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幾年前，針對(duì)當(dāng)時(shí)廣泛使用的穿孔萃取法測(cè)定人造板甲醛釋放量，曾經(jīng)發(fā)表了許多研究報(bào)告，對(duì)如何正確理解和實(shí)施該測(cè)定方法標(biāo)準(zhǔn)起了很好的作用。干燥器法因設(shè)備簡(jiǎn)單，操作便捷，檢測(cè)成本低廉及對(duì)操作人員沒有毒害等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為時(shí)下人造板甲醛釋放量測(cè)定中使用最廣泛、最受歡迎的方法。該測(cè)定方法標(biāo)準(zhǔn)有多個(gè)版本，日本的JAS和JIS各有一個(gè)干燥器法標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)仔細(xì)比對(duì)，有兩處不同會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果，這兩處不同是試件數(shù)量和對(duì)試件預(yù)處理時(shí)間的規(guī)定不一致。ISO、ASTM和GB/T也各有一個(gè)干燥器法標(biāo)準(zhǔn)，其中ISO和GB/T的干燥器法與JIS基本一致，但在數(shù)據(jù)處理、試件預(yù)處理?xiàng)l件等方面也有一些細(xì)微差異。而ASTM的干燥器法與JIS有很大不同，如試件數(shù)量、試件在干燥器中放置的時(shí)間和溫度、試件預(yù)處理方法、吸收皿大小、吸收液（蒸餾水）的體積、試件封邊處理與否以及吸收液的定量分析用變色酸法等，都和JIS、ISO和GB/T的規(guī)定差別很大，檢測(cè)結(jié)果自然不能采用同一的限量值指標(biāo)。
由于國(guó)內(nèi)似乎還沒有人采用ASTM的干燥器法做甲醛釋放量測(cè)定（個(gè)別質(zhì)檢單位用變色酸法和乙酰丙酮法做過定量分析的結(jié)果比較試驗(yàn)），因此尚未出現(xiàn)涉及該方法的爭(zhēng)論意見。但JIS、ISO、JAS和GB/T的干燥器法因規(guī)定不同，甚至只是很細(xì)微的不同對(duì)檢測(cè)結(jié)果究竟有多大影響？有沒有規(guī)律可循？干燥器法的檢測(cè)結(jié)果與人造板使用時(shí)對(duì)環(huán)境的影響的對(duì)應(yīng)關(guān)系如何？目前大概只有很少數(shù)長(zhǎng)期堅(jiān)持在一線的資深質(zhì)檢人員才有所判斷，為此，相關(guān)的科研報(bào)告也不要僅僅停留在提供一些試驗(yàn)數(shù)據(jù)的羅列和簡(jiǎn)單類比上，而要通過理論分析，最終得到有充分依據(jù)的可靠的數(shù)學(xué)模型，提高廣大讀者識(shí)別虛假真?zhèn)蔚哪芰Α?/FONT>
鑒于此目的，筆者擬把前輩專家早已定論的理論知識(shí)和自己的一些思考心得提供給讀者，以期拋磚引玉。下文談兩個(gè)問題：一個(gè)是人造板甲醛釋放的若干機(jī)理問題；另一個(gè)是在干燥器封密狀態(tài)下，吸收液（蒸餾水）對(duì)人造板釋放出的甲醛的吸收規(guī)律。
人造板甲醛釋放的若干機(jī)理問題
為什么用酚醛樹脂膠制造的人造板不需要考慮甲醛釋放問題？為什么使用脲醛樹脂膠生產(chǎn)的人造板會(huì)有甲醛釋放問題？這些問題已有定論，毋須再議。這里想說的是為什么人造板的甲醛釋放是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程？在這之前首先要說的是人造板必須先有對(duì)甲醛的吸附，其后才有對(duì)甲醛的釋放問題。
1.1 甲醛吸附
為什么人造板是首先吸附甲醛的？這是因?yàn)槿魏喂腆w中的分子或原子，均由相互之間的化學(xué)鍵力或分子間引力而結(jié)合在一起，但在固體表面上的分子或原子由于其外側(cè)沒有該物質(zhì)的分子或原子存在，產(chǎn)生了剩余價(jià)鍵力或分子間引力，所以可以捕集其外側(cè)的流體中的分子，這是產(chǎn)生吸附作用的原因所在。木材及內(nèi)部空隙的表面也是如此。
