化工论文范本.

云南广播电视大学

云南国防工业职业技术学院毕业论文（设计）题目纤维板中甲醛含量的检测

学院: 化学工程学院

专业: 工业分析与检验

班级: 09工业分析与检验

学生姓名: 宋霞学号: 20091116158 指导老师: 付飞娥职称: 助教

201 1 年11 月

摘要

甲醛是一种无色，具有刺激性且易溶于水的气体。在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位。甲醛具有较强的粘合性，同时可加强板材的硬度和防虫，防腐能力，因此目前市场上的各种刨花板，中密度纤维板，胶合板中均使用以甲醛为主要成分的脲醛树脂作为粘合剂，因而不可避免的会含有甲醛。因此凡是有粘合剂的地方总会有甲醛气体的释放。人造板中纤维板作为装饰装修材料的一种，对室内环境造成严重危害。

为此，对纤维板中甲醛的研究，采用了穿孔萃取法检测甲醛的释放量。穿孔萃取法的基本出发点是通过锯切成小块状的试件与甲苯在烧瓶中共同加热至沸腾，甲醛和甲苯都是极性分子。甲醛被甲苯萃取后随着甲苯蒸汽上升至烧瓶上部的穿孔器内，穿孔器内装有蒸馏水，甲苯被冷却成液体后通过穿孔板成细小液滴状与蒸馏水充分混匀。由于水分子的极性比甲苯分子的大，因此甲醛被转移到蒸馏水中，甲苯则重新回到下方的烧瓶内。连续萃取2h后,测定蒸馏水中甲醛总量。最后计算出每100g纤维板试件中萃取出的甲醛毫克数。当测定值大于或等于5mg/100mg时，通常允许用碘量法；当测定值小于5mg/100mg时，通常使用光度法，以保证测定结果的精度。

关键词：甲醛穿孔萃取法碘量法光度法

目录

摘要..................................................................................................... I 目录. (i)

第1章序言 ....................................................................................... - 1 -1.1甲醛................................................................................................................. - 2 -

1.1.1 甲醛的特性........................................................................................... - 2 -

1.1.2甲醛的应用.............................................................................................. - 3 -

1.1.3甲醛对人体的健康危害.......................................................................... - 4 - 1.2纤维板............................................................................................................. - 4 -

1.2.1纤维板的定义.......................................................................................... - 4 -

1.2.2纤维板甲醛的释放.................................................................................. - 4 -第2章纤维板甲醛释放的检测 ....................................................... - 6 -2.1纤维板甲醛释放的检测方法......................................................................... - 6 -

2.1.1穿孔萃取法测量甲醛释放量.................................................................. - 7 -

2.1.2干燥器法测量甲醛释放量...................................................................... - 7 -

2.1.3气候箱法测量甲醛释放量...................................................................... - 8 -

2.1.4检测方法的比较...................................................................................... - 8 - 2.2穿孔萃取法测定纤维板甲醛释放量............................................................. - 9 -

2.2.1穿孔萃取法测定原理.............................................................................. - 9 -

2.2.2仪器与设备.............................................................................................. - 9 -

2.2.3试剂........................................................................................................ - 10 - 2.2.4试件尺寸................................................................................................ - 10 - 2.2.5溶液配制................................................................................................ - 10 - 2.2.6分析步骤................................................................................................ - 11 - 2.2.7计算........................................................................................................ - 14 -

第3章结论 ........................................................................... - 16 - 参考文献 ..................................................................................... - 17 - 致谢.......................................................................................... - 18 -

第1章序言

改革开放以来，我国室内板材工业有了飞速的发展，小中型企业逐渐建立起来，全国已经出现了很多的集中生产基地，为广大的人民群众开辟了又一条新的致富道路。人造板已经进入了千家万户，成为了家庭装饰装修和家具制造的重要材料之一。但随之而来的是因人造板的甲醛的释放而污染室内空气的情况越来越严重，遭到更多的强烈批评。

