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木材挥发性有机化合物及气味特性研究 版权信息
- ISBN：9787030727404
- 条形码：9787030727404 ; 978-7-03-072740-4
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
木材挥发性有机化合物及气味特性研究 内容简介
本书提出了挥发性有机化合物（VOCs）、极易挥发性有机化合物（VVOCs）的概念，建立了木材VOCs、VVOCs及气味的检测、分析和评价方法。针对所选择的南北方试验树种木材，鉴定得到了主要气味活性化合物，完善了低分子量化合物对气味的贡献，并实现了木材气味特征图谱和轮廓图谱的表达及气味活性化合物溯源。在揭示木材异味产生根源的同时，从降低室内环境VOCs、VVOCs及异味释放出发，探索了含水率、环境因素和涂饰工艺的影响，得出了优化工艺及参数。依据国内外相关标准，通过数学建模与Qt计算机技术开发出人工智能软件，实现了不同应用场景下多组分化合物释放材料的健康等级快速评定与比较。 本书可作为木材科学与技术、家具设计与工程等领域研究人员及高等院校相关专业师生的参考书，同时也可供从事室内挥发性有机化合物检验及控制研究的相关工作人员参考。
木材挥发性有机化合物及气味特性研究 目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 VVOCs/VOCs概述 2
1.1.1 VOCs 2
1.1.2 VVOCs 3
1.2 木材VVOCs/VOCs及气味释放研究现状 3
1.2.1 木材VVOCs/VOCs释放国内外研究现状 4
1.2.2 木材气味释放国内外研究现状 5
参考文献 8
第2章 木材气味释放组分研究及特征图谱表达 12
2.1 木材TD/GC-MS-O气味分析方法 12
2.1.1 试验材料与采样方法 12
2.1.2 VVOCs/VOCs分析方法 14
2.1.3 气味分析与识别方法 17
2.2 木材释放气味活性化合物鉴定及气味强度分布 20
2.2.1 南方不同树种木材释放气味组分分析及强度分布 20
2.2.2 北方不同树种木材释放气味组分分析及强度分布 31
2.2.3 木材释放气味活性化合物分布及气味特征分析 36
2.3 层次分析法对主要气味源化合物分析 44
2.3.1 气味强度指数计算 44
2.3.2 层次结构模型构建 45
2.3.3 AHP模型的实现过程 45
2.3.4 不同木材关键气味源物质分析 50
2.4 木材气味轮廓图谱表达 63
2.4.1 气味特征轮廓分类 63
2.4.2 南方不同树种木材气味物质特征及气味轮廓图谱的表达 64
2.4.3 北方不同树种木材气味物质特征及气味轮廓图谱的表达 72
2.5 本章小结 76
参考文献 76
第3章 含水率对木材释放VVOCs/VOCs组分及气味活性化合物轮廓组成的影响 79
3.1 含水率对木材气味释放影响的分析方法 79
3.2 含水率对木材释放VVOCs/VOCs及气味组分的影响 80
3.3 不同含水率条件下木材关键气味活性化合物表征 92
3.4 含水率对木材整体气味轮廓组成的影响 103
3.5 本章小结 108
参考文献 110
第4章 环境条件对木材释放VVOCs/VOCs及气味特征的影响 111
4.1 环境条件对木材气味组分影响的分析方法 111
4.1.1 试验材料的选择 111
4.1.2 采样及分析方法 111
4.2 环境条件对水曲柳关键气味活性化合物影响的表征 112
4.3 环境条件对水曲柳VVOCs/VOCs释放浓度及气味强度的影响 116
4.4 环境条件对水曲柳释放VVOCs/VOCs组分浓度的影响 121
4.5 环境条件对水曲柳关键气味特征的影响 124
4.6 本章小结 126
参考文献 126
第5章 涂饰木材气味特性研究及异味主控物质清单建立 128
5.1 涂饰处理对木材释放气味成分及气味强度的影响 128
5.1.1 涂饰处理对酸枣木释放气味成分及强度的影响 129
5.1.2 涂饰处理对水曲柳释放气味成分及强度的影响 131
5.1.3 涂饰处理对柞木释放气味成分及强度的影响 134