有關(guān)文獻(xiàn)將吸附劑大致分成三類。一類是有強(qiáng)烈?guī)щ娢轿坏奈絼?，第二類是沒有強(qiáng)烈?guī)щ娢轿坏哂袠O性的吸附劑，第三類是非極性吸附劑。吸附的產(chǎn)生是由于普遍存在的分子間的色散力而形成。木材及內(nèi)部孔隙的表面總體上呈非極性，不屬于第一類，雖然表面的局部可能存在極性，對(duì)表面吸附性能帶來一定影響，但這些局部可能所占比例很小，因此木材或人造板吸附的產(chǎn)生主要是由于分子間的色散力，這是沒有異議的。但色散力是分子間引力中最小的，其產(chǎn)生的吸附能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于第一類和第二類吸附劑產(chǎn)生的吸附能。甲醛分子上的羰基是極化的，氧原子帶部分負(fù)電荷，碳原子帶部分正電荷。如果甲醛分子因木材及人造板局部表面帶有極性而被吸附，這較難發(fā)生脫附，而如果因色散力而產(chǎn)生的吸附，則相對(duì)較容易發(fā)生脫附。
1.2 甲醛脫附
造成甲醛脫附并釋放為什么是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，原因大致是這樣的：甲醛分子在人造板內(nèi)部空隙中的存在屬于物理吸附，靠分子間的引力（而且主要是色散力）暫時(shí)地捕集在表面上，但當(dāng)被吸附的甲醛分子獲得必要的能量時(shí)，就會(huì)從吸附劑（即空隙表面）脫離，即發(fā)生脫附，吸附和脫附是可逆的，氣體分子速度的分布由麥克斯威爾——波爾茲曼分配定律描述，與正態(tài)分布的概率密度曲線類似，以極高或極低速度運(yùn)動(dòng)的分子都是很少的，絕大多數(shù)的氣體分子處于平均速度附近（可通過氣體分子運(yùn)動(dòng)理論計(jì)算），只有那些達(dá)到一定速度（也即一定的動(dòng)能）的甲醛分子才能脫附和被釋放。為了維持系統(tǒng)的平衡，一定又會(huì)有一些甲醛分子處于速度極高的狀態(tài)，并繼續(xù)發(fā)生脫附和被釋放。另外，當(dāng)孔隙表面被一層甲醛分子占滿之后，依靠吸附劑（即甲醛分子）的殘余力場(chǎng)或占據(jù)在表面的甲醛分子所形成的新力場(chǎng)，可以繼續(xù)進(jìn)行吸附，而繼續(xù)進(jìn)行吸附的甲醛分子也更容易被脫附，這也是甲醛釋放持續(xù)時(shí)間可以十分漫長(zhǎng)的原因之一。再一個(gè)原因是被脫附的甲醛分子需要經(jīng)過不同長(zhǎng)度的路徑才能釋放到空氣中去，而且在脫附后的釋放過程中還可能產(chǎn)生新的吸附。最后一個(gè)原因是大家都知道的即脲醛樹脂人造板在使用過程中，還會(huì)產(chǎn)生新的游離甲醛分子，又會(huì)經(jīng)歷一個(gè)吸附和脫附的漫長(zhǎng)歷程。
多年前，有的企業(yè)曾試圖用對(duì)人造板表面進(jìn)行密封處理的辦法防止甲醛釋放，但這有很大的風(fēng)險(xiǎn)，一旦密封材料有所破損，由于板材內(nèi)部已經(jīng)積累了許多可以被釋放的甲醛氣體，因此，即使破損處很小，甲醛的短期釋放速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于未密封處理的同一種板材，有企業(yè)曾按資料介紹，用氨氣處理板材，消除甲醛釋放，但板材吸附的氨氣同樣會(huì)緩慢釋放，此法不可取，該現(xiàn)象可以用實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
1.3 外部環(huán)境
以上分析的是甲醛釋放的內(nèi)在原因，下面分析外部環(huán)境對(duì)人造板甲醛釋放的影響。一是外部環(huán)境空氣中的甲醛濃度的影響，濃度越大，則釋放越慢，當(dāng)濃度達(dá)到一定值時(shí)，板材可能還會(huì)吸附甲醛，當(dāng)然釋放和吸附總是同時(shí)存在的，只是平時(shí)釋放總是遠(yuǎn)大于吸附，綜合效應(yīng)是空氣中的甲醛濃度在增加，但也不能排除吸附大于釋放的情況，因此有的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)甲醛釋放測(cè)定的試件預(yù)處理時(shí)特別強(qiáng)調(diào)，不要把釋放量差別很大的試件放在同一個(gè)預(yù)處理室內(nèi)，以免發(fā)生干擾。二是環(huán)境溫度的影響，所有的測(cè)定方法標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定有溫度要求，二者呈正相關(guān)這是很容易理解的。三是環(huán)境濕度的影響，根據(jù)美國(guó)大、小氣候箱法測(cè)定甲醛釋放量時(shí)，均要求考慮環(huán)境的相對(duì)濕度（RH）的影響，當(dāng)實(shí)際的RH小于規(guī)定時(shí)，要乘以一個(gè)大于1的系數(shù)；反之，則乘以一個(gè)小于1的系數(shù)，這表示環(huán)境的RH與甲醛的釋放呈正相關(guān)。但筆者認(rèn)為，如果環(huán)境的RH造成了試件含水率的增加，則肯定會(huì)降低甲醛釋放量。美國(guó)的干燥器法中不考慮RH的影響是正確的，下面將談及。四是環(huán)境氣流速度的影響，當(dāng)環(huán)境的氣流速度與板面平行時(shí)，速度越大則釋放量也將增加，這是毋庸質(zhì)疑的，所以氣候箱法測(cè)定甲醛釋放量時(shí)，會(huì)規(guī)定一個(gè)氣流速度的范圍，而在干燥器法中則無需考慮。