20世纪70年代，大中城市兴起了室内装饰装修热潮。一个才几平米的房间要使用数十平米的人造板，必然会引发污染空气的严重问题。2000年“3.15”活动时，国家人造板质检中心虽然不具备接受投诉的职责，但投诉电话和人员来访仍然应接不暇。因素脲醛树脂以其价格低廉，使用方便和胶合性能优良而成为人造板材生产上最为常用的胶黏剂，人造板都使用脲醛树脂，而脲醛树脂做胶黏剂的人造板的最大不足之处是能够长期、长时间释放甲醛气体。为此，在国家质量监督检验检疫总局的主持下，GB18580-2001《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》强制性国家标准已于2002年1月2日开始实施。

1.1甲醛

1.1.1 甲醛的特性

甲醛的物理特性：甲醛HCHO,无色气体，有特殊的刺激性气味。气体相对密度1.607 ，液体相对密度0.815(-20℃)、熔点-92℃、沸点-19.5℃，易溶于水和乙醇。甲醛是一种挥发性有机化合物，是室内环境的主要污染物之一，污染源多，污染浓度也较高。甲醛是一种原浆毒物，能与蛋白质结合。人吸入高浓度甲醛后，会出现呼吸道严重刺激、水肿、眼睛痛、头痛，也可发生支气管哮喘。皮肤直接接触甲醛，可引起皮炎、色斑、坏死。经常吸入少量的甲醛，能引起慢性中毒、出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎，指甲角化和脆弱等。全身症状有头痛、乏力、胃纳差、心悸、失眠，体重减轻以及植物神经紊乱等。

甲醛的化学特性:化学分子式HCHO,分子量：30.03，是一种无色有刺激性气味的气体。在常温下式气态，通常以水溶液形式出现。其40%的水溶液称为福尔马林，此溶液沸点为19℃，故在室温时极易挥发，随温度的上升挥发速度加快。甲醛为较高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控制名单上高居第二位。甲醛已被世界卫生组织确定为致癌和致畸型物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强制突变物之一。

研究表明，甲醛具有强烈的致癌和促癌作用。大量文献记载，甲醛对人体健康有严重危害。而对人们产生危害的甲醛主要源自家庭室内装修。室内装修用的胶合板等人造板使用的胶黏剂以甲醛为主要成分，板材中残留的甲醛是室

内污染的元凶。另外，含有甲醛成分并有可能向外界散发的还有其它各类装饰材料，如化纤地毯，泡沫塑料，油漆和涂料等。

1.1.2甲醛的应用

木材工业：用于生产脲醛树脂及酚醛树脂，由甲醛与尿素按一定摩尔比混合进行反应生成。使用酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂作胶黏剂的人造板，因该两种树脂游离的甲醛的含量低，胶合而成的人造板的微量甲醛释放通常不会造成环境污染。而使用脲醛树脂作胶黏剂的人造板会长期释放甲醛气体。这是因为尿素和甲醛之间的反应十分复杂，反应的进程受一系列因素的影响。重要的影响因素有：不同缩合阶段的PH值、尿素和甲醛的摩尔比，反应温度和时间等。这些因素直接影响到反应物的性质，最终又影响到人造板的制造工艺和内在质量。甲醛和尿素的摩尔比直接影响到脲醛树脂的游离甲醛含量和人造板的甲醛释放量；摩尔比大约在1—1.8之间，摩尔比越大，则人造板的主要两项内在质量指标胶合强度和抵抗水侵袭能力就越好。但游离的甲醛含量也越大。然而脲醛树脂因其价格低廉，使用方便和胶合性能良好，被大量用作室内人造板的胶黏剂，而且相当时期内，这一局面不会改变。

纺织业：服装在树脂整理的过程中都要涉及甲醛的使用，服装在面料生产，为了达到防皱，防缩，助燃等作用，或为了保持印花，染色的耐久性，或为了改善手感，就需在助剂中添加甲醛。

防腐溶液：35%-40%的甲醛水溶液俗称福尔马林，具有防腐杀菌性能，可用来浸制生物标本，给种子消毒等。

食品行业：利用甲醛的防腐性能，加入水产品等不易储存的食品中。

1.1.3甲醛对人体的健康危害

甲醛是一种原浆毒物，能与蛋白质结合。人吸入高浓度甲醛后，会出现呼吸道严重刺激、水肿、眼睛痛、头痛，也可发生支气管哮喘。皮肤直接接触甲醛，可引起皮炎、色斑、坏死。经常吸入少量的甲醛，能引起慢性中毒、出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎，指甲角化和脆弱等。全身症状有头痛、乏力、胃纳差、心悸、失眠，体重减轻以及植物神经紊乱等。

