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木材揮發(fā)性有機(jī)化合物及氣味特性研究 版權(quán)信息
- ISBN:9787030727404
- 條形碼:9787030727404 ; 978-7-03-072740-4
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù):暫無(wú)
- 重量:暫無(wú)
- 所屬分類:>
木材揮發(fā)性有機(jī)化合物及氣味特性研究 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本書(shū)提出了揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)、極易揮發(fā)性有機(jī)化合物(VVOCs)的概念,建立了木材VOCs、VVOCs及氣味的檢測(cè)、分析和評(píng)價(jià)方法。針對(duì)所選擇的南北方試驗(yàn)樹(shù)種木材,鑒定得到了主要?dú)馕痘钚曰衔,完善了低分子量化合物?duì)氣味的貢獻(xiàn),并實(shí)現(xiàn)了木材氣味特征圖譜和輪廓圖譜的表達(dá)及氣味活性化合物溯源。在揭示木材異味產(chǎn)生根源的同時(shí),從降低室內(nèi)環(huán)境VOCs、VVOCs及異味釋放出發(fā),探索了含水率、環(huán)境因素和涂飾工藝的影響,得出了優(yōu)化工藝及參數(shù)。依據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)數(shù)學(xué)建模與Qt計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)出人工智能軟件,實(shí)現(xiàn)了不同應(yīng)用場(chǎng)景下多組分化合物釋放材料的健康等級(jí)快速評(píng)定與比較。 本書(shū)可作為木材科學(xué)與技術(shù)、家具設(shè)計(jì)與工程等領(lǐng)域研究人員及高等院校相關(guān)專業(yè)師生的參考書(shū),同時(shí)也可供從事室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物檢驗(yàn)及控制研究的相關(guān)工作人員參考。
木材揮發(fā)性有機(jī)化合物及氣味特性研究 目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 VVOCs/VOCs概述 2
1.1.1 VOCs 2
1.1.2 VVOCs 3
1.2 木材VVOCs/VOCs及氣味釋放研究現(xiàn)狀 3
1.2.1 木材VVOCs/VOCs釋放國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.2.2 木材氣味釋放國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5
參考文獻(xiàn) 8
第2章 木材氣味釋放組分研究及特征圖譜表達(dá) 12
2.1 木材TD/GC-MS-O氣味分析方法 12
2.1.1 試驗(yàn)材料與采樣方法 12
2.1.2 VVOCs/VOCs分析方法 14
2.1.3 氣味分析與識(shí)別方法 17
2.2 木材釋放氣味活性化合物鑒定及氣味強(qiáng)度分布 20
2.2.1 南方不同樹(shù)種木材釋放氣味組分分析及強(qiáng)度分布 20
2.2.2 北方不同樹(shù)種木材釋放氣味組分分析及強(qiáng)度分布 31
2.2.3 木材釋放氣味活性化合物分布及氣味特征分析 36
2.3 層次分析法對(duì)主要?dú)馕对椿衔锓治?44
2.3.1 氣味強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算 44
2.3.2 層次結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建 45
2.3.3 AHP模型的實(shí)現(xiàn)過(guò)程 45
2.3.4 不同木材關(guān)鍵氣味源物質(zhì)分析 50
2.4 木材氣味輪廓圖譜表達(dá) 63
2.4.1 氣味特征輪廓分類 63
2.4.2 南方不同樹(shù)種木材氣味物質(zhì)特征及氣味輪廓圖譜的表達(dá) 64
2.4.3 北方不同樹(shù)種木材氣味物質(zhì)特征及氣味輪廓圖譜的表達(dá) 72
2.5 本章小結(jié) 76
參考文獻(xiàn) 76
