Environmentální hodnocení sorpce formaldehydu technikou dynamické sorpce par

05.03.2018

Většina z nás tráví až 85% času v interiéru, ať už je to práce, škola, domov nebo nákupní centra. V důsledku zvyšování množství používaných chemických látek a syntetických materiálů narůstá emise uvolňovaných těkavých látek z produktů, čímž se zhoršuje kvalita vzduchu ve vnitřním prostředí. Během tohoto času stráveného v interiérech vdechujeme velké množství škodlivých těkavých látek. V oblasti kvality životního prostředí se nejvíce pozornosti stále věnuje obsahu a emisi těkavých organických látek včetně formaldehydu. Vysoký obsah formaldehydu je nejčastěji v nábytku, podlahových krytinách, lepidlech a lacích, v kosmetických prostředcích, textiliích, cigaretovém kouři a pod. Z tohoto důvodu byla studie zaměřena hlavně na měření emisí ze zmíněných materiálů.

V současné době se soustředí pozornost na snížení koncentrace formaldehydu v ovzduší. Jedním ze způsobů redukce množství formaldehydu je použití adsorbentů, při které se formaldehyd odstraní buď fyzisorpcí přes póry nebo chemisorpcí vytvořením stabilní vazby na adsorbent a formaldehyd se pak zpětně nevylučuje do ovzduší. Tato studie využívá metodu dynamické sorpce par (DVS) formaldehydu stavebními materiály, a to konkrétně betonem.

Obr. 1:  DVS Advantage je kompaktní a uživatelsky komfortní systém určený pro studium sorpce vodních par na pevných látkách.

Obr. 1 – DVS Advantage je kompaktní a uživatelsky komfortní systém určený pro studium sorpce vodních par na pevných látkách.

Metoda:

Sorpční experimenty byly provedeny na malém vzorku betonu na přístroji DVS Advantage (obr.1). Zařízení pro dynamickou sorpci par DVS měří změny hmotnosti, které souvisejí se zachycováním nebo uvolňováním páry vzorkem při různých koncentracích a teplotách. Hmotnost vzorku se sleduje pomocí vah umístěných termostatické komoře s řízenou teplotou s přesností ± 0,1 ° C. 

Sorpční izotermy vzorku betonu byly nejdříve měřeny v prostředí vodní páry a potom stejný vzorek v prostředí s 9,25% formaldehydovým roztokem ve vodě. Dle předpokladu by se změna hmotnosti vzorku na konci desorpčního procesu měla vrátit fyzisorpcí na nulovou hodnotu, ale pokud se formaldehyd váže nevratně, potom by měl být pozorován rozdíl v hmotnosti v konečném stupni RH 0%.

Výsledky:

Obr. 2: znázorňění procentuální změny hmotnosti v závislosti na čase pro sorpci vody (modrá čára) a formaldehydu (červená čára) pro vzorek betonu při 25°C.

Obr. 2 – znázorňění procentuální změny hmotnosti v závislosti na čase pro sorpci vody (modrá čára) a formaldehydu (červená čára) pro vzorek betonu při 25°C.

Obrázek 2 znázorňuje procentuální změnu hmotnosti v závislosti na čase pro sorpci vody (modrá čára) a formaldehydu (červená čára) pro vzorek betonu při 25 ° C. Z grafu je patrný rozdíl sorpce, tj. vyšší absorpce formaldehydu během delšího časového intervalu, což naznačuje sorpci par formaldehydu. Byl zaznamenán rozdíl v hmotnosti v konečném stupni RH 0%, který naznačuje zadržení formaldehydu.

Obr. 3: Izotermy vody a formaldehydu.

Obr. 3 – Izotermy vody a formaldehydu.

Izotermy vody a formaldehydu znázorněné na obrázku 3 vykazují hysterezní smyčku v širším rozsahu P/P0, což naznačuje objemovou absorpci. Izotermy pro sorpci formaldehydu (obrázek 3 - pravá část) vykazují hysterezní smyčku, která indikuje retenci formaldehydu nebo ireverzibilní sorpční proces. Přestože se může během procesu desorpce uvolňovat nějaký formovaný formaldehyd, hysterezní smyčka a rozdíl v hmotnosti na začátku a na konci experimentu naznačují zadržování molekul formaldehydových par, které chybí u izotermy sorpce vody.

Závěr:

Studium sorpčních vlastností (chemisorpce a fyzisorpce) konkrétního vzorku s vodní párou a formaldehydem byly změřeny metodou dynamické sorpce par na přístroji DVS Advantage. Hysterezní smyčka a rozdíl v hmotnosti na začátku a na konci experimentu naznačovaly retenci formaldehydu.

Aplikační list naleznete ke stažení zde .