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湿建筑材料中VOC释放规律

来源: 分类:河南聚安环境科技有限公司 查看:1次 时间:2021年08月12日

湿建筑材料中VOC释放规律

摘要:湿建筑材料中挥发性有机物(volatile organic compound,VOC)释放过程是一个非常复杂的物理过程,其中包括材料本身的干燥过程以及质量传递过程。为探讨湿建筑材料中VOC的释放机理,本文建立了描述湿建筑材料中VOC释放过程的物理模型,模型考虑了湿建筑材料中VOC释放过程中的干燥过程,并用该模型分析了VOC的饱和蒸气压在整个VOC释放过程中的作用机理。把该模型的计算结果与VB模型求解结果、Yang等建立的模型求解结果以及实验结果进行了对比,得出干燥模型计算结果与Yang等建立的模型计算结果以及实验数据吻合较好,较VB模型能更准确地描述VOC的扩散过程。通过不同工况下环境小室的实验数据,对温度与相对湿度对湿建筑材料中VOC释放过程的影响规律进行了分析。

关键词:干燥过程,VOC释放,温湿度,湿建筑材料

引  言

近年来室内空气污染问题引起了国内外学者的广泛关注。其环境风险主要体现在暴露在室内空气中的人数多、时间长[ 1 ]。室内空气污染也直接导致了许多与之相关的问题,最主要的是健康问题[ 225 ],它可以引发头晕、恶心、眼花、困倦、注意力不集

建筑材料中VOC释放规律的研究方法目前主要采用的是实验研究[ 11213 ]及理论研究[ 14215 ]。

实验研究虽然可以直接获得材料中VOC的释放规律,但代价较高,且需要控制一定的实验条件,并且其结果难以应用到其他条件下。为便于研究分析,许多学者用数学模型来预测VOC的释放规律,目前采用的数学模型主要有两类:经验模型与物理模型。经验模型是将一定条件下的实验数据拟合得到经验公式,如一阶模型[ 16 ]等,虽然经验模型简单易用,但其基于一定条件下的实验数据建立,很难得到广泛应用。

物理模型是基于基本的传质理论 (扩散传质,对流传质,蒸发过程) 所建立的,其中每个参数都有其固定的物理意义,对于研究建材中VOC的释放机理具有重要的意义。Guo等[ 17218 ]建立的VB模型以及VB X模型是一个描述VOC扩散过程经典的物理模型,但由于其没有考虑VOC在材料内部的扩散阻力,因而在应用上有局限性。Yang等[ 19 ]建立的VOC在湿材料中以及空气中扩散的模型,考虑了VOC在材料内部的扩散,以及VOC向承载底层的扩散,计算结果与实验结果吻合较好。温度、湿度是影响材料中VOC释放速率的重要环境参数[ 20 ], Yang[ 21 ]指出材料中VOC的释放规律会随着温度的变化而发生变化,且对不同的VOC有不同影响规律。Sollinger等[ 22 ]指出温度的变化对低沸点的VOC释放没有明显的影响,而对高沸点的VOC释放则有显著的影响。Haghighat等[ 12 ]研究了湿材料中VOC的释放受温度和湿度的影响规律,认为温 度和湿度的变化 对TVOC( total volatile o rganic co mpo unds)和单种VOC有不同的影响规律,研究结果认为湿度和温度对VOC的影响没有一个普遍的规律。Zhang等[ 23 ]研究了板材中甲醛释放受温度的影响规律,给出了温度对甲醛在板材中的扩散系数D以及分离系数K的影响规律。然而,多孔材料中VOC的释放受温度和湿度的影响规律仍然不十分清晰,主要是因为目前对VOC的释放机理尚不明确。作者基于干燥过程建立了预测VOC释放过程的物理模型[ 24 ],形式简单,且根据实验验证及与Yang等建立的模型的比较,比VB模型更能准确预测VOC的释放过程。本文选用一种涂料为研究对象,通过改变实验条件中的温度和湿度,获得了各种工况下的小室内VOC浓度曲线,得出温度与相对湿度对涂料中VOC释放的影响规律。

1 模型的建立

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