的深度、广度、严谨性和科学性。这一部分朋友,请关注jalohome。
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但本组关于空气净化器的文章系列虽然已经走向尾声,但还没有完。
下一篇,就是一群发烧友已经吹捧了无数遍的新晋“神器”——FFU。

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