1.2纤维板

1.2.1纤维板的定义

人造板：以木材或其他非木材植物为原料，经一定机械加工分离成各种单元材料后，施加或不施加胶黏剂和其他添加剂胶合而成的板材或模压制品。主要包括胶合板，刨花板和纤维板三大类型。

纤维板：以木材或其它植物纤维为原料，经分离成纤维，施加或不施加各类添加剂成型热压而制成的板材。

1.2.2纤维板甲醛的释放

室内装饰装修和家具的主要材料之一是纤维板，脲醛树脂因其价格低廉，使用方便和胶合性良好，被大量用作室内。而且相当时期内脲醛树脂作为纤维板的胶黏剂，这一局面不会改变。

使用酚醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂作胶黏剂的纤维板，因该两种树脂游离的甲醛的含量低，胶合而成的纤维板的微量甲醛释放通常不会造成环境污染。而使用脲醛树脂作胶合剂的纤维板会长期释放甲醛气体。这是因为尿素和甲醛之间的化学反应十分复杂，反应的进程受一系列因素的影响。

脲醛树脂中游离甲醛来源有四个方面：一是未参加反应的甲醛；二是在脲醛树脂合成过程中产生；三是脲醛树脂固化过程中会增加甲醛的析出量；四是人造板中已固化脲醛树脂能长时间缓慢降解而释放甲醛。这也是为什么人造板会长期释放甲醛的原因之一。

第2章纤维板甲醛释放的检测

纤维板的甲醛的释放而污染室内空气的情况越来越严重，遭到更多的消费者的强烈争议。因此社会各界对纤维板甲醛释放的检测越来越重视，为此，用更准确的方法检测出纤维板甲醛释放的数值，这将对降低纤维板甲醛释放起着积极的作用。

2.1纤维板甲醛释放的检测方法

人造板甲醛释放的检测方法目前有三种：a穿孔萃取法；b干燥器法；c 气候箱法

表2-1 人造板及其制品中甲醛释放量试验方法及限量值

由于人造板甲醛释放的原因和释放的方式相当复杂，人们对如何检测人造板甲醛释放量产生不同的看法，导致了不同地区和国家测定人造板甲醛释放量的方法不一致，当然还存在其他的原因。而我所在的实习单位云南省产品质量监督检验研究院是经省政府批准成立并经国家质检总局授权的省级综合性产品质量监督检验机构。执行各级政府对产品质量的监督抽查检验任务，受理社会各界对产品质量的委托检验和验货检验任务。保证产品质量检验的科学性、公正性和准确性，对检测数据负责，并对委托方提供的样品和技术资料保密。我们所采用的方法主要是穿孔萃取法和干燥法，还有气候箱法，根据检验的产品性质来决定检验的方法。

2.1.1穿孔萃取法测量甲醛释放量

穿孔萃取法的原理是将溶剂甲苯与试件共热，通过液-固萃取使甲醛从板材中溶解出来，然后将溶有甲醛的甲苯通过穿孔器与水进行液-液萃取，把甲醛转溶于水，再测定甲醛水溶液的浓度。

穿孔萃取法测定中密度纤维板、高密度纤维板、刨花板，定向刨花板等甲醛释放量。

2.1.2干燥器法测量甲醛释放量

干燥器法：试样四边用不含甲醛的铝胶带密封，被测表面积为450cm2。密封与乙烯树脂袋中，放置在温度为（20±1）℃的恒温箱中至少一天。吸收容器

装入20ml蒸馏水，放在检测容器底部，试样置于吸收容器上面，测定装置在（20±1）℃下放置24h，蒸馏水吸收从试件释放出的甲醛，此溶液为待测液。然后用分光光度计测定试样溶液的吸光度，由预先绘制的标准曲线求得甲醛的浓度。干燥器法测定胶合板、装饰单板贴面胶合板，细木工板等甲醛释放量。