第3章 含水率對(duì)木材釋放VVOCs/VOCs組分及氣味活性化合物輪廓組成的影響 79
3.1 含水率對(duì)木材氣味釋放影響的分析方法 79
3.2 含水率對(duì)木材釋放VVOCs/VOCs及氣味組分的影響 80
3.3 不同含水率條件下木材關(guān)鍵氣味活性化合物表征 92
3.4 含水率對(duì)木材整體氣味輪廓組成的影響 103
3.5 本章小結(jié) 108
參考文獻(xiàn) 110
第4章 環(huán)境條件對(duì)木材釋放VVOCs/VOCs及氣味特征的影響 111
4.1 環(huán)境條件對(duì)木材氣味組分影響的分析方法 111
4.1.1 試驗(yàn)材料的選擇 111
4.1.2 采樣及分析方法 111
4.2 環(huán)境條件對(duì)水曲柳關(guān)鍵氣味活性化合物影響的表征 112
4.3 環(huán)境條件對(duì)水曲柳VVOCs/VOCs釋放濃度及氣味強(qiáng)度的影響 116
4.4 環(huán)境條件對(duì)水曲柳釋放VVOCs/VOCs組分濃度的影響 121
4.5 環(huán)境條件對(duì)水曲柳關(guān)鍵氣味特征的影響 124
4.6 本章小結(jié) 126
參考文獻(xiàn) 126
第5章 涂飾木材氣味特性研究及異味主控物質(zhì)清單建立 128
5.1 涂飾處理對(duì)木材釋放氣味成分及氣味強(qiáng)度的影響 128
5.1.1 涂飾處理對(duì)酸棗木釋放氣味成分及強(qiáng)度的影響 129
5.1.2 涂飾處理對(duì)水曲柳釋放氣味成分及強(qiáng)度的影響 131
5.1.3 涂飾處理對(duì)柞木釋放氣味成分及強(qiáng)度的影響 134
5.2 涂飾木材關(guān)鍵氣味活性化合物鑒定及對(duì)比分析 136
5.2.1 不同涂飾涂料單品成分測(cè)定 136
5.2.2 涂飾酸棗木氣味活性化合物鑒定 137
5.2.3 涂飾水曲柳氣味活性化合物鑒定 140
5.2.4 涂飾柞木氣味活性化合物鑒定 143
5.3 涂飾木材氣味輪廓圖譜表達(dá) 145
5.3.1 不同涂飾酸棗木氣味輪廓圖譜 145
5.3.2 不同涂飾水曲柳氣味輪廓圖譜 147
5.3.3 不同涂飾柞木氣味輪廓圖譜 148
5.4 涂飾木材異味主控物質(zhì)清單的建立 149
5.5 本章小結(jié) 150
參考文獻(xiàn) 151
第6章 木材抽提物萃取氣味化合物及溯源方法研究 152
6.1 試驗(yàn)樣品與化學(xué)試劑 153
6.2 試驗(yàn)思路與氣味分析方法 154
6.2.1 試驗(yàn)思路 154
6.2.2 SAFE-OEDA/GC-MS-O技術(shù) 155
6.2.3 感官嗅覺(jué)評(píng)價(jià)試驗(yàn) 156
6.3 歐洲白樺樣品氣味評(píng)價(jià)與屬性表達(dá) 157
6.3.1 整體氣味強(qiáng)度和氣味愉悅度評(píng)價(jià) 157
6.3.2 歐洲白樺氣味屬性圖譜 161
6.4 歐洲白樺氣味活性化合物鑒定 162
6.5 基于OEDA技術(shù)的關(guān)鍵氣味活性化合物表征 165
6.6 歐洲白樺主要揮發(fā)性有機(jī)化合物分析 167
6.7 氣味整體屬性與氣味活性化合物關(guān)聯(lián)性探究 168
6.8 歐洲白樺氣味來(lái)源分析 168
6.9 木材氣味鑒別技術(shù)的差異分析與選擇 170
6.10 本章小結(jié) 172
參考文獻(xiàn) 173
第7章 GRA-FCE多組分化合物釋放材料健康等級(jí)綜合評(píng)價(jià)模型 176
7.1 相關(guān)環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 176
7.1.1 LCI危害評(píng)估值 176
7.1.2 德國(guó)AgBB法規(guī)限定標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)估程序 177
7.2 GRA-FCE多組分化合物釋放材料健康等級(jí)綜合評(píng)價(jià)理論基礎(chǔ) 179
7.3 基于GRA-FCE的模型構(gòu)建 181
7.3.1 相關(guān)概念 181
7.3.2 模糊綜合評(píng)價(jià)法的來(lái)源與基本原理 181
7.3.3 GRA-FCE多組分化合物釋放材料健康等級(jí)綜合評(píng)價(jià)基本步驟 182
7.3.4 基于灰色關(guān)聯(lián)度分析矩陣模型權(quán)重的確定 186
7.3.5 GRA-FCE多組分化合物釋放材料健康等級(jí)綜合評(píng)價(jià)模型實(shí)例驗(yàn)證 188