干燥器法中吸收液（蒸餾水）對(duì)甲醛吸收的一般規(guī)律
氣體被水吸收或自水中逸出，是下列三者的函數(shù)：即氣體的溶解度、氣體的溶解和逸散的速度以及氣體在水中的分散速度，有關(guān)理論分析可以參閱相關(guān)文獻(xiàn)資料。在干燥器法測(cè)定甲醛釋放量時(shí)，由于干燥器容積較小且容器被密封，故蒸餾水吸收甲醛的過程除了遵守一般規(guī)律之外，還存在一些特殊因素需要仔細(xì)研究。
可以假定與水相接觸的空氣很快就被水蒸氣所飽和，這與氣候箱法是不同的，這也是美國(guó)的干燥器法中沒有規(guī)定相對(duì)濕度修正系數(shù)的原因；其次是帶有極性的甲醛分子極易被水所吸收，且測(cè)定終了時(shí)，水中的甲醛濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到飽和濃度，因此吸收液中甲醛的逸散是可以不予考慮的。據(jù)此可以描述出干燥器中甲醛遷移的大致過程。在密閉的干燥器中，溫度、相對(duì)濕度和空氣中的流動(dòng)對(duì)試件釋放甲醛的影響可以不予考慮，唯一能影響甲醛釋放速度的就是干燥器內(nèi)空氣中甲醛的濃度。隨著時(shí)間的增加，干燥器內(nèi)空氣中的甲醛濃度也將隨之增加，但由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，干燥器內(nèi)空氣中的甲醛濃度可以視為是均勻的；置于干燥器內(nèi)底部的吸收皿中的水也隨即不斷吸收甲醛。由于吸收面積的限定，最初被水吸收的甲醛數(shù)量必然小于試件釋放甲醛的數(shù)量。在這段時(shí)間內(nèi)，器內(nèi)空氣中的甲醛濃度將逐步增加，隨之產(chǎn)生的是吸收液對(duì)甲醛吸收的增加（享利定律）。
問題在于能不能實(shí)現(xiàn)釋放與吸收的平衡？即試件釋放的甲醛數(shù)量正好等于被吸收皿中的水所吸收的數(shù)量，保證干燥器內(nèi)的空氣中的甲醛濃度保持不變。另一個(gè)問題是，經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)釋放與吸收的平衡？在規(guī)定的24 h內(nèi)能不能實(shí)現(xiàn)平衡？這些問題的解答，對(duì)甲醛釋放量相差較大的試件可能是不一樣的。一些善于思考的檢測(cè)人員已經(jīng)做了不少有益的工作，且得到了可靠和可信的結(jié)論。如有的研究報(bào)告證實(shí)吸收皿的面積與吸收液的甲醛濃度成正比（吸收液體積不變），吸收液的體積與甲醛濃度成反比（吸收皿面積不變）。這一結(jié)論對(duì)于甲醛濃度極低的吸收液無疑是正確的，似乎也說明了釋放和吸收平衡的建立并不需要太長(zhǎng)時(shí)間。
一些專職檢測(cè)人員告訴筆者，用干燥器法檢測(cè)時(shí)，第一個(gè)24 h的結(jié)果與再次進(jìn)行24 h檢測(cè)時(shí)結(jié)果相同，如果這一結(jié)論被證實(shí)正確，則可以斷定干燥器內(nèi)釋放與吸收的平衡的建立是比較快的。有的研究報(bào)告證實(shí)干燥器的容積變化1~2 L時(shí)，不影響檢測(cè)結(jié)果（標(biāo)準(zhǔn)也是這么規(guī)定的），這似乎也說明，釋放和吸收平衡態(tài)的建立是比較快的。對(duì)不同釋放量的試件，如果平衡建立的時(shí)間相差太大時(shí)，檢測(cè)結(jié)果的可比性將下降。但對(duì)于現(xiàn)在人造板的甲醛釋放量越來越低的情況下，干燥器法還會(huì)產(chǎn)生什么不確定因素？尚難于定論。
3 結(jié)語
總之，干燥器法與1 m3氣候箱不同，與穿孔萃取法更是不同，它的物理過程和如何與對(duì)環(huán)境的影響確切聯(lián)系起來，還有一些問題有待澄清。衷心希望廣大檢測(cè)人員努力去解開這些疑團(tuán)。
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