2.1.3气候箱法测量甲醛释放量

气候箱法是三种检测方法中最通用的一种方法，主要针对饰面人造板材，也是唯一一种被采用为仲裁的方法。气候箱法是将1㎡表面积的样品放入温度，相对湿度，空气流速和空气置换率控制在一定值的气候箱内。甲醛从样品中释放出来，与箱内空气混合，定期抽取箱内空气，将抽出的空气通过盛有蒸馏水的吸收瓶，空气中的甲醛全部溶于水。测定吸收液中的甲醛量及抽取的空气体积，计算出每立方米空气中的甲醛量。以毫克每立方米表示，抽气是周期性的，直到气候箱内的空气中甲醛浓度达到稳定状态为止。

2.1.4检测方法的比较

人造板甲醛释放量的检测常用穿孔萃取法、干燥器气法、气候箱法三种。穿孔萃取法检验结果仅表示被检测样品中含游离甲醛量的实际多少，不能直接反映对环境污染的真实情况。而气候箱法虽然比较接近于实际的空气中的甲醛浓度，但其不足之处在于测试周期较长，不能适应快节奏的市场变化和进出口货物的通关要求，而且检验成本高、操作复杂。干燥器法在一定程度上反映了被测样品向周围环境释放甲醛的可能性，适合甲醛释放量比较少的产品检测。其优点在于设备简单、操作方便、检测周期不长、成本低等。干燥器法分40L

干燥器法与9—11L干燥器法，前者以被检测低释放甲醛量的木地板使用，后者常检测胶合板等高释放甲醛量的产品。

2.2穿孔萃取法测定纤维板甲醛释放量

2.2.1穿孔萃取法测定原理

利用穿孔萃取法测定甲醛释放量基于下面两个步骤：

第一步：穿孔萃取——把游离甲醛从板材中全部分离出来，它分为两个过程。首先将溶剂甲苯与试件共热，通过液—固萃取使甲醛从板材中溶解出来，然后将溶有甲醛的甲苯通过穿孔器与水进行液—液萃取，把甲醛转溶于水中。

第二步：测定甲醛水溶液的浓度。

——用碘量法测定

在氢氧化钠溶液中，游离甲醛被氧化成甲酸，进一步再生成甲酸钠，过量的碘生成次碘酸钠和碘化钠，在酸性溶液中又还原成碘，用硫代硫酸钠滴定剩余的碘，测得游离甲醛含量；

——用光度法测定

在乙酰丙酮和乙酸铵混合溶液中，甲醛与乙酰丙酮反应生成二乙酰基二氢卢剔啶，在波长为412nm时，它的吸光度最大。

2.2.2仪器与设备

穿孔萃取仪、套式恒温器、722N分光光度计、分析天平、水银温度计、空气对流干燥箱、水槽、玻璃器皿：碘价瓶（500ml）、单标线移液管（0.1，

2.0,25,50,100ml）、棕色酸式滴定管(50ml)、棕色碱式滴定管(50ml)、量筒(10,50,100,250,500ml)、干燥器、表面皿、白色容量瓶（100,1000,2000ml）、棕色容量瓶（1000ml）、带塞三角烧瓶（50,100ml）、烧杯（100,250,500,1000ml）、棕色细口瓶（1000ml）、滴瓶（60ml）、玻璃研钵、小口塑料瓶（500,1000ml）。

2.2.3试剂

甲苯（C7H8），分析纯；碘化钾(KI)，分析纯；重铬酸钾(K2Cr2O7),优级纯；硫代硫酸钠(Na2S2O3)，分析纯；碘化汞(HgI2)，分析纯；无水碳酸钠(Na2CO3)，分析纯；硫酸(H2SO4)，分析纯；盐酸(HCl)，分析纯；氢氧化钠(NaOH)，分析纯；碘(I2)，分析纯；可溶性淀粉，分析纯；乙酰丙酮(CH3COCH2COCH3),优级纯；乙酸铵（CH3COONH4），优级纯；甲醛溶液(CH2O)，浓度35%-40%。