7.4 GRA-FCE多組分化合物釋放材料的健康等級(jí)綜合評(píng)價(jià)軟件的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì) 191
7.4.1 開(kāi)發(fā)目的、應(yīng)用環(huán)境及軟件的功能和技術(shù)特點(diǎn) 191
7.4.2 GRA-FCE多組分化合物釋放材料的健康等級(jí)綜合評(píng)價(jià)軟件用戶手冊(cè) 192
7.4.3 軟件使用過(guò)程常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案 196
7.4.4 多組分化合物釋放材料健康等級(jí)評(píng)價(jià)程序的應(yīng)用 199
7.5 本章小結(jié) 200
參考文獻(xiàn) 201
結(jié)語(yǔ) 203
附錄 207
附錄A 不同樹(shù)種木材主要來(lái)源方案層的判斷矩陣B 207
附錄B 灰色關(guān)聯(lián)分析矩陣模型源代碼 209
附錄C 《GRA-FCE多組分化合物釋放材料健康等級(jí)綜合評(píng)價(jià)軟件V1.0》中華人民共和國(guó)國(guó)家版權(quán)局計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書(shū) 211
附錄D GRA-FCE多組分化合物釋放材料健康等級(jí)評(píng)價(jià)程序部分源代碼 212
木材揮發(fā)性有機(jī)化合物及氣味特性研究 節(jié)選
第1章 緒論 人類嗅覺(jué)有著悠久的進(jìn)化歷史,化合物與受體分子相互作用的化學(xué)感覺(jué)是激發(fā)嗅覺(jué)的先決條件。揮發(fā)性分子的氣味特征與蛋白質(zhì)受體的可逆低能結(jié)合有關(guān)。這些受體的結(jié)合特異性取決于蛋白質(zhì)受體尚未完全探明的實(shí)際結(jié)構(gòu),結(jié)合能由范德瓦耳斯力、氫鍵和疏水性結(jié)合共同決定。現(xiàn)代生活中人們有90%以上的時(shí)間生活在室內(nèi),室內(nèi)空氣質(zhì)量(indoor air quality,IAQ)與人類健康息息相關(guān),室內(nèi)生活品質(zhì)更是越來(lái)越受到人們的關(guān)注。據(jù)報(bào)道,家具產(chǎn)品是室內(nèi)家居主要污染源之一,是繼建筑材料、裝修裝飾材料之后的第三大室內(nèi)空氣污染源。歐盟建筑產(chǎn)品法規(guī)(CPR)在概述材料排放試驗(yàn)意義的同時(shí)規(guī)定了建筑工程的六項(xiàng)基本要求。其中,第三項(xiàng)基本要求(BRCW-3)指出保護(hù)建筑使用者的健康是施工工作的主要目標(biāo)之一。該要求主要針對(duì)衛(wèi)生、健康和環(huán)境方面,包括有毒氣體、危險(xiǎn)物質(zhì)、揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatile organic compounds,VOCs)等的排放。該法規(guī)不僅適用于建筑物,還是單一材料、產(chǎn)品和家具的基本要求。 木材作為一種普遍存在的天然材料,長(zhǎng)期以來(lái)被廣泛應(yīng)用于室內(nèi)裝飾、家具、建筑等領(lǐng)域。木材所帶來(lái)的溫暖、自然、平和、舒適的感覺(jué)可以歸因于多種因素,如視覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等方面的影響。木材美麗的紋理不僅能讓人心情愉悅,還能吸收紫外線,使人的視覺(jué)舒適健康。木材作為熱的不良導(dǎo)體,在不同環(huán)境條件下因其適當(dāng)?shù)挠捕饶軌蛱峁┦孢m的觸覺(jué)體驗(yàn)。木材作為一種天然多孔材料,具有良好的吸聲和隔聲性能,可以為人們提供一個(gè)相對(duì)安靜的環(huán)境。除此之外,木材的吸濕除濕性能對(duì)室內(nèi)的濕度也有調(diào)節(jié)作用,天然木材的宜人氣味能夠讓人感到舒適和放松。雖然木材的氣味通常被描述為令人愉快的,但也存在部分人群對(duì)一些物種,如紫檀(Pterocarpus indicus Willd.)木過(guò)敏的現(xiàn)象。研究表明,木材氣味可以影響一個(gè)人的情緒、認(rèn)知和身體健康。我國(guó)國(guó)內(nèi)商用木材已有近800個(gè)樹(shù)種,主要包括直接用于實(shí)木家具制造和用于人造板生產(chǎn)原料兩類。