5.2 涂饰木材关键气味活性化合物鉴定及对比分析 136
5.2.1 不同涂饰涂料单品成分测定 136
5.2.2 涂饰酸枣木气味活性化合物鉴定 137
5.2.3 涂饰水曲柳气味活性化合物鉴定 140
5.2.4 涂饰柞木气味活性化合物鉴定 143
5.3 涂饰木材气味轮廓图谱表达 145
5.3.1 不同涂饰酸枣木气味轮廓图谱 145
5.3.2 不同涂饰水曲柳气味轮廓图谱 147
5.3.3 不同涂饰柞木气味轮廓图谱 148
5.4 涂饰木材异味主控物质清单的建立 149
5.5 本章小结 150
参考文献 151
第6章 木材抽提物萃取气味化合物及溯源方法研究 152
6.1 试验样品与化学试剂 153
6.2 试验思路与气味分析方法 154
6.2.1 试验思路 154
6.2.2 SAFE-OEDA/GC-MS-O技术 155
6.2.3 感官嗅觉评价试验 156
6.3 欧洲白桦样品气味评价与属性表达 157
6.3.1 整体气味强度和气味愉悦度评价 157
6.3.2 欧洲白桦气味属性图谱 161
6.4 欧洲白桦气味活性化合物鉴定 162
6.5 基于OEDA技术的关键气味活性化合物表征 165
6.6 欧洲白桦主要挥发性有机化合物分析 167
6.7 气味整体属性与气味活性化合物关联性探究 168
6.8 欧洲白桦气味来源分析 168
6.9 木材气味鉴别技术的差异分析与选择 170
6.10 本章小结 172
参考文献 173
第7章 GRA-FCE多组分化合物释放材料健康等级综合评价模型 176
7.1 相关环境评价标准 176
7.1.1 LCI危害评估值 176
7.1.2 德国AgBB法规限定标准与评估程序 177
7.2 GRA-FCE多组分化合物释放材料健康等级综合评价理论基础 179
7.3 基于GRA-FCE的模型构建 181
7.3.1 相关概念 181
7.3.2 模糊综合评价法的来源与基本原理 181
7.3.3 GRA-FCE多组分化合物释放材料健康等级综合评价基本步骤 182
7.3.4 基于灰色关联度分析矩阵模型权重的确定 186
7.3.5 GRA-FCE多组分化合物释放材料健康等级综合评价模型实例验证 188
7.4 GRA-FCE多组分化合物释放材料的健康等级综合评价软件的开发设计 191
7.4.1 开发目的、应用环境及软件的功能和技术特点 191
7.4.2 GRA-FCE多组分化合物释放材料的健康等级综合评价软件用户手册 192
7.4.3 软件使用过程常见问题及解决方案 196
7.4.4 多组分化合物释放材料健康等级评价程序的应用 199
7.5 本章小结 200
参考文献 201
结语 203
附录 207
附录A 不同树种木材主要来源方案层的判断矩阵B 207
附录B 灰色关联分析矩阵模型源代码 209
附录C 《GRA-FCE多组分化合物释放材料健康等级综合评价软件V1.0》中华人民共和国国家版权局计算机软件著作权登记证书 211
附录D GRA-FCE多组分化合物释放材料健康等级评价程序部分源代码 212
前言
第1章 绪论 1
1.1 VVOCs/VOCs概述 2
1.1.1 VOCs 2
1.1.2 VVOCs 3
1.2 木材VVOCs/VOCs及气味释放研究现状 3
1.2.1 木材VVOCs/VOCs释放国内外研究现状 4
1.2.2 木材气味释放国内外研究现状 5
参考文献 8
第2章 木材气味释放组分研究及特征图谱表达 12
2.1 木材TD/GC-MS-O气味分析方法 12
2.1.1 试验材料与采样方法 12
2.1.2 VVOCs/VOCs分析方法 14
2.1.3 气味分析与识别方法 17
2.2 木材释放气味活性化合物鉴定及气味强度分布 20
2.2.1 南方不同树种木材释放气味组分分析及强度分布 20
2.2.2 北方不同树种木材释放气味组分分析及强度分布 31
2.2.3 木材释放气味活性化合物分布及气味特征分析 36
2.3 层次分析法对主要气味源化合物分析 44
2.3.1 气味强度指数计算 44
2.3.2 层次结构模型构建 45
2.3.3 AHP模型的实现过程 45
2.3.4 不同木材关键气味源物质分析 50
2.4 木材气味轮廓图谱表达 63
2.4.1 气味特征轮廓分类 63