2.2.4试件尺寸

长l=20+0mm; 宽b=20+0mm。

2.2.5溶液配制

⑴硫酸溶液(1mol/L)：量取约54ml硫酸在搅拌下缓缓倒入适量蒸馏水中，搅匀，冷却后放置在1L容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

⑵氢氧化钠溶液(0.1mol/L)：称取40g氢氧化钠溶于600ml新煮沸而后冷却的蒸馏水中，待全部溶解后加蒸馏水至1000ml,储于小口塑料瓶中。

⑶淀粉溶液(1%):称取1g可溶性淀粉，加入10ml蒸馏水中，搅拌下注入100ml沸水中，再微沸两分钟，放置待用（此试剂使用前配制）。

⑷硫代硫酸钠标准溶液（0.1mol/L）：用天平称取26g硫代硫酸钠于500ml 烧杯中，加入新煮沸并已冷却的蒸馏水至完全溶解后，加入0.05g碳酸钠（防止分解）及0,01g碘化汞（防止发霉），然后再用新煮沸并已冷却的蒸馏水稀释成1L,盛于棕色细口瓶中，摇匀，静置8-10d再进行标定。

⑸碘标准溶液(0.1mol/L):在分析天平上称取碘13g及碘化钾30g，同置于洗净的玻璃研钵内，加少量蒸馏水磨至碘完全溶解。也可以将碘化钾溶于少量蒸馏水中，然后在不断搅拌下加入碘，使其完全溶解后转至1L的棕色容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，储存于暗处。

⑹乙酰丙酮溶液（体积百分浓度0.4%）：用移液管吸取4ml乙酰丙酮于1L 棕色容量瓶中，并加蒸馏水稀释至刻度，摇匀，储存于暗处。

⑺乙酸铵溶液（质量百分浓度20%）：在分析天平上称取200g乙酸铵于500ml烧杯中，加蒸馏水完全溶解后转至1L棕色容量瓶中，稀释至刻度，摇匀，储存于暗处。

2.2.6分析步骤

①样品溶液的制备：关上萃取管底部的活塞，加入1L蒸馏水，同时加入100ml蒸馏水于有液封装置的三角烧瓶中，倒600ml甲苯与圆底烧瓶中，并加入105—110g的试件。安置妥当，保证每个接口紧密不漏气。打开冷却水，然后进行加热，使甲苯沸腾开始回流，记下第一滴甲苯冷却下来的时间，继续回流2h。在此期间保持每分钟30ml恒定回流速度

在萃取结束时，移开加热器，让仪器迅速冷却，此时三角瓶中的液封水会通过冷凝管回到萃取管中。

开启萃取管底部的活塞，将甲醛吸收液全部转至2000ml容量瓶中，在加入两份200ml蒸馏水到三角烧瓶中，并让它虹吸回流到萃取管中。合并转移到2000ml容量瓶中，将容量瓶用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，待定量。

②碘量法：

从2000ml容量瓶中，准确吸取100ml萃取液V2于500ml碘价瓶中，从滴定管中精确加入0.01mol/L碘标准溶液50ml,立即倒入1mol/L氢氧化钠溶液20ml,加塞摇匀，静置暗处15min，然后加硫酸10ml，即以0,01mol/L硫代硫酸钠滴定到棕色褪尽至淡黄色，加0.5%淀粉指示剂1ml，继续滴定到溶液变成无色为止，记录消耗的硫代硫酸钠的用量V1。用100ml蒸馏水进行空白试验，并记录消耗硫代硫酸钠的体积V0，测定两次。

③光度法：

准确量取10ml乙酰丙酮溶液（体积百分浓度0.4%）和10ml乙酸铵溶液（质量百分浓度20%）于100ml带塞三角烧瓶中，再从结晶皿中移取50ml待测液到该烧瓶中。塞上瓶塞，摇匀，再放到（40±2）℃的水槽中加热15min,然后把溶液静置暗处，室温冷却1h。在分光光度计上412nm处，以蒸馏水作为对比溶液，调零。用厚度为0.5cm的比色皿测定溶液的吸光度A S. 同时用蒸馏水做空白实验，确定空白值A b。