這些商用木材根據(jù)材質(zhì)優(yōu)劣、儲(chǔ)量多少等原則被劃分為五類,主要包括香樟木、苦楝木、水曲柳、酸棗木、落葉松、杉木、樺木、楊木、馬尾松、巨尾桉、板栗木、桂花木、白楠木、構(gòu)木、香椿木、柞木、陰香木等。木材本身具有氣味,并因其樹(shù)種的差異具有其各自特殊的氣味。研究表明,木材氣味產(chǎn)生的主要來(lái)源包括:木材在正常生長(zhǎng)過(guò)程中形成的存在于細(xì)胞腔內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)化合物及單寧、樹(shù)脂、樹(shù)膠等物質(zhì),木材因真菌侵入樹(shù)干形成的樹(shù)脂或樹(shù)膠分泌物,以及木材內(nèi)淀粉和其他碳水化合物被微生物代謝或降解生成的產(chǎn)物。在木材進(jìn)行后期工藝和涂飾處理的過(guò)程中,涂料具有的味道會(huì)和木材本身的味道進(jìn)行不同程度的“消減”和“疊加”,使得實(shí)木家具在使用過(guò)程中存在來(lái)源復(fù)雜的氣味問(wèn)題。這些氣味不僅會(huì)影響人類的生活品質(zhì),更會(huì)對(duì)人類的身體產(chǎn)生影響。雖然絕大部分氣味和危害化合物來(lái)源于揮發(fā)性有機(jī)化合物,但是僅僅對(duì)木材釋放揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行研究并不能全面地反映其對(duì)人類的影響,對(duì)氣味物質(zhì)的研究也造成了局限性。 隨著國(guó)際社會(huì)針對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量和人類健康制定的標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格,除VOCs外,極易揮發(fā)性有機(jī)化合物(VVOCs)也逐漸成為室內(nèi)空氣分析的重點(diǎn),在室內(nèi)空氣研究評(píng)價(jià)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。歐洲室內(nèi)空氣質(zhì)量及其對(duì)人體的影響合作行動(dòng)(ECA-IAQ)第19號(hào)報(bào)告指出,在評(píng)定多組分化合物共存的空氣質(zhì)量時(shí),C6~C16保留范圍內(nèi)的VOCs及其范圍外的化合物應(yīng)同時(shí)被考慮。1989年,世界衛(wèi)生組織(World Health Organization,WHO)根據(jù)室內(nèi)有機(jī)污染物的沸點(diǎn)對(duì)室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行分類,確定包括烷烴類、芳香烴類、烯烴類、鹵代烴類、酯類、醛類、酮類和其他等,同時(shí)引入了VVOCs的概念。對(duì)板材同時(shí)進(jìn)行VOCs和VVOCs的研究能夠突破單對(duì)木材VOCs進(jìn)行研究的局限性,可以更全面地分析木材氣味成分,更全面科學(xué)地評(píng)價(jià)其危害和影響。基于以上,本書(shū)研究以代表性商用木材為研究對(duì)象,使用氣相色譜-質(zhì)譜/嗅覺(jué)測(cè)量(gas chromatography- mass spectrometry-olfactometry,GC-MS-O)技術(shù),從氣味的視角展開(kāi),具體從不同樹(shù)種木材釋放特征氣味化合物的識(shí)別與氣味特征圖譜的建立、不同含水率下木材氣味活性化合物的鑒定、涂飾處理對(duì)木材釋放氣味物質(zhì)的影響以及環(huán)境條件對(duì)木材氣味釋放組分的影響等多個(gè)方面開(kāi)展分析研究,同時(shí)建立科學(xué)合理的多組分化合物釋放材料健康等級(jí)綜合評(píng)價(jià)方法,有針對(duì)性地破解木材及裝飾制品“異味”及對(duì)健康影響問(wèn)題,促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。 1.1 VVOCs/VOCs概述 1.1.1 VOCs VOCs是一類種類多、成分復(fù)雜的有機(jī)化合物,區(qū)分于不同組織機(jī)構(gòu),具有多種定義。美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(EPA)將VOCs定義為“除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外,任何參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物”。