2.4.2 南方不同树种木材气味物质特征及气味轮廓图谱的表达 64
2.4.3 北方不同树种木材气味物质特征及气味轮廓图谱的表达 72
2.5 本章小结 76
参考文献 76
第3章 含水率对木材释放VVOCs/VOCs组分及气味活性化合物轮廓组成的影响 79
3.1 含水率对木材气味释放影响的分析方法 79
3.2 含水率对木材释放VVOCs/VOCs及气味组分的影响 80
3.3 不同含水率条件下木材关键气味活性化合物表征 92
3.4 含水率对木材整体气味轮廓组成的影响 103
3.5 本章小结 108
参考文献 110
第4章 环境条件对木材释放VVOCs/VOCs及气味特征的影响 111
4.1 环境条件对木材气味组分影响的分析方法 111
4.1.1 试验材料的选择 111
4.1.2 采样及分析方法 111
4.2 环境条件对水曲柳关键气味活性化合物影响的表征 112
4.3 环境条件对水曲柳VVOCs/VOCs释放浓度及气味强度的影响 116
4.4 环境条件对水曲柳释放VVOCs/VOCs组分浓度的影响 121
4.5 环境条件对水曲柳关键气味特征的影响 124
4.6 本章小结 126
参考文献 126
第5章 涂饰木材气味特性研究及异味主控物质清单建立 128
5.1 涂饰处理对木材释放气味成分及气味强度的影响 128
5.1.1 涂饰处理对酸枣木释放气味成分及强度的影响 129
5.1.2 涂饰处理对水曲柳释放气味成分及强度的影响 131
5.1.3 涂饰处理对柞木释放气味成分及强度的影响 134
5.2 涂饰木材关键气味活性化合物鉴定及对比分析 136
5.2.1 不同涂饰涂料单品成分测定 136
5.2.2 涂饰酸枣木气味活性化合物鉴定 137
5.2.3 涂饰水曲柳气味活性化合物鉴定 140
5.2.4 涂饰柞木气味活性化合物鉴定 143
5.3 涂饰木材气味轮廓图谱表达 145
5.3.1 不同涂饰酸枣木气味轮廓图谱 145
5.3.2 不同涂饰水曲柳气味轮廓图谱 147
5.3.3 不同涂饰柞木气味轮廓图谱 148
5.4 涂饰木材异味主控物质清单的建立 149
5.5 本章小结 150
参考文献 151
第6章 木材抽提物萃取气味化合物及溯源方法研究 152
6.1 试验样品与化学试剂 153
6.2 试验思路与气味分析方法 154
6.2.1 试验思路 154
6.2.2 SAFE-OEDA/GC-MS-O技术 155
6.2.3 感官嗅觉评价试验 156
6.3 欧洲白桦样品气味评价与属性表达 157
6.3.1 整体气味强度和气味愉悦度评价 157
6.3.2 欧洲白桦气味属性图谱 161
6.4 欧洲白桦气味活性化合物鉴定 162
6.5 基于OEDA技术的关键气味活性化合物表征 165
6.6 欧洲白桦主要挥发性有机化合物分析 167
6.7 气味整体属性与气味活性化合物关联性探究 168
6.8 欧洲白桦气味来源分析 168
6.9 木材气味鉴别技术的差异分析与选择 170
6.10 本章小结 172
参考文献 173
第7章 GRA-FCE多组分化合物释放材料健康等级综合评价模型 176
7.1 相关环境评价标准 176
7.1.1 LCI危害评估值 176
7.1.2 德国AgBB法规限定标准与评估程序 177
7.2 GRA-FCE多组分化合物释放材料健康等级综合评价理论基础 179
7.3 基于GRA-FCE的模型构建 181
7.3.1 相关概念 181
7.3.2 模糊综合评价法的来源与基本原理 181
7.3.3 GRA-FCE多组分化合物释放材料健康等级综合评价基本步骤 182
7.3.4 基于灰色关联度分析矩阵模型权重的确定 186
7.3.5 GRA-FCE多组分化合物释放材料健康等级综合评价模型实例验证 188
7.4 GRA-FCE多组分化合物释放材料的健康等级综合评价软件的开发设计 191
7.4.1 开发目的、应用环境及软件的功能和技术特点 191
7.4.2 GRA-FCE多组分化合物释放材料的健康等级综合评价软件用户手册 192
7.4.3 软件使用过程常见问题及解决方案 196
7.4.4 多组分化合物释放材料健康等级评价程序的应用 199
7.5 本章小结 200
参考文献 201
结语 203