④甲醛溶液标定：把大约2.5克甲醛溶液（浓度35%-40%）移至1000ml 容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度。量取20ml甲醛溶液与25ml碘标准溶液(0.1mol/L)、10ml氢氧化钠溶液(0.1mol/L)于250ml带塞三角烧瓶中混合。静置暗处15min后，把1mol/L硫酸溶液15ml加入到混合液中。多余的碘用0.1mol/L 硫代硫酸钠标准溶液滴定，滴定接近终点时，加入几滴1 %淀粉溶液，继续滴定到溶液变为无色为止。同时用20ml蒸馏水做平行试验。甲醛浓度按下式计算：c1（HCHO）= （V0—V）×15×c2×1000/20

式中：c1——甲醛浓度，mg/L；

V0——滴定空白溶液所用的硫代硫酸钠标准溶液的体积，ml；

V——滴定甲醛溶液所用的硫代硫酸钠标准溶液的体积，ml；

c2——硫代硫酸钠溶液的浓度，mol/L；

15——甲醛（1/2CH2O）摩尔质量，mol/L。

⑤甲醛溶液的校定：按③中确定的甲醛溶液浓度，计算含有甲醛15ml的甲醛溶液体积。用移液管移取该体积数到1000ml烧瓶中，并加蒸馏水稀释至刻度，则1ml校定溶液中含有15ug甲醛。

⑥标准曲线：

把0,5,10,20,50,100ml的甲醛校定溶液分别移取到100ml容量瓶中，并加蒸馏水稀释至刻度。然后分别取出10ml溶液进行光度测定分析。根据甲醛浓度吸光情况绘制标准曲线。斜率由标准曲线确定，保留四位有效数字。

表2-2 标准曲线

2.2.7计算

称取109.58g试件进行萃取，硫代硫酸钠标液的浓度为0.01047mol/L,萃取液稀释至2000ml后，用移液管取两份100ml的萃取液按标准规定的程序用碘量法标定，两份萃取液所消耗硫代硫酸钠的体积为42.15ml和42.20ml，空白消耗47.35ml，按下式计算每100g试件萃取的甲醛毫克数。

试样甲醛浓度的计算式：E=（V0-V1）×c×(100＋H)×3×10000÷M0÷V 式中：E——每100 g试件释放甲醛毫克数，mg/100 g，精确至0.1 mg/100 g；

V0——空白消耗硫代硫酸钠的体积，ml；

V1——萃取液消耗硫代硫酸钠的体积，ml；

c——硫代硫酸钠标液的浓度，mol / L；

H——试件含水率，%；

M0——用于萃取试验的试件质量，g；

V ——萃取液的体积，100mL。

数字式木材测湿仪测得试件含水率H=6.6%；

E1=（47.35-42.15）×0.01047×(100＋6.6)×3×10000÷109.58÷100=15.9 E2= (47.35-42.20）×0.01047×(100＋6.6)×3×10000÷109.58÷100=15.7

两者的平均值为15.8mg/100g即为测定结果。

第3章结论

本论文通过以穿孔萃取法测定人造板中甲醛含量的释放，首先将甲苯与板材共热，，通过液—固萃取使甲醛从板材中溶解出来，然后将溶有甲醛的甲苯通过穿孔器与水进行液—液萃取，把甲醛转溶于水中。采用穿孔萃取法准确的检出纤维板中甲醛的含量。因此，通过本文的探讨，使广大的消费者清楚的认识到甲醛的危害并进一步感触甲醛对人们身体的健康危害，同时有效并用科学的方法测定甲醛在装饰装修材料---纤维板的含量。

本文通过穿孔萃取法测定人造板中甲醛含量。尚属于应用比较广泛的一种方法。此外，随着社会的快速发展，干燥器法和气候箱法测空气中甲醛浓度及木制品甲醛的释放，都各自表现了其特点。并得到广大研究人员以及质检机关、市场执法人员、宣传媒体的共同支持，并逐渐走向成熟。在未来的几十年里，干燥器法和气候箱法将成为一种新趋势，成为新的研究方向。同时，消费者有效减少室内空气中甲醛的含量得到了充分的认识与理解，为自己的家人及亲戚朋友建立起21世纪的防护栏。