美國(guó)ASTM D3960-1998標(biāo)準(zhǔn)將VOCs定義為“任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物”。歐盟規(guī)定VOCs為在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.3kPa)條件下初沸點(diǎn)250℃,且會(huì)對(duì)聽(tīng)力和視力產(chǎn)生傷害的任何有機(jī)物質(zhì)。按照世界衛(wèi)生組織(WHO)的定義,VOCs是指沸點(diǎn)為50~260℃,在室溫下飽和蒸氣壓超過(guò)133.322 Pa,常溫下以蒸氣狀態(tài)存在于空氣中的一類化合物。因?yàn)閰?shù)范圍較具體,目前越來(lái)越多的學(xué)者接受WHO對(duì)于VOCs的定義,本書(shū)也以該定義為準(zhǔn)。 現(xiàn)有的VOCs采集應(yīng)用較多且較為成熟的方法有氣候箱法、試驗(yàn)室小空間釋放法及快速檢測(cè)法等。分析方法主要包括氣相色譜分析法、高效液相色譜分析法、膜技術(shù)分析法及化學(xué)分析法等。由于VOCs單獨(dú)存在時(shí)濃度低、種類多,因此其濃度用總揮發(fā)性有機(jī)化合物(total volatile organic compounds,TVOC)表示。 1.1.2 VVOCs 1989年,世界衛(wèi)生組織根據(jù)室內(nèi)有機(jī)污染物的沸點(diǎn)對(duì)室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行了分類,同時(shí)引入了極易揮發(fā)性有機(jī)化合物(VVOCs)的概念。ISO 16000-6:2011標(biāo)準(zhǔn)將VVOCs定義為“氣相色譜法中在正己烷之前洗脫的有機(jī)物質(zhì)”。然而,也有很多研究并未采納ISO 16000-6:2011對(duì)VVOCs的定義,將其定義為“沸點(diǎn)Carbopack X>Carbotrap>Tenax TA。多種吸附劑吸附目前同樣也用在了大量測(cè)定環(huán)境空氣中揮發(fā)性有毒有機(jī)化合物的驗(yàn)證方法方面(如NIOSH 2549和EPA TO-17)。Brown等使用含有Tenax TA的吸附管和包含多種填料(石英棉/ Tenax TA/Carbograph 5TD)的吸附管對(duì)VVOCs的吸附性能進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)相比Tenax TA吸附管,具有多種填料的吸附管能夠有效擴(kuò)大對(duì)VVOCs的檢測(cè)范圍。Ueta等開(kāi)發(fā)出一種通過(guò)針型萃取裝置進(jìn)行吹掃和捕集測(cè)定水樣品中VVOCs的方法,發(fā)現(xiàn)該方法可以成功地萃取出水樣品中的VVOCs,并得到甲醇、乙醛、乙醇、丙酮、乙腈和二氯甲烷的檢測(cè)限。與此同時(shí),建立了使用GC-MS測(cè)定氣體樣品中VVOCs的針型樣品制備裝置。通過(guò)研究使用Carbopack X 和碳分子篩(carbon molecular sieve,CMS)作為吸附管填料吸附VVOCs,發(fā)現(xiàn)雙填料采樣管表現(xiàn)出良好的吸附和解吸性能,能夠檢測(cè)出乙醛、異戊二烯、戊烷、丙酮和乙醇等VVOCs。Hino等也開(kāi)發(fā)出了一種基于Tenax TA吸附管采集VVOCs的方法,并成功鑒定出各種水環(huán)境下二氟甲烷、氯甲烷、氯乙烯、溴甲烷、氯乙烷和三氯氟甲烷等物質(zhì)。Hippelein等使用固相萃微取(SPME)法檢測(cè)了室內(nèi)環(huán)境中特定的10種VVOCs,發(fā)現(xiàn)室內(nèi)空氣中TVVOC升高主要來(lái)源于噴漆、黏合劑及地毯等。Salthhammer在比較VVOCs不同的分類方法時(shí)概述了其困難和不一致性。 2. 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)在木材VOCs方面的研究主要集中于木質(zhì)人造板,鮮有對(duì)木材的針對(duì)性研究。趙楊等使用快速檢測(cè)法對(duì)3層實(shí)木復(fù)合地板VOCs釋放進(jìn)行了研
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