杉木和尾叶桉干燥中有机挥发物及人造板甲醛释放的研究

【摘要】：木质材料在加工利用过程中释放甲醛等各种醛类，萜烯类，有机酸、醇类等挥发物，对环境和人体造成一定的危害。本论文以杉木、尾叶桉为研究对象，对木材精油和木材生材在常温状态下释放的有机挥发物(VOC)成分进行了分析研究，重点研究了木材在高温和常规干燥条件下VOC释放成分，释放规律及影响因素，评价了木材干燥过程中VOC释放对环境的影响，为有效合理控制VOC排放和制定其排放标准提供了基础数据。同时对影响人造板甲醛释放的因素进行了深入的研究，为我国甲醛检测相关标准的修订提供了部分理论依据。研究结论如下： 1．采用水蒸汽蒸馏法，获得杉木生材精油的得油率为1.57％，尾叶桉生材精油的得油率为0.02％。利用气相色谱仪(GC-FID)、气-质联用仪(GC-MS)分析检出杉木精油中23种化学物质，其中α-蒎烯含量最多，其次是柏木脑，并在杉木精油中发现以前未检出的大香根叶烯(germacrene D)和库贝醇(cubenol)。尾叶桉精油中分析检出21种化学物质，其中主要成分为柏木脑，其次是α-柏木烯。 2．在常温下利用高纯氦气快速带出木材中VOC，用2，4-二硝基苯阱(DNPH)采集管和活性碳管分别对醛类和萜烯类VOC采样，利用高效液相色谱仪和气相色谱仪分析其成分及含量。结果表明：杉木、杨木、马尾松和尾叶桉生材常温下可释放甲醛、乙醛、己醛等多种醛类物质以及仅α-蒎烯、β-蒎烯、D-柠檬烯等萜烯类物质，其中乙醛释放量最高。杉木和杨木释放的醛类明显高于马尾松和尾叶桉；杉木释放的萜烯类VOC明显高于其它3种木材。温度由20℃上升到40℃，杉木醛类和萜烯类释放量显著增加。 3．采用小型干燥机干燥木材，在冰浴中用酸化的DNPH溶液和去离子水分别对尾气中醛类和有机酸醇类采样，用活性碳管对萜烯类采样，采用HPLC和GC-FID对VOC进行分析。结果表明，杉木干燥释放的醛类物质主要有甲醛、乙醛、丙烯醛／丙酮；极性挥发物主要有甲醇、乙酸、甲酸；萜烯类挥发物主要有α-蒎烯、莰烯、D-柠檬烯、β-蒎烯、β-水芹烯。杉木高温干燥释放的醛类和酸、醇类挥发物远高于常规干燥，但萜烯类挥发物总量差异很小。 杉木高温干燥中，挥发物总量为262.0mg／kg，其中甲醛15.7mg／kg，乙醛18.5mg／kg，甲醇110.1mg／kg，乙酸61.3mg／kg，甲酸35.0mg／kg，萜烯类9.2mg／kg。在常规干燥过程中，挥发物总量为89.8mg／kg，其中甲醛3.5mg／kg，乙醛6.9mg／kg，甲醇17.6mg／kg，乙酸29.8mg／kg，甲酸16.6mg／kg，萜烯类8.9mg／kg。 杉木干燥时终含水率对醛类和极性挥发物释放量影响较大。终含水率从10％下降到4％左右，高温干燥的总挥发物将增加16.2％，其中甲醛释放量增加27％，甲