附录 207
附录A 不同树种木材主要来源方案层的判断矩阵B 207
附录B 灰色关联分析矩阵模型源代码 209
附录C 《GRA-FCE多组分化合物释放材料健康等级综合评价软件V1.0》中华人民共和国国家版权局计算机软件著作权登记证书 211
附录D GRA-FCE多组分化合物释放材料健康等级评价程序部分源代码 212
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木材挥发性有机化合物及气味特性研究 节选
第1章 绪论 人类嗅觉有着悠久的进化历史，化合物与受体分子相互作用的化学感觉是激发嗅觉的先决条件。挥发性分子的气味特征与蛋白质受体的可逆低能结合有关。这些受体的结合特异性取决于蛋白质受体尚未完全探明的实际结构，结合能由范德瓦耳斯力、氢键和疏水性结合共同决定。现代生活中人们有90%以上的时间生活在室内，室内空气质量(indoor air quality，IAQ)与人类健康息息相关，室内生活品质更是越来越受到人们的关注。据报道，家具产品是室内家居主要污染源之一，是继建筑材料、装修装饰材料之后的第三大室内空气污染源。欧盟建筑产品法规(CPR)在概述材料排放试验意义的同时规定了建筑工程的六项基本要求。其中，第三项基本要求(BRCW-3)指出保护建筑使用者的健康是施工工作的主要目标之一。该要求主要针对卫生、健康和环境方面，包括有毒气体、危险物质、挥发性有机化合物(volatile organic compounds，VOCs)等的排放。该法规不仅适用于建筑物，还是单一材料、产品和家具的基本要求。 木材作为一种普遍存在的天然材料，长期以来被广泛应用于室内装饰、家具、建筑等领域。木材所带来的温暖、自然、平和、舒适的感觉可以归因于多种因素，如视觉、触觉、嗅觉等方面的影响。木材美丽的纹理不仅能让人心情愉悦，还能吸收紫外线，使人的视觉舒适健康。木材作为热的不良导体，在不同环境条件下因其适当的硬度能够提供舒适的触觉体验。木材作为一种天然多孔材料，具有良好的吸声和隔声性能，可以为人们提供一个相对安静的环境。除此之外，木材的吸湿除湿性能对室内的湿度也有调节作用，天然木材的宜人气味能够让人感到舒适和放松。虽然木材的气味通常被描述为令人愉快的，但也存在部分人群对一些物种，如紫檀(Pterocarpus indicus Willd.)木过敏的现象。研究表明，木材气味可以影响一个人的情绪、认知和身体健康。我国国内商用木材已有近800个树种，主要包括直接用于实木家具制造和用于人造板生产原料两类。这些商用木材根据材质优劣、储量多少等原则被划分为五类，主要包括香樟木、苦楝木、水曲柳、酸枣木、落叶松、杉木、桦木、杨木、马尾松、巨尾桉、板栗木、桂花木、白楠木、构木、香椿木、柞木、阴香木等。木材本身具有气味，并因其树种的差异具有其各自特殊的气味。研究表明，木材气味产生的主要来源包括：木材在正常生长过程中形成的存在于细胞腔内的挥发性有机化合物及单宁、树脂、树胶等物质，木材因真菌侵入树干形成的树脂或树胶分泌物，以及木材内淀粉和其他碳水化合物被微生物代谢或降解生成的产物。在木材进行后期工艺和涂饰处理的过程中，涂料具有的味道会和木材本身的味道进行不同程度的“消减”和“叠加”，使得实木家具在使用过程中存在来源复杂的气味问题。这些气味不仅会影响人类的生活品质，更会对人类的身体产生影响。虽然绝大部分气味和危害化合物来源于挥发性有机化合物，但是仅仅对木材释放挥发性有机化合物进行研究并不能全面地反映其对人类的影响，对气味物质的研究也造成了局限性。 随着国际社会针对室内空气质量和人类健康制定的标准越来越严格，除VOCs外，极易挥发性有机化合物(VVOCs)也逐渐成为室内空气分析的重点，在室内空气研究评价中发挥着越来越重要的作用。欧洲室内空气质量及其对人体的影响合作行动(ECA-IAQ)第19号报告指出，在评定多组分化合物共存的空气质量时，C6～C16保留范围内的VOCs及其范围外的化合物应同时被考虑。1989年，世界卫生组织(World Health Organization，WHO)根据室内有机污染物的沸点对室内挥发性有机化合物进行分类，确定包括烷烃类、芳香烃类、烯烃类、卤代烃类、酯类、醛类、酮类和其他等，同时引入了VVOCs的概念。对板材同时进行VOCs和VVOCs的研究能够突破单对木材VOCs进行研究的局限性，可以更全面地分析木材气味成分，更全面科学地评价其危害和影响。基于以上，本书研究以代表性商用木材为研究对象，使用气相色谱-质谱/嗅觉测量(gas chromatography- mass spectrometry-olfactometry，GC-MS-O)技术，从气味的视角展开，具体从不同树种木材释放特征气味化合物的识别与气味特征图谱的建立、不同含水率下木材气味活性化合物的鉴定、涂饰处理对木材释放气味物质的影响以及环境条件对木材气味释放组分的影响等多个方面开展分析研究，同时建立科学合理的多组分化合物释放材料健康等级综合评价方法，有针对性地破解木材及装饰制品“异味”及对健康影响问题，促进行业健康发展。 1.1 VVOCs/VOCs概述 1.1.1 VOCs VOCs是一类种类多、成分复杂的有机化合物，区分于不同组织机构，具有多种定义。美国环境保护署(EPA)将VOCs定义为“除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，任何参加大气光化学反应的碳化合物”。美国ASTM D3960-1998标准将VOCs定义为“任何能参加大气光化学反应的有机化合物”。欧盟规定VOCs为在标准大气压(101.3kPa)条件下初沸点250℃，且会对听力和视力产生伤害的任何有机物质。按照世界卫生组织(WHO)的定义，VOCs是指沸点为50～260℃，在室温下饱和蒸气压超过133.322 Pa，常温下以蒸气状态存在于空气中的一类化合物。因为参数范围较具体，目前越来越多的学者接受WHO对于VOCs的定义，本书也以该定义为准。 现有的VOCs采集应用较多且较为成熟的方法有气候箱法、试验室小空间释放法及快速检测法等。分析方法主要包括气相色谱分析法、高效液相色谱分析法、膜技术分析法及化学分析法等。由于VOCs单独存在时浓度低、种类多，因此其浓度用总挥发性有机化合物(total volatile organic compounds，TVOC)表示。 1.1.2 VVOCs 1989年，世界卫生组织根据室内有机污染物的沸点对室内挥发性有机化合物进行了分类，同时引入了极易挥发性有机化合物(VVOCs)的概念。ISO 16000-6：2011标准将VVOCs定义为“气相色谱法中在正己烷之前洗脱的有机物质”。然而，也有很多研究并未采纳ISO 16000-6：2011对VVOCs的定义，将其定义为“沸点Carbopack X>Carbotrap>Tenax TA。多种吸附剂吸附目前同样也用在了大量测定环境空气中挥发性有毒有机化合物的验证方法方面(如NIOSH 2549和EPA TO-17)。Brown等使用含有Tenax TA的吸附管和包含多种填料(石英棉/ Tenax TA/Carbograph 5TD)的吸附管对VVOCs的吸附性能进行比较，发现相比Tenax TA吸附管，具有多种填料的吸附管能够有效扩大对VVOCs的检测范围。Ueta等开发出一种通过针型萃取装置进行吹扫和捕集测定水样品中VVOCs的方法，发现该方法可以成功地萃取出水样品中的VVOCs，并得到甲醇、乙醛、乙醇、丙酮、乙腈和二氯甲烷的检测限。与此同时，建立了使用GC-MS测定气体样品中VVOCs的针型样品制备装置。通过研究使用Carbopack X 和碳分子筛(carbon molecular sieve，CMS)作为吸附管填料吸附VVOCs，发现双填料采样管表现出良好的吸附和解吸性能，能够检测出乙醛、异戊二烯、戊烷、丙酮和乙醇等VVOCs。Hino等也开发出了一种基于Tenax TA吸附管采集VVOCs的方法，并成功鉴定出各种水环境下二氟甲烷、氯甲烷、氯乙烯、溴甲烷、氯乙烷和三氯氟甲烷等物质。Hippelein等使用固相萃微取(SPME)法检测了室内环境中特定的10种VVOCs，发现室内空气中TVVOC升高主要来源于喷漆、黏合剂及地毯等。Salthhammer在比较VVOCs不同的分类方法时概述了其困难和不一致性。 2. 国内研究现状 国内在木材VOCs方面的研究主要集中于木质人造板，鲜有对木材的针对性研究。赵杨等使用快速检测法对3层实木复合地板VOCs释放进行了研
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